我国光化学研究的进展及展望

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【2019年整理】光致变色材料制备用途以及进展

光致变色材料制备用途以及进展（宵岛科技大学化学与分子工程学院应用化学084班李）摘要：本文针对光致变色材料这一新型材料，综述了光致变色材料的变色原理及分类，并着重对含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物研究进展，有机光致变色高分子材料的加工方法、性能优劣及研究进展进行了论述，最后对光致变色材料的应用前景进行了总结和展望。

关键词：光致变色有机光致变色材料含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物1光致变色原理光致变色现象e （对光反应变色）指一个化合物（A）受一定波长（1）光的照射，进行特定化学反应生成产物（B）,其吸收光谱发生明显的变化；在另一波长（2）的光照射下或热的作用下，乂恢复到原来的形式：严格意义上的光致变色化合物的主要结构形式有两种：1）光致变色材料分子作为侧链基团直接或通过间隔基与主链大分子相联；2）光致变色材料分子作为主链结构单元或共聚单元而形成聚合物但随着研究的不断深入，变色材料种类和结构形式也不断扩大，也有人认为将光致变色化合物添加到聚合物中形成聚合物的类型添加进来，但此种形式仍存在广泛争议光致变色材料发展至今，按照不同判别标准其分类方式多种多样如果按照材料光反应前后颜色不同分类，可分为正光色性类和逆光色性类两种；而按照变色机理进行分类时，则可分为T类型和P类型；P类型材料的消色过程是光化学过程，有较好的稳定性和变色选择性⑵。

但应用最广泛的分类方法则是按照材料物质的化学成分进行分类，即分为无机化合物和有机化合物两大类它主要有三个特点卓：①有色和无色业稳态问的可控可逆变化；②分子规模的变化过程；③业稳态问的变化过程与作用光强度呈线性关系。

光致变色反应中的成色和消色过程的速度和循环次数（即抗疲劳性）是其实际应用的决定性因素。

光致变色材料要想真正达到实用化，还必须满足以下条件：①A和B有足够高的稳定性；②A和B有足够长的循环寿命；③吸收带在可见光区；响应速度快，灵敏度高。

2含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物2.1 螺毗喃化合物1952年Fisdher和Hirshberg[4]首次发现了螺毗喃的光致变色性质，1956年Hirshberg［5 ］第一次提出光成色与光漂白循环可构成化学记忆模型，并可在化学信息存贮方面获得应用.螺毗喃衍生物有好的着色能力和抗光致疲劳能力，在数据记录和储存,光控开关，显示器和非线性光学等方面有潜在的应用前景. 2.1.1光致变色原理大多数螺毗喃及其类似化合物表现出正向光致变色特性.然而，当这些化合物的结构带有羟基、埃基或氨基时，则显示出“逆”向光致变色特性.人们对其光致变色机理及结构进行了大量研究.普遍认为，此类化合物在光照下, 发生键的异裂形成偶极离子.由丁共轴程度了发生改变，因此显示不同的颜色［6］如下图（1）所示.但对开环体2的花菁结构，Kim和Schulze等［乙8］提出了比花菁更稳定的花菁盐结构.2.1.2螺毗喃化合物的制备呼噪琳螺毗喃5可由取代水杨醛与2-业甲基呵噪琳衍生物（Fischer碱）在有机溶剂中回流缩合而成，如将1,3,3-三甲基-2-业甲基呵噪3与羟基芳醛4在乙醇溶液中回流反应，5的收率为70%〜98%［9］如图（2）所示.由（2）图中3的业甲基部分容易二聚，为提高苯并嗯哇螺毗喃的收率，使用铳盐或氧令翁盐6作为业甲基单元的前体，可以很好地完成这一反应（Scheme 1）.Scheme 1利用类似的方法，合成了许多螺毗喃类化合物及其衍生物［10,11］. 2004〜2007年孟继本等合成一系列的光致变色螺环化合物，其典型代表物8, 9如Scheme 2 所示.0H 8 Scheme 2总之，螺毗喃化合物合成方法已基本成熟，今后应加强螺毗喃的修饰和化合物的设计研究，通过改变合成方法减少对环境的影响，以进一步提高产品纯度、收率和热稳定性.2.2俘精酸酊类2.2.1简介俘精酸酎是芳取代的二业甲基丁二酸配类化合物的统称，是最早被合成的有机光致变色化合物之一。

我国光化学研究的现状和展望

我国光化学研究的现状和展望
我国光化学研究的现状和展望
光化学是利用光能引发反应，并通过这种反应大量生产有用物质的科学
技术。

近年来，光化学技术在国家重点开发区和其他重要领域的应用得到了
迅速发展，在农业、光电子化学、环境保护等研究领域具有广阔的前景。

随着社会经济发展，我国在光化学研究已取得了斐然成果。

目前，光化
学技术已被应用到科学研究、水处理、环境改善等多个领域中，取得了良好
的效果。

从事光化学研究的机构和企业也在迅速增多。

其中，国家科学技术
部重点支持的光化学基础研究群体是我国光化学研究的先行者。

未来，我国光化学研究的发展将更加广阔和深入。

借助国家的大力支持，研究工作将受到彻底改革，开展旨在推动科学技术进步和经济发展的全方位
研究。

此外，将加强研发技术、提高研发能力以及提升实际应用效果。

今后，我国光化学研究将进一步增强科技实力，发挥更大的社会和经济价值，为维
护生态安全、保护环境贡献力量。

二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究最新进展

㊀第40卷㊀第9期2021年9月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.40㊀No.9Sep.2021收稿日期:2021-07-19㊀㊀修回日期:2021-08-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(21875235);国家重点研发计划项目(2017YFA0207301);中国博士后基金项目(BX20200317,2020M682032)第一作者:程㊀俊,男,1998年生,博士研究生通讯作者:徐航勋,男,1983年生,教授,博士生导师,Email:hxu@DOI :10.7502/j.issn.1674-3962.202107028二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究最新进展程㊀俊,王㊀磊,徐航勋(中国科学技术大学高分子科学与工程系合肥微尺度物质科学国家研究中心,安徽合肥230026)摘㊀要:通过模仿自然界光合作用利用光催化材料实现太阳能到化学能的转换,是解决地球能源问题和环境危机的有效途径之一㊂二维共价有机框架材料具备结构可设计性强㊁结晶性高以及表面活性位点丰富等优势,已经被广泛用于光催化分解水制氢㊁二氧化碳还原以及制备过氧化氢等领域,近年来成为了太阳能光化学转换研究领域的新兴材料㊂综述了近年来二维共价有机框架材料在光催化能量转换领域的最新研究进展,重点探讨了二维共价有机框架材料的材料设计与合成策略及其在光催化领域的典型应用,并展望此类材料在未来太阳能光化学转换应用领域的机遇和挑战㊂关键词:共价有机框架;太阳能转化与利用;光催化;二维结构中图分类号:O63㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1674-3962(2021)09-0676-09Recent Progress in Developing Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks for Solar-to-Chemical Energy ConversionCHENG Jun,WANG Lei,XU Hangxun(Department of Polymer Science and Engineering,Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China)Abstract :Converting solar energy into chemical energy through artificial photosynthesis represents one of the most promis-ing approaches to address the global energy crisis and environmental issues.Recently,two-dimensional covalent organic frameworks (COFs)have emerged as a promising class of photocatalysts for water splitting,CO 2reduction and hydrogen per-oxide production as they generally possess versatile chemical structures,high crystallinity,and rich surface active sites.In this report,we highlight recent progress in developing two-dimensional COFs for solar-to-chemical energy conversion with emphasis on the design and synthetic strategies and corresponding applications in photocatalytic reactions.Furthermore,fu-ture opportunities and challenges in the field of solar-to-energy conversion are also briefly discussed.Key words :covalent organic frameworks;solar energy conversion and utilization;photocatalysis;two-dimensional struc-ture1㊀前㊀言当今社会,石油㊁煤炭等化石能源消耗量在世界能源消耗总量占比达到了80%以上,能源危机和环境污染等问题也日益严重[1]㊂因此,开发清洁可再生能源成为了人们面临的迫切任务㊂太阳能是地球上含量丰富的一类清洁㊁可再生能源,通过光催化方式实现太阳能到化学能的转化和利用是解决能源危机和环境问题的潜在理想途径,同时也符合国家碳中和和碳达峰目标[2-4]㊂因此,发展高效㊁稳定的光催化材料成为了重要的前沿科学问题㊂与传统的无机光催化材料相比,有机高分子光催化材料由地球上含量丰富的碳㊁氮㊁氧等有机元素组成,成本优势明显且易于制备;同时还具备化学结构可设计性强以及电子结构高度可调等一系列显著优势,研究人员能够针对不同的光催化反应对其进行材料结构的理性设计㊂基于上述优点,有机高分子光催化材料近博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期程㊀俊等:二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究最新进展年来成为了光催化领域的新兴材料[5-7]㊂自1985年首例高分子光催化材料被报道以来[8],大量不同结构的有机高分子材料被开发用于光催化领域的研究,主要包括一维线性高分子㊁共轭微孔聚合物㊁共价三嗪框架材料以及共价有机框架材料(covalent organic frameworks,COFs)等,在光催化研究领域展现出广阔的应用前景[9-12]㊂在众多的有机高分子光催化材料中,作为一类具备长程有序晶态结构的特殊材料,具有二维平面共轭结构的二维COFs展现出优异的光化学和光物理性质(图1)㊂首先,COFs能够通过调控有机单体种类和成键方式实现在分子水平上的结构设计,电子结构可控性强[13,14];其次,二维COFs特定的拓扑结构以及孔结构可调性,表现出较大的比表面积[15];更重要的是,作为一类周期性排图1㊀二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究领域的潜在应用Fig.1㊀Schematic illustration of potential applications of two-dimensional COFs in solar-to-chemical energy conversion 列的晶态有机高分子材料,具备二维平面共轭结构的二维COFs层与层之间紧密有序堆积能够进一步促进光生电荷的分离和迁移,从而表现出更高效的光生电荷利用率[16,17]㊂基于以上众多优点,近年来二维COFs在光催化水分解㊁二氧化碳还原以及过氧化氢制备等研究领域取得了显著进展㊂本文从COFs的结构设计与合成出发,重点介绍COFs在光催化应用领域的最新研究成果,并展望COFs在未来光催化研究领域的机遇和挑战㊂2㊀COFs的合成策略自2005年Yaghi课题组[18]通过硼酸缩合首次成功制备COFs以来,大量合成单元和成键反应被开发出来用于此类材料的制备㊂目前,COFs的类型按照化学成键方式不同可主要分为硼氧类㊁亚氨类㊁腙类㊁偶氮类㊁酰亚胺类㊁三嗪类㊁碳碳双键类㊁吡嗪类等(图2)[19,20]㊂由于硼氧键在水以及有机溶剂内容易发生分解,不利于COFs在光催化领域的应用[21]㊂为了解决上述问题,基于醛胺缩合反应形成的亚胺类COFs被发展起来,这类化学键展现出较好的化学稳定性,能够在酸性㊁碱性以及有机溶剂等条件下保持稳定,从而显著提高了COFs在光催化反应中的稳定性[22]㊂受到上述工作的启发,具备稳定化学键的COFs被相继开发出来,如腙类COFs㊁酰亚胺类COFs㊁偶氮类COFs等,上述结构的开发逐渐提高了COFs在光催化过程中的稳定性㊂然而,上述成键方式在化学结构上仍然是非完全共轭的㊂为此,人们逐渐开发出了全共轭结构的COFs材料,其中具备代表性的是基于碳碳双键结构的sp2COFs[23,24]㊂与此同时,吡嗪类COFs也被发展起来用于光催化反应[25]㊂图2㊀制备不同二维共价有机框架材料的典型成键反应[19,20] Fig.2㊀Typical bond-forming reactions for the synthesis of various2D COFs[19,20]776博看网 . All Rights Reserved.中国材料进展第40卷㊀㊀基于COFs 丰富的制备方法,可通过调控COFs 的结构实现其电子结构㊁表面催化位点以及结构稳定性等化学物理性质的高度调控㊂此外,COFs 的孔径形状和大小可以通过拓扑学和单体长度的调控进行精细控制,在结构上表现规整㊁有序和高结晶性,能够促进光生电荷的有效分离和迁移,在光催化领域拥有广泛的应用前景和研究价值㊂3㊀COFs 用于光催化分解水氢气具备高的能量密度,是一种环境友好型的清洁能源㊂通过光催化材料吸收太阳能催化分解水得到可存储㊁可运输的氢气燃料成为了一种绿色可持续的生产方式[26]㊂2014年,Lotsch 等首次报道了基于腙键连接的COFs(TFPT-COF),实现了光催化水分解产氢[27]㊂实验结果表明,在添加铂(Pt)作为助催化剂的条件下,TFPT-COF 的产氢速率高达1970μmol㊃g -1㊃h -1,在500nm 处所测得的表观量子产率达到了2.2%,超过了前期报道的大部分非晶态高分子材料㊂受到上述工作的启发,大量COFs 材料被开发用于光催化水分解的研究㊂通过调控化学结构㊁优化结晶度以及构建异质结等方式,有效地提高了COFs 的光催化性能[28-35],表1为COFs 的结构改性策略及光催化产氢性能㊂然而,上述传统策略伴随着复表1㊀COFs 的结构改性策略及光催化产氢性能Table 1㊀Structure modification strategies and photocatalytic hy-drogen evolution of COFsCOFs Modified strategy HER /(μmol㊃h -1)Ref.sp 2-c-COF ERDN Molecular engineering (D-A structure)37.40[30]g-C 40N 3-COF Molecular engineering (D-A structure)147.80[31]N 3-COF Molecular engineering(Elements regulation)8.52[32]FS-COFOptimize crystallinity81.50[33]TpPa-2/CdS Heterojunctions 110.34[34]COF /NH 2-Ti 3C 2T x Heterojunctions142.28[29]Py-ClTP-BT-COFMolecular engineering(Halogenation)177.50[35]杂的材料制备过程以及繁琐的性能筛选环节,导致COFs 合成难度较大,筛选效率低㊂因此,亟需开发出一种高催化性能COFs 的高效设计以及制备新方法㊂近期,天津大学陈龙课题组与作者课题组合作发展了用于对COFs 的化学结构进行微调的卤素改性策略,从而显著提高了其光催化水分解制氢的效率(图3)[35]㊂在材料结构设计中,苯并噻唑及卤代的苯并噻唑被选为合图3㊀Py-X TP-BT-COF(X =H,F,Cl)的结构示意图(a)及光催化性能(b),Py-X TP-BT-COF(X =H,F,Cl)中α-碳原子作为活性位点时产氢的过程示意图(c)以及吉布斯自由能变图(d)[35]Fig.3㊀Schematic of chemical structures (a)and corresponding photocatalytic performances (b)of Py-X TP-BT-COF(X =H,F,Cl),schematic diagram of hydrogenproduction processes (c)and calculated free energy diagrams (d)toward H 2production on the α-carbon atoms of Py-X TP-BT-COF(X =H,F,Cl)[35]876博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期程㊀俊等:二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究最新进展成前驱体,在相同聚合条件下制备了不含以及含有不同卤素功能化的Py-X TP-BT-COF (X =H,F,Cl)(图3a)㊂图3b 所示的光催化测试结果表明,引入卤素后COFs 的性能得到了大幅度提升,其中Py-ClTP-BT-COF 在可见光照射下产氢单位速率可达177.50μmol㊃h -1,是不含卤素取代Py-HTP-BT-COF 的8.2倍,同时在单波长420nm 处光照下的表观量子效率最高可达8.45%,优于大多数已开发的COFs㊂光电流测试以及瞬态光电压衰减曲线的实验结果表明,卤素原子的引入可有效提高COFs 光生载流子的分离和迁移能力㊂与此同时,为了进一步揭示COFs 材料在修饰卤素原子后光催化性能提升的原理,作者课题组利用第一性原理计算对材料催化机理进行了深入研究㊂计算结果表明,在Py-ClTP-BT-COF 和Py-FTP-BT-COF 中与卤素连接的α-碳原子作为质子还原的活性位点时,生成H ∗中间态所需的吉布斯自由能显著降低,从而阐明了卤素原子的引入提高COFs 的光催化水分解产氢活性的作用机制(图3c 和3d)㊂上述研究成果进一步证实了二维COFs 能够通过微观结构的改性大幅度提高其光催化性能,在光催化水分解上具备独特的优势㊂然而,由于COFs 层间弱的范德华作用力导致其在水溶液中会发生剥离,在长时间循环测试后晶态结构消失,造成活性下降[33,36,37]㊂针对上述难题,复旦大学郭佳课题组通过在COFs 的一维孔道内引入高分子量的聚乙二醇(PEG)显著地提高了COFs 在光催化反应过程中层状堆积结构的稳定性,从而使该材料表现出更高的光催化效率以及循环稳定性(图4)[38]㊂他们以酮-烯胺式的苯并噻二唑基COF(BT-COF)为研究对象,通过在BT-COF 的一维孔道中插入高分子量的PEG 制备得到了PEG@BT-COF㊂BT-COF 在进行光催化反应时会负载Pt 作为助催化剂,在此过程中便会发生层间的剥离,造成有序结构消失;然而,相同条件下PEG@BT-COF 结构中PEG 长链能够通过与BT-COF 间的氢键作用使BT-COF 有序的堆叠结构保持稳定,进而提升BT-COF 在光催化反应中的稳定性㊂图4㊀BT-COF 和PEG@BT-COF 负载Pt 助催化剂前后结构变化示意图[38]Fig.4㊀Illustration of structural transformation of BT-COF and PEG@BT-COF before and after the deposition of Pt cocatalyst [38]㊀㊀虽然目前报道的COFs 能够通过结构设计㊁改性等策略高效地实现光催化水分解半反应,然而在不添加牺牲剂的条件下能够实现全解水的COFs 材料还没有被报道[39]㊂造成上述问题的很大一部分原因是缺乏有效的结构设计准则来指导COFs 光催化材料的制备㊂针对上述难题,武晓君课题组基于第一性原理计算和分子拓扑组装策略设计了一系列具备光催化全解水应用潜力的COFs(图5a)[40]㊂首先,通过调控有机单体的种类以及化学成键方式,筛选出多种电子结构满足全解水热力学要求的COFs 材料(图5b)㊂随后,通过结合反应动力学计算模拟了COFs 上不同位点催化水分解产氢和产氧的吉布斯自由能变,进一步筛选出在动力学上能够实现全解水反应的材料㊂具体而言,基于HSE06理论方法的计算结果表明,3种含有三嗪结构单元(TST)的976博看网 . All Rights Reserved.中国材料进展第40卷图5㊀用于光催化全解水研究的COFs结构和设计示意图(a),计算所得到的几种COFs能带结构(相对于真空能级)(b)[40] Fig.5㊀Schematic illustration of structure and design principles of COFs for photocatalytic overall water splitting(a),band structures (vs.vacuum)of designed COFs(b)[40]COFs材料能带位置能够完全覆盖全解水的电势范围,表明上述几种材料均符合光催化全解水的热力学要求;同时吉布斯自由能变图的计算结果表明3种COFs催化水分解产氢和产氧反应都能够在动力学上自发进行㊂因此,综合上述计算结果证实含有TST的3种COFs即I-TST, Ai-TST和Ao-TST均能在可见光的照射下实现全解水㊂更重要的是,通过后续的实验合成与性能测试进一步证实所设计的I-TST材料能够分别实现光催化产氢和产氧反应㊂上述结果不仅仅在理论和实验中验证了COFs能够实现光催化全解水,并且阐明了材料结构与性能之间的构效关系,为后续设计与开发实现光催化全解水的COFs提供了研究策略和途径㊂4㊀COFs用于光催化二氧化碳还原通过模拟自然界光合作用,发展光催化材料吸收太阳能催化还原二氧化碳(CO2)制备甲酸㊁甲烷等重要化工原料,是解决能源危机和温室气体效应的理想途径之一[41]㊂然而,由于CO2还原反应过程中涉及到的多质子㊁多电子的复杂转移过程会导致产物选择性难以调控,从而使得后期产物分离的附加成本较高,如何在实现高反应效率的同时提高CO2还原产物的选择性一直是极具挑战性的科学难题[42,43]㊂COFs的孔道可调性有利于实现CO2的高选择性吸附[44];与此同时,基于COFs的结构可设计性能够可控地向COFs中引入金属催化活性中心,从而进一步促进其光催化还原CO2的产物选择性和反应效率的提高,是实现高效光催化CO2还原的理想平台[45]㊂例如,通过在COFs结构中引入金属铼(Re)络合物,有效实现了COFs中金属活性中心的可控构筑,在三乙醇胺作为牺牲剂的乙腈溶液中,Re-COF光催化还原CO2制备CO的选择性高达98%(图6a)[46]㊂与此同时,作者进一步结合原位X射线瞬态吸收光谱研究了Re-COF催化还原CO2的机理,证实了在光激发条件下,COFs骨架上产生的光生电子能够快速转移至Re位点发生CO2还原反应(图6b)㊂类似地,通过将镍(Ni)催化活性中心载入联吡啶功能化的COFs中,在含水体系和可见光照射条件下光催化还原CO2制备CO的产物选择性高达91%,通过实验和理论计算研究表明,CO2分子可以被稳定在COFs孔道内的单点Ni催化活性中心,进而被有效配位活化[47]㊂上述研究结果证实通过在COFs结构内引入金086博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期程㊀俊等:二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究最新进展图6㊀Re-COF 合成路线示意图(a),Re-COF 光催化还原CO 2的还原机理图(b)[46]Fig.6㊀Synthetic route for the formation of Re-COF (a),proposed catalytic mechanism for CO 2reduction by Re-COF(b)[46]属催化位点能够实现高选择性还原CO 2,进一步证实了COFs 在光催化研究领域的显著优势㊂目前报道的用于CO 2还原的COFs 材料大部分都需要在添加牺牲剂的条件下进行,鉴于COFs 的高度结构可设计性,在引入CO 2还原位点的同时进一步构筑水氧化活性中心,有望同时实现CO 2还原以及水分解产氧反应㊂基于上述思路,南京师范大学兰亚乾课题组构筑了基于四硫富瓦烯和金属卟啉基元的COFs 材料(TTCOF-M ),同时实现了可见光催化CO 2还原与水氧化分解产氧(图7a)[48]㊂他们发现通过改变卟啉分子的中心金属种类能够实现对TTCOF-M 能带结构的有效调控,同时光催化实验结果表明,当锌(Zn)作为卟啉的配位金属时所合成的TTCOF-Zn 表现出最高的催化活性和选择性,其中还原CO 2制备CO 选择性接近100%(图7b)㊂图7c 所示密度泛函理论的第一性原理计算结果表明,TTCOF-Zn 结构中最高占据分子轨道(HOMO)能级中的空穴主要集中于四硫富瓦烯基团,而最低非占据分子轨道(LUMO)能级中的电子主要分布在金属卟啉基团上,这说明在光催化反应中四硫富瓦烯基团和金属卟啉基团能够分别作为水氧化和CO 2还原反应的活性位点,同时这种氧化还原中心的分离效应还能够进一步促进光生电荷的分离,从而提高了光催化反应的效率㊂5㊀COFs 用于光催化制备过氧化氢过氧化氢(H 2O 2)作为一种常用的绿色氧化剂,被广泛应用于化学合成㊁污水处理等工业生产和生活领域,同时还是一种非常有前景的储氢载体[49]㊂近年来,通过光催化材料利用太阳能制备H 2O 2成为了一种极具潜力的绿色无污染途径㊂作为一类催化功能高度可控的催化剂平台,COFs 材料能够通过骨架结构的合理设计实现光催化制备H 2O 2性能和原子利用率的提高,在光催化制备H 2O 2领域有着广阔的应用前景㊂如图8a 所示,Voort 课题组利用C 4+C 2连接方式,将N,N,N ,N -四(对氨基苯基)对苯二胺(TAPD)与不同取代基的酮基单体反应,分别制备得到TAPD-(Me)2COF 与TAPD-(OMe)2COF㊂上述两种COFs 在可见光区域有较强的吸收强度,同时都具186博看网 . All Rights Reserved.中国材料进展第40卷图7㊀TTCOF-M 的合成路线示意图(a),TTCOF-M 和COF-366-Zn 光催化CO 2还原性能(b),理论模拟得到TTCOF-Zn 的紫外-可见吸收光谱以及光激发下光诱导电子转移路径(c)[48]Fig.7㊀Schematic illustration of the synthetic route for the TTCOF-M (a),CO 2reduction performances of TTCOF-M and COF366-Zn(b),theoretical simulation UV /Vis spectrum of TTCOF-Zn and possible photo-induced electron transfer route (c)[48]图8㊀TAPD-(Me)2COF 和TAPD-(OMe)2COF [50]:(a)合成路线示意图,(b)能带结构示意图,(c)光催化制备H 2O 2性能Fig.8㊀Schematic diagram of Synthetic route (a),band structure (b)and photocatalytic H 2O 2production performances (c)of TAPD-(Me)2COF and TAPD-(OMe)2COF [50]286博看网 . All Rights Reserved.㊀第9期程㊀俊等:二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究最新进展备合适的能带结构来实现氧还原制备H2O2(图8b)[50]㊂在甲醇作为空穴牺牲剂的条件下,TAPD-(Me)2COF 和TAPD-(OMe)2COF制备H2O2的单位产率分别为(97ʃ10)和(91ʃ10)μmol㊃h-1㊃gcat-1,是相同催化条件下未经修饰的石墨相碳化氮性能的两倍(图8c)㊂上述实验结果进一步证实了COFs材料在光催化制备H2O2应用上的巨大潜力㊂除此以外,COFs还被广泛应用于太阳能驱动的有机反应㊁污染物降解等研究领域[51,52]㊂6㊀结㊀语通过发展高性能的光催化材料,特别是有机高分子材料,实现太阳能高效转化与利用在基础科学研究以及可持续能源发展中具有重要的科学意义与应用价值㊂前期研究表明,COFs材料在光催化领域表现出巨大的潜力,并取得了令人瞩目的进展㊂然而,该领域的研究仍然存在着一些挑战和难题:首先,目前COFs催化材料的光催化效率仍有待提升;其次,由于COFs材料用于光催化的研究尚处于起步阶段,目前还主要集中于其光催化性能的研究,对于催化反应的过程以及机理的研究尚不够深入,导致对于后期材料的设计和合成缺乏理论上的指导,还没有建立有效的材料设计准则;此外,目前COFs材料在光催化领域的研究主要集中于水分解以及CO2还原反应,在光催化氮气固定㊁甲烷氧化等其他重要化学反应上的应用还有待进一步开发㊂鉴于COFs材料在光催化研究领域的巨大潜力,在后续该领域的研究中,需要开发更多具有不同化学结构的COFs用于光催化研究,并进一步拓宽其催化反应的应用范围㊂与此同时,还需要结合原位谱学表征技术㊁超快谱学技术以及非绝热分子动力学模拟等先进技术深入探究COFs的催化原理,阐明材料结构与性能间的构效关系,为后续设计更为高效与稳定的COFs光催化材料提供材料与技术基础,从而促进光催化材料在太阳能光化学转换研究领域的理论发展及实际应用㊂参考文献㊀References[1]㊀NEJAT P,JOMEHZADEH F,TAHERI M M,et al.Renewable andSustainable Energy Reviews[J],2015,43:843-862. 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伍德灯在光化学疗法中的光学剂选择研究

06
结果讨论与优化建议
关键发现总结
01
伍德灯在光化学疗法中具有显著的光学效果，其特定波长的光线能有
效激活光敏剂。
02
不同类型的光学剂在伍德灯照射下表现出不同的光化学反应速率和效
果。
03
光学剂的浓度、照射时间以及光源距离等因素对光化学疗法的效果具
有显著影响。
存在问题剖析
01
目前市场上光学剂种类繁多，质量参差不齐，选择合适的光学剂成为一大难题。
05
数据采集、处理与分析方法
数据采集策略和手段
确定采集参数
根据研究需求，明确需要采集的数据类型，如光谱范围、光照强
度、照射时间等。
选择合适仪器
选用具有高灵敏度、宽光谱范围和良好稳定性的伍德灯作为光源，搭配相应的光学传感器和测量设备。
设计实验方案
针对不同光学剂，设计不同的实验方案，包括照射距离、角度、时间等，以获取全面、准确的数据。
基于伍德灯在光化学疗法中的独特优势，未来有望将其拓展应用于更多领域，如治疗其他类型皮肤疾病、促进伤口愈合等。
加强国际合作与交流
通过加强国际合作与交流，可以引进国外先进技术和经验，加速我国在该领域的研发进程，并推动相关成果的转化应用。
提高公众认知度和接受度
通过科普宣传、教育培训等途径，提高公众对光化学疗法的认知度和接受度，为该技术的推广应用创造良好社会氛围。
求相匹配。
稳定性与可靠性
03
考察光学剂在长时间工作过程中的光强衰减、色温变化等指标
，确保其稳定可靠。
不同应用场景下适用性探讨
皮肤科治疗
针对不同类型的皮肤病，选择具有特定波段输出的光学剂，如
UVB、UVA等。

2024年浅谈我国当前有机化学发展趋势与展望

2024年浅谈我国当前有机化学发展趋势与展望有机化学作为化学的一个重要分支，研究有机化合物的结构、性质、合成及其反应机理，对推动科技进步、促进社会发展具有不可替代的作用。

近年来，随着科技的日新月异和学科交叉融合的深入发展，我国有机化学研究已经取得了令人瞩目的成果，并逐步向世界科技前沿迈进。

一、有机化学概述有机化学是研究含碳化合物及其衍生物的化学分支，其研究领域广泛，涉及众多分支学科。

自19世纪初有机化学从无机化学中分离出来以来，它便以其独特的魅力和广泛的应用前景吸引着无数科学家的目光。

有机化学不仅关注化合物的结构、性质，更深入研究它们的合成路径和反应机理。

这既包括了基础的理论研究，也涉及了实际的应用研究，为药物合成、材料制备、环境科学等诸多领域提供了理论支持和技术指导。

二、研究现状与技术进步当前，我国有机化学研究已处于快速发展阶段，一批高水平的研究机构和高素质的研究人才脱颖而出。

在技术进步方面，现代分析仪器如核磁共振、质谱、X射线衍射等的普及和应用，为有机化学研究提供了强大的技术支持。

此外，计算机模拟和计算化学的快速发展，使得对复杂反应体系的模拟和预测成为可能，为实验设计和机理研究提供了新途径。

在研究领域方面，我国有机化学在金属有机化学、超分子化学、生物有机化学等前沿领域取得了显著进展。

例如，金属有机化学在催化剂设计和合成方面展现出巨大潜力，为新能源、新材料等领域的发展提供了重要支撑。

三、应用领域拓展有机化学的发展不仅体现在理论研究和技术进步上，更在于其应用领域的不断拓展。

在医药领域，有机化合物是新药创制的重要来源，我国在创新药物研究方面已经取得了一批重要成果。

在材料科学领域，有机高分子材料、有机无机复合材料等的研究与应用，为我国的材料科学创新做出了重要贡献。

此外，有机化学在环境科学、农业科学、食品科学等领域也发挥着不可替代的作用，为我国的可持续发展提供了技术支持。

四、面临的挑战与机遇尽管我国有机化学取得了显著成绩，但仍面临着一些挑战。

科学家谈化学-中国化学的发展与展望

中国化学的发展与展望白春礼化学是一门实用的中心学科，它与数学、物理学等学科共同成为当代自然科学迅猛发展的基础。

化学的核心知识已经应用于自然科学的方方面面，与其他学科相辅相成，构成了创造自然、改造自然的强大力量。

一、50年来我国化学学科的发展历程与成就中国的近代化学在明末清初由欧洲传入，而明显的发展则开始于20世纪20年代，特别是1932年中国化学会成立以后。

中国现代化学的迅速发展则是建国以后的事。

1.发展历程我国化学在建国以来的发展，大致可以分为4个阶段。

（1）第一阶段（1949～1955年）1949年，新成立的中国科学院的21个研究所中，有物理化学研究所（上海）和有机化学研究所（上海）。

至1956年科学院化学类研究所已有4个，分别是有机所、大化所、应化所和化学所。

当时高等院校也有一支研究力量，在中国化学会主办的《化学学报》上1954～1957年共发表论文215篇，其中高等院校的成果就有104篇。

新中国成立后，有机化学方面：利用我国生物资源开展天然产物化学（尤其是中草药）的研究、合成抗生素类药物和甾体激素；物理化学方面开展了量子化学、晶体化学、热化学、胶体化学等方面的研究。

我国的无机合成工作是以工业生产为先导的，1953年对侯德榜改进和发展的制碱法进行了生产规模的设计，1964年开始推广。

除了制酸、氯碱和肥料工业获得大规模发展之外，我国已能对60多种元素的化合物进行不同规模的生产，品种近400种。

我国分析工作者在着重建立和改进经典分析方法（化学分析）的同时，开始发展仪器分析方法，白手起家，建成了包括无机、微量有机的定性定量分析在内的相当完整的科研体系和有效的化学分析方法，如同位素分析方法的建立。

建国初期对微量和半微量定性分析进行了较多的研究。

在50年代末和60年代初即开始研究超微量分析，同时改进了基于燃烧的各种测定方法。

为了尽快地进行经济建设，完成国家的工业化，在“任务带学科”的发展方针指导下，一些新的学科从无到有地建立起来，高分子就是一个代表。

光化学反应机理及应用研究

光化学反应机理及应用研究光化学反应是指在光的作用下发生的化学反应。

光化学反应机理的研究对于理解光化学反应的本质和应用于各个领域具有重要意义。

本文将从光化学反应的基本原理、机理研究方法以及应用领域等方面进行探讨。

一、光化学反应的基本原理光化学反应的基本原理是光能的吸收和转化。

当光能被吸收后，分子内部的电子会发生跃迁，从基态跃迁到激发态。

在激发态下，分子的化学性质发生改变，从而引发光化学反应。

光化学反应的速率受到光照强度、光的波长和溶液中物质浓度等因素的影响。

二、光化学反应机理的研究方法1. 激光技术激光技术在光化学反应机理研究中发挥着重要作用。

激光具有高度单色性和高强度的特点，可以提供稳定的光源。

通过激光的照射，可以精确控制光照强度和波长，从而研究光化学反应的细节和动力学过程。

2. 光谱学方法光谱学方法可以通过测量光的吸收、散射和发射等现象，来研究光化学反应的机理。

常用的光谱学方法包括紫外可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。

通过分析光谱数据，可以确定反应物和产物之间的电子转移、能量转移和化学键的断裂等过程。

3. 量子化学计算量子化学计算是一种基于量子力学原理的计算方法，可以模拟和预测分子的结构和性质。

在光化学反应机理研究中，通过量子化学计算可以计算分子的能级、电子结构和反应路径等信息，从而揭示光化学反应的机理。

三、光化学反应的应用研究1. 光催化光催化是指利用光能激发催化剂，促使化学反应发生的过程。

光催化在环境保护、能源转化和有机合成等领域具有广泛的应用。

例如，光催化可用于水的分解产氢，或者用于光催化降解有机污染物。

2. 光敏材料光敏材料是指在光的照射下发生物理或化学变化的材料。

光敏材料在光学、光电子学和信息存储等领域有着重要的应用。

例如，光敏材料可用于光纤通信中的光开关、光存储介质和光感应器件等。

3. 光疗法光疗法是一种利用光的能量来治疗疾病的方法。

光疗法在医学领域中应用广泛，特别是在肿瘤治疗中。

通过选择合适的光敏剂和光照条件，可以实现对肿瘤细胞的选择性破坏，从而达到治疗的效果。

光电化学电池(PEC)催化全裂解水制氢技术研究进展东莞理工

光电化学电池（PEC）催化全裂解水制氢技术研究进展摘要：主要介绍太阳能光电学电池（PEC）分解水制氢技术的基本原理以及发展历史和研究现状, 和光阳级、光阴极的选材要求及发展，并在此基础上分析影响该技术发展的一些因素催化电极的制备以及太阳能光化学电池的结构等一系列问题。

Abstract: This paper mainly introduces the solar energy photoelectricity cell (PEC) split water the basic principle of hydrogen production technology and the development history and research status, and light Yang, material requirements and development of the photocathode, based on the analysis of the factors affecting the development of the technology of catalytic electrode preparation, and the structure of solar photochemical batteries a series of problems.关键词:PEC 制氢制备电池的结构前言在新能源领域中,氢能已普遍被认为是一种最理想的绿色能源,这是它的独特的优点所决定的.在所有元素中, 氢重量最轻,它能够以气、液、固 3 种形式存在, 能适应贮运及各种应用环境的不同要求 ; 所有气体中, 氢是自然界存在最普遍的元素; 除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的 ; 氮燃烧性能好 ; 氢气本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,水是其唯一产物, 不会对环境产生污染,也不会带来温室效应 ; 氢能利用形式多, 既可作为家用燃料, 又可用于航夭等.制氢的方法有许多种, 但如果能利用可再生能源来制氢, 那将是取之不尽、用之不竭的能源休系.太阳能在所有可再生能源中当为首选.太阳能可以通过分解水或其它许多途径转换成氢能, 即太阳能制氢.这包括许多方法,如太阳能光电化学电池分解水制氢、光化学催化制氢、太阳能生物制氢等, 其中太阳能光电化学(photo-electrochemical,PEC ) 电池分解水制氢技术是很具前景的技术.这是因为PEC 技术是基于太阳能和水, 而这两种物质都是可再生的 ,没有副产品, 不会给环境带来污染;技术相对比较简单;既可小规模应用, 又可大规模开发等等优点.因此,大力发展制氢技术, 特别PEC技术将是未来发展的方向。

光催化技术研究进展

一、光催化的简介二、光催化的分类方法三、光催化材料四、光催化的展望
四、光催化的展望
成熟的光催化技术是完全以太阳光作为能量来源，因此是一种低能耗甚至零能耗的技术，同时由于没有二次污染物的产生，因此是一种低能耗的清洁技术；随着光催化机理、光催化材料、光催化装置的成熟和完善，将会更加高效、节能、清洁。
一、光催化的简介二、光催化的分类方法三、光催化材料四、光催化的未来发展
三、光催化材料
半导体：光催化剂半导体有ZnS、TiO2、
ZnO、CdS、 SnO2和Fe3O4等卤化银材料作为一种可见光催
化剂受到广泛关注
专题 I—光催化治理水污染专题II--光催化杀菌专题III—光催化分解水专题IV—TiO2光催化材料
光催化技术研究进展
主要内容
光催化简介光催化分类方法光催化材料光催化的展望
一、光催化的简介二、光催化的分类方法三、光催化材料四、光催化的未来发展
一、光催化简介
1.光催化的定义及发展史 2.光催化的原理 3.光催化的应用
I. 光催化的定义
Photocatalysis; Photochemical catalysis;
开创了用光催化方法杀菌消毒的先河。
一、光催化简介
1.光催化的定义及发展史 2.光催化的原理 3.光催化的应用
光催化简介2—机理
机理
光催化剂（如TiO2等）受到能量大于禁带宽度的光照射，价带上的电子 e-受到激发，跃过禁带进入导带，留下空穴h+， h+具有强氧化性， e-具有强还原性，二者形成氧化、还原体系。
让我们的家园 “天更蓝、水更清、地更绿、空气更洁净”
光催化简介2—机理

前沿光电化学阴极保护的原理及研究进展(一)2024

前沿光电化学阴极保护的原理及研究进展（一）引言概述：前沿光电化学阴极保护是一项新兴的领域，它利用光电化学原理来保护阴极材料的表面，以提高材料的耐蚀性和使用寿命。

本文将探讨前沿光电化学阴极保护的原理及其研究进展，并分为五个大点进行阐述。

大点1：光电化学原理1.1 光电化学基本原理1.2 光电化学反应机制1.3 光电化学反应对阴极镀层的影响大点2：阴极保护机制2.1 光电子注入机制2.2 光电化学键合机制2.3 光电化学氧化机制2.4 光电化学还原机制2.5 光电化学缓蚀机制大点3：光电化学阴极保护材料3.1 钴基光电催化剂3.2 铜基光电催化剂3.3 铟基光电催化剂3.4 铱基光电催化剂3.5 钼基光电催化剂大点4：光电化学阴极保护实验方法4.1 电化学测试方法4.2 表面分析技术4.3 光电化学实验装置4.4 光电化学性能评价方法4.5 光电化学测试参数大点5：研究进展及应用前景5.1 光电化学阴极保护的研究进展5.2 光电化学阴极保护的应用前景5.3 光电化学阴极保护在能源领域的应用5.4 光电化学阴极保护在材料科学中的应用5.5 光电化学阴极保护的挑战与展望总结：本文通过对前沿光电化学阴极保护的原理及研究进展进行阐述，包括光电化学原理、阴极保护机制、阴极保护材料、实验方法以及研究进展和应用前景等五个大点。

光电化学阴极保护作为一种新颖的表面保护方法，具有广阔的应用前景，但也存在一些挑战需要克服。

未来的研究工作将集中于进一步深入理解光电化学原理，开发更高效的光电催化剂，并探索其在能源领域和材料科学中的应用，以实现更好的阴极保护效果。

中国化学的发展与展望_化学论文

中国化学的发展与展望_化学论文一、引言化学，作为一门研究物质组成、结构、性质和变化的自然科学，在过去的几十年里取得了令人瞩目的成就。

尤其在中国，化学学科的发展速度之快、成就之巨，堪称世界瞩目。

本篇文章将探讨中国化学的发展历程、现状以及未来的展望。

二、中国化学的发展历程自改革开放以来，中国化学学科的发展经历了从模仿到创新、从跟踪到领先的过程。

在这个过程中，中国化学界不断努力，取得了显著的成果。

早年的中国化学发展，以跟踪国际先进水平为主，通过引入国外先进的化学理论和技术，逐步提升自身的科研实力。

随着科研人员素质的提高和科研条件的改善，中国的化学研究开始从模仿转向创新，取得了一系列重要的突破。

三、中国化学的现状当前，中国的化学研究已经进入了世界领先行列。

在多个领域，如高分子科学、材料化学、物理化学、生物化学等，都取得了重要的研究成果。

同时，中国化学界在应用研究方面也取得了显著的进展，为解决社会发展和民生改善中的重大问题做出了贡献。

四、中国化学的未来展望随着科技的不断进步和创新，中国化学的未来发展将更加广阔。

中国化学将在能源、环境、健康等领域发挥更大的作用，为解决全球性问题如气候变化、资源短缺等提供创新性的解决方案。

随着人工智能和大数据等技术的发展，中国化学将进入一个新的发展阶段，实现更加智能化和精准化的研究。

中国化学将进一步推动国际化发展，加强与世界各国的合作交流，提升中国化学在国际上的影响力。

五、结论中国化学的发展历程是一部充满挑战与机遇的历史。

经过多年的努力，中国的化学研究已经从跟踪模仿走向了世界领先地位。

未来，随着科技的不断进步和创新，中国化学将在更多领域发挥重要作用，为人类社会的持续发展做出更大的贡献。

随着科技的飞速发展，化学在人类社会中扮演着越来越重要的角色。

作为世界上最大的发展中国家，中国化学工业的发展引人瞩目。

本文将回顾中国化学的发展历程，探讨当前的现状和问题，展望未来的趋势和挑战。

自20世纪初以来，中国化学工业逐渐发展壮大。

光聚合现状与展望

固化有很广阔的实际应用空问。
活性不高。而且羰自由基可能会在聚合过程中作为链终止剂导致部分羰自由基引入聚合物链中使
ｐｌｍｅｏｙｒ
ｐｌｍｅｏｙｒ
图１Ｔ＿ｘＡ在氧气下的自由基聚合引发机理
ＦｇＰｒｐｓｄＭｅｈｎｓｆｒＰｏｏｎｔｔｎｏｒｅＲａｉａｌｍｅｉｔｏｔｉ１ｏｏｅｃａｉｍｏｈｔｉｉａｉｆＦｅｄｃｌｉｏＰｏｙｒｚｉｎｗｉＴＸ— ｉｈｒｓｎｅｏｙｅａｈＡｎｔｅＰｅｅｃｆＯｘｇｎ
长期储存性能，以及较高的量子产率，尤其是在
深紫外和中紫外的ＵＶ波长下（３３０ｍ）２２００ｎｌ；
光引发产生的超强酸对聚合有关键性的影响，随
着酸性的上升，聚合的速率和转化率均会出现明
离子聚合。许多倾向于阳离子聚合的单体有低挥发性和低毒性和优异的流变性能。与自由基聚合不同，氧分子不会阻碍阳离子聚合并且在干燥的空气中可以固化形成一定厚度的薄膜。众所周知，水气会阻断阳离子聚合。然而在干燥空气中，终
—１
衍生物是自由基聚合最常用的引发剂类型，因为他们量子产率高，光之裂解产生的自由基活性高。
然而，这类光引发剂由于苄基上存在可提取的氢

光致化学电离-概述说明以及解释

光致化学电离-概述说明以及解释1.引言1.1 概述光致化学电离是指利用光的能量来激发分子或原子至高能态，从而实现电离的过程。

在这个过程中，通过光激发分子内的电子，使其跃迁到高能态，最终导致分子或原子电离。

光致化学电离是一种非常重要的化学过程，可以在解释化学反应机理、研究分子结构和探索新材料等领域中发挥重要作用。

本文将介绍光致化学电离的概念、机制以及应用，并对其未来发展进行展望。

1.2 文章结构文章结构部分:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分中，将概述光致化学电离的基本概念和意义，介绍文章的结构安排以及研究的目的。

在正文部分中，将从光致化学电离的概念入手，深入探讨其机制和应用，分析其在化学领域中的重要性和实用性。

最后，在结论部分，将对整篇文章进行总结，展望光致化学电离的发展前景，并得出结论。

通过这样的结构安排，将全面介绍光致化学电离的相关知识，为读者提供清晰的理解和认识。

1.3 目的目的部分:光致化学电离是一种通过光激发的化学反应过程，其在研究和应用中具有重要意义。

本文旨在探讨光致化学电离的概念、机制以及应用，希望能够深入了解这一领域的研究进展和未来发展方向，为相关领域的科研工作者提供参考和启示。

通过对光致化学电离的全面介绍和探讨，旨在促进该领域的发展，推动相关技术的创新和应用。

2.正文2.1 光致化学电离的概念光致化学电离是一种通过光激活的化学反应过程，其中光能被吸收用来激发分子中的电子，导致分子发生电离。

在这种过程中，光子传递能量给分子中的电子，使其跃迁到更高能级的轨道上，进而使分子变得不稳定并失去一个或多个电子，从而形成离子。

光致化学电离通常发生在具有吸收光能力的分子中，这些分子被称为光敏分子。

这些分子具有特定的电子结构，使它们能够吸收特定波长范围内的光能并发生电离反应。

光敏分子可以是有机分子、无机化合物或生物分子，它们在光激活下会发生不同类型的电离反应。

光致化学电离的研究在化学、物理和生物领域中具有重要意义，它可以帮助人们理解光化学反应的机制，探索新型光敏分子的设计和合成，并拓展光化学应用的范围。

光电化学传感器的研究进展

光电化学传感器的研究进展摘要：光电化学传感器是电化学传感器的一种改进型，不仅器件简单、操作方便、响应速度快、成本低、易于微型化，而且具有较低的检出限和较高的敏感度。

鉴于上述优势，越来越多的科研人员将工作重点转向光电化学领域。

综述了近年来光电化学传感器的研究进展。

关键词:光电化学发光;生物传感;进展引言：光电化学与生物传感技术是光电化学分析技术与生物传感技术相结合的一种新型检测方法。

它有很多独特的优点。

因此，光电传感器在分析化学领域占有重要地位，并将具有优越的分析性能，定量分析各种物质的测量。

本文分析了光电化学传感器的发展现状、检测原理及发展趋势。

1光电流产生的机理光电流是由以下两种机制产生的: (1)当在溶液中存在还原剂时，物质从激发态还原到基态，光照到材料表面，从基态到激发态，即 PEC反应，以此类推，产生连续的光电流;(2)在电子给体或受体分子的情况下，激发态分子与猝灭剂分子之间发生电子转移反应，产生的分子氧化或还原态进一步从电极表面获得或失去电子，产生电流，光活性材料返回基态，周期为连续光电流。

光电流分为阳极光电流和阴极光电流两种形式。

以无机半导体纳米粒子为例，在光条件下，当无机半导体纳米粒子吸收高于其自身带隙能量的能量时，纳米粒子的子电子由价带跳跃到产生的电子空穴对的传导带而产生，然后受激发的电子重新组合或转移。

如果来自导带的电子转移到电极表面，当电子给体在溶液中被价带中的空穴捕获时，电子给体产生绿色阳极光电流，另一方面，如果导带中的电子转移到溶液中的电子受体，电子从电极转移到带孔上的价电子，阴极光电流就产生了。

2 PEC生物传感器的原理及分类该PEC生物传感器主要基于电流/电压信号的变化通过电极来监测相应的生物特征识别反应。

在光条件下，激发光电活性物质的光电性能，并将被测物体与连接在光电材料上的识别探头结合起来，改变光电活性物质本身产生的光电电压或光电流，这种电阻效应在一定范围内，数值的变化与被测物质的浓度之间存在函数关系，因此可以通过改变待测物质的光电压或光电流来检测目标。

杂多蓝的结构及其光化学研究进展

第２６卷第９期
２１００年９月
无
机
化
学
学
报
Ｖｏ＿６Ｎｏ９１．２１２１１３５ —５２
ＣＨＩＳ０ＵＲＮＥＥＪＮＡＬＯＦＩＮＯＲＧＡＮＩＨＥＭＩＴＣＣＳＲＹ
杂多蓝的结构及其光化学研究进展
Ｋｅｒｓｈｔｒｐｌｌｅｐｏｏｅｕｔｎｐｏｏｈｏｃｓｎｒｉｉ；ｅｓｉｔｎｙｗｏｄ：ｅｅｏｏｙｂｕ；ｈｔｒｄｃｉ；ｈｔｃｒｍｉ；ｙｅｇｓｃｓｎｉｚｉｏｔｔａｏ
付宁１吕功煊１，２，
（中国科学院兰州化学物理研究所，基合成与选择氧化国家重点实验室，州７００）羰兰３００
（中国科学院研究生院，２北京１０３）００９
摘要：文介绍了关于杂多蓝（Ｐ）本ＨＢ的结构及其光化学的最新研究进展，别对新型结构ＨＰ特Ｂ的合成、电子结构的计算化学、
ＤｅｅｏｍｅｔｎｔｅＳｒｃｕｅａｄＰｏｏｈｍｉｔｙｏｅｅｏｏｙＢｌｅｖｌｐｎｓｉｈｔｕｔｒｎｈｔｃｅｓｒｆＨｔｒｐｌｕＦｉｇＬ）ｏｇＸａＵＮｎｔＧｎ－ｕｎ＇
ｉｃｕｉｇｔｅｓｎｈｓｓｏｅｔｐＢ，ｈｎｌｓｓｏｌｃｒｎｓｃｕｅｏＢｗｔａｃｌｔｎｌｃｅｓｒ，ｎｌｄｎｈｙｔｅｉｆｎｗｙｅＨＰｔｅａａｙｉｆｅｅｔｔｔｒｆＨＰｉｃｌｕａｉａｈｍｉｔｏｕｒｈｏｙｔｅｈｔ —ｎｕｅｅｕｔｎｆｈｔｒｐｌｂｕ，ｐｅａｉｇｆｎｖｌｎｎｓｒｃｕｅｈｐｏｏｉｄｃｄｒｄｃｉｏｅｅｏｏｙｌｅｒｐｒｏｏｅａｏｔｕｔｒｍｅａｍａｅｉｌ，ｏｇｎｃｏｎｔｌｔｒｓｒａｉ— ａｉｏｇｎｃｙｒｐｏｏｈｏｃｉｍｓＨＰＳｙｅｇｓｉｆｎｔｎｎｓｎｉｚｔｎｏｓｍｉｏｄｃｏ，ａｄｎｒａｉｈｂｉｄｈｔｃｒｍｉｆｌ，ＢｓｎｒｉｔｃｕｃｉａｄｅｓｔａｉｆｒｅｃｎｕｔｒｎｏｉｏｕｉｚｔｎｏＢｗｉｐｃａｔｕｔｒｎｐｏｏｈｍｉｔｔ．ＰｏｐｃｓａｅａｓｏｎｅｕｏａｒｃｔｇｔｉａｉｆＨＰｔｓｅｉｌｓｒｃｕｅｉｈｔｃｅｓｒｅｃｒｓｅｔｒｌｏｐｉｔｄｏｔｆｒｆｂｉａｉｌｏｈｙｎｎｖｌｈｔｒｐｌｃｄｄｆｈｒｐｒｅｆＨＰｏｅｒｆｒｈｒｅｌｙｎｎｐｏｏｈｍｉｔｏｅｅｅｏｏｙａｉｓｔｍｏｉｔｅｐｏｅｔｓｏＢｆｒｈｉｔｅｍｐｏｍｅｔｉｈｔｃｅｓｒｏｙｉｔｕｙ

光化学反应机理百年回顾和展望

光化学反应机理百年回顾和展望光化学反应是指在光的作用下发生的化学反应。

它是一门研究物质在光的激发下发生变化的科学。

光化学反应的研究范围十分广泛，它涉及到光的吸收、能量转移、电子和原子的激发、分子间的相互作用等多个领域。

自光化学反应的研究开始以来，一百年以来，科学家们对于光化学反应的机理进行了深入的研究和探索。

20世纪初期，德国科学家存克斯首次提出了光化学反应的定量理论，为光化学反应的研究奠定了基础。

此后，许多科学家开始研究光的吸收和传输机制，探索光化学反应过程中所涉及的能级结构和能量转移机制。

光化学反应机理的研究进展迅速，为光化学工业的发展做出了重要贡献。

在光化学反应中，光的吸收使得物质的能级发生变化，电子从低能级跃迁到高能级，从而导致分子结构的改变。

这种能级跃迁的过程是通过电子激发态和振动态之间的相互转化实现的。

光化学反应机理的研究主要涉及到这种能级跃迁的过程，以及在能级跃迁过程中所涉及到的电子转移、能量转移和分子间相互作用等问题。

随着科学技术的不断发展，现代光化学研究中引入了多种先进的实验和理论方法，如超快激发态动力学和量子化学计算，在探索和解释光化学反应机理方面起到了重要作用。

这些方法使得科学家们能够在更高的时间和空间分辨率下观测和研究光化学反应的过程，从而提供了更多的实验数据和理论模型，为光化学反应机理的研究提供了更多的信息。

例如，超快激发态动力学方法可以实时观测和研究光化学反应中的电子激发和电荷转移过程。

这种方法利用超快激光脉冲激发物质，然后通过探测光脉冲的时间分辨光谱等手段来研究光化学反应过程的动态变化。

通过这种方法，科学家们能够更加准确地确定光化学反应的速率常数和反应路径，揭示了许多光化学反应机理的奥秘。

另一方面，量子化学计算的发展使得科学家们能够通过计算机模拟的方式研究光化学反应机理。

量子化学计算可以通过求解薛定谔方程来模拟分子的电子结构和响应性质，从而预测光化学反应的速率常数和动力学行为。

光合作用机制研究的最新进展

光合作用机制研究的最新进展光合作用是指植物、藻类和一些原核生物通过光化学反应将二氧化碳和水转化为有机物质的反应过程。

光合作用是生命体系中最基本的过程之一，是地球上生命的来源。

随着科学技术的不断发展，人们对光合作用的机制也有了更深入的了解。

本文将介绍光合作用机制研究的最新进展。

1. 光合作用的基本反应光合作用的过程可以分为两个步骤——光反应和暗反应。

光反应发生在叶绿体中的光化学反应中心中，主要通过氧化还原反应来将太阳能转化为化学能。

暗反应则是在叶绿体质体中进行的，是通过固定二氧化碳来合成有机物质的过程。

光反应和暗反应是相互依存、相互促进的，两者配合才能完成光合作用的整个过程。

2. 光化学反应中的主要蛋白质光反应中，两个反应中心分别位于叶绿体膜上的不同区域：一是光系统I（PSI），它主要吸收700 nm波长的光线，另一个是光系统II（PSII），它主要吸收680 nm波长的光线。

其中，光系统II（PSII）是光合作用过程中最为重要的反应中心，因为它能够吸收到太阳光线中最高能量的部分，实现相应的能量跃迁。

PSII中的重要蛋白质是D1和D2，它们在光合作用过程中的作用是将吸收到的能量转化成化学能。

但PSII在光化学反应中，由于能量的高度聚集，使其非常容易受到氧、光和热等方面的损伤。

因此，如何保护PSII，提高其耐受力，已经成为当前研究的热点之一。

3. 新型蛋白质的发现随着光合作用机制的研究逐步深入，科学家也越来越关注新型蛋白质的发现，例如PSII受体蛋白D1的C端延伸和调节蛋白PSBO1。

最近，科学家们又发现了一种新型蛋白质，名为MinE。

研究表明，MinE可以通过控制叶绿体膜的组成来帮助修复或保护被氧化或光照损伤的PSII。

除此之外，一些研究人员还发现了一些开发多肽调理光合成的新方法。

例如，在光合成中起着关键作用的D1蛋白质，它的改变可能导致叶绿体中的一系列问题。

为了对抗这一问题，研究人员通过构建小分子-多肽混合物来修复D1的受损形态，从而提高叶绿体的抗损伤能力。

300-320nm波长具有吸收的物质

300-320nm波长具有吸收的物质是一项极具学术深度的研究课题。

根据我国XXX研究院的相关研究成果显示，该波长范围内的物质吸收特性对于光谱分析和光化学反应具有重要意义。

下面将从以下几个方面展开对此主题的深入探讨：一、300-320nm波长的特性1. 300-320nm波长在紫外光谱中的位置在整个紫外光谱范围内，300-320nm波长位于较短的紫外区域。

在电磁波谱中，紫外光处于可见光和X射线之间，波长短于可见光，但长于X射线。

300-320nm波长所处的位置使得其具有一定的穿透性能，能够在一定程度上穿透物质并引起与分子结构、化学键有关的光化学反应。

2. 物质对300-320nm波长的吸收特性根据研究成果显示，在300-320nm波长范围内，许多有机化合物、生物分子和无机物质对紫外光的吸收反应比较明显。

这种吸收特性对于分子结构的研究、化学成分的鉴定和光谱分析具有重要意义。

二、300-320nm波长的应用领域1. 光谱分析300-320nm波长具有一定的穿透性和较强的吸收特性，因此在光谱分析领域有着重要的应用。

通过对物质在该波长范围内的吸收特性进行分析，可以得到物质的光谱图谱，进而对其成分和结构进行鉴定和分析。

2. 光化学反应在光化学反应中，300-320nm波长的紫外光能够激发物质分子中的电子，引发化学反应的发生。

这在有机合成、药物研发和生物医学等领域具有重要的应用价值。

三、300-320nm波长的研究进展1. 对物质吸收特性的研究近年来，随着光谱分析和光化学领域的发展，对300-320nm波长范围内物质吸收特性的研究取得了一系列重要成果。

通过采用高分辨率和高灵敏度的光谱仪器，科研人员能够更加准确地观测到物质在该波长范围内的吸收行为，为物质分析和光化学反应的研究提供了重要的数据支持。

2. 应用前景展望随着现代科学技术的不断发展，300-320nm波长在光谱分析、光化学反应和材料研究等领域的应用前景将更加广阔。