摘要：稀土元素是一个包含了由钪、钇与镧系共17种元素的系列统称,它们既具有本质上的物理化学相似性,也具有各自独特和多样的电子结构。从化学水平上讲,稀土离子的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质;从材料水平上讲,稀土功能材料是实现这些技术应用的基础。从科技发展要求来讲,稀土功能材料的研发是实现稀土资源高质量发展的最重要途径。本文从稀土离子特性出发,利用轨道杂化模型构建稀土离子与稀土功能材料之间的基本关系,总结了近年来不同应用领域中稀土离子在稀土功能材料的组成设计与性能优化方面的研究进展。

摘要：稀土金属尤其是铈的配合物和氧化物纳米粒子因其优异的催化性能而在生物医学领域得到广泛应用。大量的研究证明了基于铈配合物和氧化物纳米粒子的人工模拟酶具有磷酸酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、氧化酶等酶的活性。近年来,这类人工模拟酶在细胞命运调控领域的应用受到了广泛关注。设计和构建基于铈模拟酶的平台来指导细胞行为可以克服天然酶的固有局限性,提高对细胞命运调控的效果,有效地控制了细胞的黏附、增殖以及分化等行为。

摘要：阿尔兹海默症(AD)又称老年痴呆症,由德国医生阿尔兹海默于1906年第一次公开报道.目前AD已成为现代社会仅次于心血管病、癌症和脑中风的人类健康第四大杀手,而且目前用于照顾AD患者的费用已高于心血管病、癌症和脑中风这三种疾病的总和.因此,寻找针对AD的有效治疗手段刻不容缓.大量研究表明,过量β-淀粉样蛋白(Aβ)的产生、聚集以及由此导致的一系列氧化损伤在发病过程中起着核心作用.文中综述了本课题组近年来在AD机理、诊断和治疗等方面取得的部分研究进展,主要包括Aβ-金属/蛋白/无机药物试剂作用的机理研究、靶向抑制剂和多功能治疗剂的设计与生物学效应,以期为构建更高效的治疗体系探索一条新途径.

摘要：为了提高化学动力学疗法的治疗效果,设计制备了一种新颖的可降解纳米药物ZnO_(2)@Fe^(3+)-TA@PVP.在弱酸性的肿瘤微环境中,该纳米药物可降解为Zn^(2+), Fe^(3+),单宁酸(TA)和H_(2)O_(2),实现了肿瘤微环境内H_(2)O_(2)的自供给.同时,释放出的Fe^(3+)被TA进一步还原成Fe^(2+),实现了肿瘤原位Fe^(2+)的自生成,并进一步与H_(2)O_(2)发生芬顿反应生成毒性的羟基自由基(·OH),从而实现对肿瘤细胞特异性的化学动力学治疗.此外, Zn^(2+)通过抑制线粒体电子传递链(ETC)来促进内源性超氧阴离子(·O_(2)^(-))的产生,从而协同提高了治疗效果.

摘要：串联催化在工业生产中具有重要意义.串联催化剂将两个或多个具有不同反应活性的明确活性位点整合到一个催化剂单元中,预先设计的催化反应可以在相应的活化位点依次发生,即反应物在第一个位点被激活,产生的中间体将迁移到下一个位点,直至获得目标产物.串联反应不仅极大地降低了能量消耗的成本,而且根据勒夏特列原理,其可以显著影响热力学平衡,有效地将前一步的化学平衡前移,提高了催化转化效率,在减少分离步骤、控制反应顺序和选择性方面发挥着核心作用,有效地提高了工业工程工艺的可行性.本文全面系统地总结了核/蛋黄-壳串联纳米反应器的研究进展.介绍了该领域新颖的合成手段,包括原子层沉积法、脱硅-重结晶法和物理涂覆法等,明晰了核/蛋黄-壳结构的最佳生长条件,并对潜在的生长机理进行细致讨论,为精细整合串联催化剂活性组分分布提供新思路.另外,本文分别针对核壳反应器和蛋黄壳反应器,深入探讨了包括金属有机骨架、沸石、金属氧化物和碳材料在内的多种壳层材料对于多种串联催化反应的特殊作用,详细介绍了多相加氢、合成气转化、二氧化碳加氢、丙烷脱氢和纳米酶催化等串联反应的催化路径,并对结构-性能内禀关联进行了细致阐述,进而总结了核壳/蛋黄壳纳米反应器的适用范围.最后,概述了该领域面临的挑战和机遇,包括如何实现具有不同功能的催化中心在反应器内部的精准落位,如何精准调控壳层厚度、孔尺寸等精细结构以及如何实现多中心的合理兼容等.总之,核/蛋黄-壳串联纳米反应器在多相催化反应中表现出显著增强的催化性能,是一类极具发展前景的新催化体系.但相关研究仍处于起步阶段,仍需复出更大的努力实现结构的可控以及性能的优化.

摘要：随着工业技术的快速发展,能源短缺与环境污染问题日益凸显,对人类生活和社会经济发展造成了严重影响.在这一背景下,加速能源系统转型、积极开发与利用可再生能源变得至关重要,成为当前研究领域的热点.同时,消除环境中的有毒有害物质也具有较高的研究价值,对维护生态平衡和人类健康具有重要意义.催化技术因在去除污染物和能源转换方面具有巨大的应用潜力而备受关注.其中,高熵氧化物因其具有多样可调的晶体结构和丰富的表面活性位点,展现出较好的催化性能,从而备受研究者关注.此外,稀土元素因以其相近的离子半径、独特的电子轨道和可变的氧化态,常被用作高熵氧化物的组成元素.通过引入稀土元素,可以有效改善高熵氧化物的结构和性能.近年来,稀土高熵氧化物在催化应用中取得较多的研究成果,然而却缺少对该方面工作系统全面的综述.本文旨在系统总结稀土高熵氧化物的结构特点、合成方法及其在催化领域的应用,以期为该领域的进一步发展提供有益的参考.本文从结构、合成及应用等方面,对稀土高熵氧化物在催化领域的研究进展进行了总结.首先,详细介绍了钙钛矿型、萤石型和烧绿石型三种类型稀土高熵氧化物的结构特征,并探讨了结构对催化反应过程的重要影响.研究表明,多组分的高熵效应保证了单相固溶体的形成和高温下的催化稳定性,而晶格畸变效应则促进了氧空位等活性位点的形成,进而提升了催化活性.复杂多变的晶体结构导致了离子扩散延迟,这也使得高熵材料在催化过程中具有优异稳定性.此外,揭示了多种元素间的协同作用对催化性能的提升作用.值得一提的是,非等摩尔金属成分也可形成高熵氧化物,为稀土高熵氧化物研究开辟了新的方向.其次,讨论了稀土高熵氧化物的合成方法,主要包括固相反应合成法、喷雾热解法、化学共沉淀法和溶液燃烧法,合成方法的选择和优化对于建立高熵系统至关重要.目前,众多简单快速的合成方法已取代耗时耗力的合成过程,为稀土高熵氧化物的制备提供了便利.最后,重点概述了稀土高熵氧化物在电催化、热催化和光催化中的应用进展,并详细介绍了多元素可调材料对反应活性的影响.同时,指出了稀土高熵氧化物未来发展所面临的挑战,并提出了相应的应对策略,以期为高熵系统的理论研究提供有力支撑.综上,稀土高熵氧化物因其复杂结构而展现出丰富的潜在催化反应性能,具有巨大的应用潜力.未来研究可以加强开发设计、精准调控结构以及深入分析反应机理,从而提升高熵氧化物的催化性能.希望本文能够为稀土高熵氧化物催化体系研究提供有益的参考.

摘要：作为一类特殊的发光材料,稀土配合物是全彩平板显示器件中理想的发光材料之一,具有独特的优势和重要的地位,因而最早引起了研究人员的广泛关注.本文综述了近年来新型稀土铕、铽配合物的设计合成与基于稀土铕、铽配合物电致发光器件的设计优化,总结了优化稀土配合物电致发光性能的几种常用途径,进而着重介绍了稀土铕、铽、钆配合物作为敏化剂在有机电致发光器件中的新应用.研究结果表明,稀土配合物作为敏化剂的应用能够实现稀土配合物与过渡金属配合物的优势互补,大幅提高了有机电致发光器件的综合性能,为新型高性能有机电致发光器件的设计与优化提供了新思路.

摘要：以天然高分子阿拉伯树胶(AG)为还原剂和稳定剂制备了金纳米粒子;将含有金纳米粒子(Au NPs)、阿拉伯树胶和氨水的溶液滴加到乙醇中形成AG-Au NPs复合胶团;利用正硅酸乙酯水解,在AG-Au NPs表面包覆二氧化硅壳层;通过简单水洗的方法得到了金纳米粒子@二氧化硅(Au@SiO_2)中空微球.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和氮气吸附实验等对Au@SiO_2中空微球进行表征.通过设计对比实验,证实阿拉伯树胶在中空结构形成过程中起到模板剂的作用.催化性能测试结果表明,所制备的Au@SiO_2中空微球在硼氢化钠还原亚甲基蓝的反应中表现出良好的催化活性和重复使用性.

摘要：铜铁矿(delafossite)型CuFeO_(2)具有窄带隙、良好稳定性被广泛用于光催化领域的研究,而其中心对称的层状结构使得光生载流子容易复合,限制了其光催化效果。β-CuFeO_(2)是一种具有相稳定,窄带隙,强极化的本征铁电半导体,利用其内禀的铁电极化性质,构建光生电子空穴生成位点交替排列的[011]表面,在铁电内建电场作用下促进电荷分离,从而提升光催化性能。基于第一性原理计算,本文首先确定β-CuFeO_(2)具有热力学稳定性,磁基态为C型反铁磁,且带隙为1.37 eV的直接带隙半导体,理论铁电极化为83.466μC/cm^(2),是良好的光催化剂载体。进一步地,以表面析氧反应(OER)为模型,通过构建非极化表面[100]、[010]和极化表面[001]、[011]研究铁电极化对OER的影响。结果表明,β-CuFeO_(2)的表面价带顶氧化还原电势大部分大于水氧化电势(1.23 eV),且极化表面更易形成。此外,在极化方向上,完全暴露Cu-O原子,Cu,Fe原子层交替排列的[011]表面最易吸附水分子且具有最优OER催化活性。对[011]表面OER决速步骤进行电子结构分析,发现在*O中间体上具有2个电子口袋,反应生成*OOH后消耗一个电子口袋,即空轨道上得到电子。这是[011]极化方向表面OER决速步骤的内在机理。本工作构建了β-CuFeO_(2)铁电半导体并通过理论模拟计算了其基本性质,构建了不同方向表面研究铁电极化对光催化OER活性的影响,将为铁电光催化剂设计提供理论依据。

摘要：开发高效的阳极材料对实现固体氧化物燃料电池(SOFC)大规模商业化起着至关重要的作用。基于组分工程设计思想,以Pr_(0.5)Ba_(0.5)MnO_(3−δ)为基质,通过B位过渡金属元素掺杂,在还原条件下合成了PrBaMn_(1.6)X_(0.4)O_(5+δ)(PBMX,X=Co,Ni,Fe)系列层状钙钛矿阳极材料,系统探究了不同过渡金属元素掺杂对PrBaMn2O_(5+δ)(PBMO)的微观结构以及电化学性能的影响,并分析了A位缺陷对PBMX阳极材料的性能提升作用。结果表明,Co、Ni的掺杂效果明显优于Fe的掺杂,PrBaMn_(1.6)Co_(0.4)O_(5+δ)(PBMC)和PrBaMn_(1.6)Ni_(0.4)O_(5+δ)(PBMN)在还原过程中会产生更多的氧空位,材料的电化学性能更优。其中,PBMC作为阳极材料具有最高的催化活性,在H_(2)的还原条件下,800℃时,其对称电池的界面极化电阻为0.170Ω·cm^(2),并且在以H_(2)作为燃料气的条件下全电池输出874 mW/cm^(2)的最大功率密度。分析结果表明,掺杂过渡金属对电化学活性的提升源于其对H_(2)还原条件下表面粗糙度的增强及氧空位浓度的增加。此外,进一步引入A位缺陷后,可以得到催化活性更高的Pr_(0.6)BaMn_(1.6)X_(0.4)O_(5+δ)P_(0.6)(BMX,X=Co,Ni,Fe)阳极材料,其中,800℃的测试温度下,P0.6BMC的界面极化电阻仅为0.090Ω·cm^(2),全电池输出的最大功率密度为952 mW/cm^(2)。