［本站訊］在全面落實“十四五”發展規劃、紮實開展新一輪一流學科建設的新起點上，化學與化工學院立足學科發展實際、謀劃學科建設方向，不斷創新方式方法，高度重視科研工作。近期，各學術團隊在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Nano Lett.， CCS Chem.等多個國際學術期刊上以第一完成單位發表各類高水平文章三十餘篇，取得了一系列階段性學術新成果。

圖1. BNN-1,3-偶極子的合成及其自發去芳構化環化

學院佟振合院士團隊孔令兵教授課題組在不飽和有機硼化學領域取得系列重要進展。團隊聚焦硼雜不飽和體系的合成新方法開發、新結構創制以及新應用探索等方面研究，通過合理設計，成功開發了高效硼雜不飽和鍵構建新方法，并将其應用于非環共轭不飽和硼體系的構築；穩定分離了離子型亞胺硼烷化合物，并系統研究了它們的基元反應性；通過硼雜烯烴的重排反應合成了中性二硼雜環丙烷類似物；發現BNN-1,3-偶極子在室溫下即可完成對苯環的去芳構化偶極環加成反應。相關成果發表在J. Am. Chem. Soc.(2021, 143, 13483.)、 Angew. Chem. Int. Ed.(2022, 61, e202117053.)、 Chem. Sci.(2022, 13, 2303)等國際學術期刊上，并以“Hot Article”“Hot Paper”等形式進行了亮點報道。

圖2 不對稱Ir(I)/方酰胺催化click反應合成軸手性聯芳基三氮唑

佟振合院士團隊徐政虎教授課題組在點擊反應的研究中取得新進展。團隊首次采用小分子方酰胺催化結合銥催化實現了内炔的不對稱點擊化學反應，高對映選擇性合成軸手性聯芳基三氮唑産物（圖2）。文章首次報道了金屬Ir催化結合小分子催化的方法，實現了大位阻内炔的不對稱點擊反應。該反應具有100％的原子經濟性、優異的對映選擇性、良好的底物普适性以及溫和的反應條件等優點。另外采用非對映異構體的方酰胺催化劑O與O'，能夠高選擇性合成R與S兩種構型的産物，而方酰胺催化劑O與O'均能方便的從天然生物堿奎尼丁以及奎甯合成得到。該成果在線發表于J. Am. Chem. Soc.（DOI:10.1021/jacs.2c02563），化學與化工學院二年級碩士生張雪為第一作者，徐政虎教授為通訊作者。

錢逸泰院士團隊楊劍教授課題組在水系電池領域取得系列新進展。團隊針對電極材料的界面進行設計，調控離子的去溶劑化過程，降低離子的擴散能壘，抑制副反應的發生，顯著改善了負極材料的電化學性能，為水系電池的發展提供了助力。課題組以層狀結構的磷酸锆（α-ZrP）為模型，誘導正丁胺嵌入，成功地改善了其與聚（偏氟乙烯）（PVdF）粘結劑的相容性，使其在鋅箔表面形成緻密且堅固的保護層，從而阻止了鋅與電解液直接接觸和副反應的發生。此外，課題組以ZnF2-Ag沉積的鋅箔(ZnF2-Ag@Zn)作為模型，通過親水的ZnF2和親鋅的Ag分别對于H2O和Zn2 的選擇性吸附，實現Zn2 和H2O在電極表面的高效分離，促進水合鋅離子的去溶劑化，進而改善後繼的電化學還原、成核/生長過程。相關工作先後發表于Energy Environ. Sci.(DOI:10.1039/D1EE03624F,IF：38.532),博士研究生彭慧麗為文章第一作者;Adv. Energy Mater.（DOI: 10.1002/aenm.202200157, IF：29.368),博士研究生王成剛為第一作者，山東大學和濟南大學為論文共同通訊單位；Nano Lett.(2022, 22, 1750-1758, IF：11.189),博士後汪冬冬為文章第一作者，山東大學和天津大學為論文共同通訊單位）;Adv. Funct. Mater.(DOI: 10.1002/ adfm.202106751, IF：18.808)、 Carbon Energy 2022, early view (DOI: 10.1002/ cey2.163)。

郝京誠教授團隊楊志傑教授課題組在納米粒子可控組裝研究中取得系列重要進展，課題組成功利用人工的“轉錄-翻譯”法則獲得了多種納米粒子組裝體，具體将三種苝酰亞胺(PDI)分子異構體作為單體進行超分子聚合，并通過超分子聚合物和Au納米粒子（NPs）間的範德華力，實現納米粒子組裝體超結構及功能的多樣化。相關成果發表在Angew. Chem. Int. Ed.(DOI:10.1002/anie.202201426和DOI:10.1002/anie.202117406)及J. Am. Chem. Soc.(2022, 144, 2333-2342)。文章第一作者分别為碩士生劉佳明、博士後鞏彥君和博士生劉榮娟，楊志傑教授為論文通訊作者。

張進濤教授課題組在二氧化碳高效能源轉換研究中取得系列研究進展，課題組運用焦耳熱處理方法實現了碳纖維表面的快速功能化處理，充分發揮功能碳纖維與硫化铋納米棒(Bi2S3)間的相互作用，調控電化學驅動界面反應過程制備三維铋納米片網絡結構(BiNN-CFs)，并揭示了界面電化學反應納米結構設計規律。相關研究工作通過理解電化學調控界面轉變規律設計高效電催化劑，為進一步耦合太陽能實現高效清潔能源利用具有重要研究意義。相關成果發表于Angew. Chem. Int. Ed.(2022, 61(6), e202113918022)和Adv. Energy Mater.(2022, 2103960. DOI：10.1002/aenm.202103960)，論文第一作者分别為博士研究生曹雪瑩、烏蘭巴日和趙蘭玲副教授，指導教師張進濤教授為論文唯一通訊作者。

邢鵬遙教授課題組在手性科學基礎和應用上取得系列進展。團隊利用電荷轉移作用将共轭氨基酸的圓二色信号紅移至近紅外一區，并利用其手性吸收的性質實現圓偏振激光調控的手性光熱性質；設計合成了一系列苯并咪唑氨基酸衍生物，利用分子内氫鍵誘導的折疊行為控制芳基螺旋槳手性的出現，并發現其可以對氯仿有着獨特的響應行為，這種高度的選擇性使得圓二色譜和圓偏振發光性質得以翻轉；利用Herrick’s氫鍵的形成，将分子納米球POSS連接在二茂鐵氨基酸衍生物上，單晶衍射表明POSS分子納米球形成了螺旋結構，這是首次在分子層次具有原子精确性的POSS螺旋結構的制備和表征，并實現了從分子層次到超分子層次的手性轉變；同時，通過兩種策略（手性DES 非手性組裝單元和非手性DES 手性組裝單元）調控DES中的超分子手性。結果表明DES的手性幾乎不能傳遞到溶質中，而手性分子（Fmoc-氨基酸）可以在非手性DES中組裝成凝膠，表現出超分子手性，與Fmoc-氨基酸在水中複雜的組裝路徑相比，在DES中的組裝表現出穩定性，并且凝膠可以與發光的染料分子發生共組裝，制備得到圓偏振發光的材料（glum = 0.015）。系列成果發表在了Chem. Mater.(2022, 34, 3, 1302–1314)、 ACS Nano(2022, 16, 3, 4551–4559)、 Chem. Sci(2022, 13, 4029-4040)等國際學術期刊中。

宋克鵬研究員與物理學院秦偉教授合作，不斷推進學科交叉融合，在太陽能鈣钛礦的原子尺度結構研究方面取得了新進展。團隊利用表面鈍化的方法，極大提升了鹵化鈣钛礦在電子束下的穩定性，并且首次獲得了鹵化鈣钛礦的原子尺度X射線能譜（EDS）成像，解析了CsPbBr3鈣钛礦中類RP相納米疇結構的原子結構并對其形成機理進行了解釋。同時，借助于球差電鏡具有的超高空間分辨率，結構定量電子顯微學分析方法，對鹵化鈣钛礦中螺位錯（screw dislocation）的位錯核心結構進行了直接的觀察和解析。相關成果發表在J. Phys. Chem. Lett.(2022, 13, 2117-2123)和Phys. Chem. Chem. Phys.(2022, 24, 6393-6397)，宋克鵬研究員為論文的第一作者和通訊作者。

國家膠體材料工程技術研究中心各學術團隊也強勢發力，發表各類文章九篇。

陳代榮教授課題組基于溶膠—凝膠法實現了大規模制備單原子Ir(Ir-SAs)修飾的NixMn3-xO4固溶體基新型電催化劑，在電催化海水電解中展示了優異的OER活性和穩定性。基于Ir1/Ni1.6Mn1.4O4||Pt/C結構的電極對的海水電催化測試表明，僅僅需要1.50V的電壓就達到工業量級（500mA cm-2）電流密度，是目前文獻報道的最優值。通過實驗表征和理論計算證明Ir-SAs與NixMn3-xO4界面的協同效應對于改善本征OER性能、促進界面電荷轉移動力學、改善*OOH能量上的穩定性、改善Cl-脫離催化劑表面的作用。相關成果發表于國際學術期刊Advanced Science(2022, 2200529, DOI:10.1002/advs.202200529)。

王挺教授與陳代榮教授還合作提出了一種新型的基于可逆金屬電沉積的集熱型電緻變色智能窗設計。該研究提出将基于可逆金屬電沉積的電緻變色智能窗與水流窗集成，即在可逆金屬電沉積電緻變色智能窗的基礎上，将電沉積的金屬薄膜層作為太陽能集熱闆，水相電解液作為流動的導熱/儲熱介質，實現對太陽光熱的有效利用。與傳統電緻變色智能窗相比，水流系統的引入可以顯著調節智能窗自身的熱輻射；與一般水流窗相比，在智能窗着色态下，高達42 %的太陽能可被有效收集和存儲，可望實現高效太陽能利用與節能減排的目标。相關工作發表于Advanced Science(2021, 2104121)。

王旭教授課題組在動力學穩定可修複材料的研究中取得了重要進展，提出了一種利用純化學反應循環來調控動力學穩定多功能有機水凝膠瞬态修複性的新策略。通過将複分解反應與能量耗散過程相結合，構建了一個最簡單的純化學反應循環，該循環可以誘導一個短暫的非平衡狀态，以實現基于酰腙鍵的動力學穩定有機水凝膠的修複。該純化學反應循環除了可平衡材料的動力學穩定性與自愈合能力外，還使材料對有機溶劑、高離子強度、高低溫和其他苛刻條件具有高耐受性。因此，該動力學穩定可修複有機水凝膠即使在-40℃的條件下仍能保持良好的柔韌性和導電性。這項研究為探索簡單的化學反應在設計、制造和調控多功能材料方面開辟了一條新途徑。相關成果發表在中國化學會旗艦期刊CCS Chem.(DOI:10.31635/ccschem.022.202101536)。

康文兵、李海平教授課題組在半導體光催化技術實現太陽能的高效利用領域取得重要進展。采用水熱合成的三聚氰胺/三聚氰酸超分子複合物為前驅體，在矽油輔助下，合成了一種高結晶性氮化碳薄片構建的多孔納米管(cPCNt)。這種納米管展現出優異的光催化水分解性能，其結晶性和表面積都得到顯著提升，且還可以通過調整矽油的黏度和用量來調節材料的結晶性和比表面積，從而找到最佳平衡點，實現光催化活性的最優化。這項工作為構造特殊結構來擴大比表面積的氮化碳材料提供了一種增強其結晶度的途徑。相關工作發表于Chemical Engineering Journal(2022, 432, 134388)。

孫頔教授、辛霞副教授和李洪光研究員在水溶性銀簇超分子自組裝研究中取得新進展。研究發現，Ag9-NCs具有C3對稱結構，若通過引入二價金屬離子如Ba2 ，使其與Ag9外圍自由的羧基配位，能夠導緻這個本身不具有永久手性團簇的對稱性破缺，從而産生超分子手性。Ag9-NCs的上述特性意味着，Ag9-NCs具備作為CPP發射材料的合适條件。研究者通過向Ag9-NCs體系中引入具有确定手性的有機小分子如酒石酸，可以使所構築的複合材料具有可控的手性。在此基礎上成功獲得了基于Ag9-NCs的圓偏振發光材料，發光不對稱因子（glum）高達10-2。相關成果已被Adv. Optical Mater.(IF: 9.926)接收，2020級博士生馮甯為論文第一作者，孫頔教授、辛霞副教授和李洪光研究員為論文共同通訊作者。

素材來源|山東大學融媒體中心

作者|張瑩心

編輯|陳奕彤