• 科教前沿

  • 卟啉被誉为“生命色素”,在自然界广泛存在。例如,叶绿素、血红素和维生素B12 等功能体系均含有由四个吡咯环与中位sp2杂化碳原子首尾交替连接而形成的卟啉大环结构。如果其中一个中位碳原子为sp3杂化,则形成卟啰啉(Phlorin)大环,此类分子具有有趣的光物理、氧化还原和近红外吸收特性,近年来已引起广泛关注。近期,我校费林加诺贝尔科学家联合研究中心解永树教授团队在扩展卟啰啉研究方面取得重要进展,最新研究成果“Expanded N-Confused Phlorin: A Platform for Multiply Fused Polycyclic Ring System via Oxidation within the Macrocycle”发表于《美国化学会志》。 在前期研究中,解永树教授课题组对错位连接卟啰啉环外进行修饰,并通过环内、环外配位作用,成功调控其反应特性,由此合成了一系列新型结构,实现了较强的近红外吸收及阴离子识别特性(Angew.Chem. Int. Ed. 2020, 59, 1537)。在此基础上,为探索扩环对卟啰啉性质的调控,创新性地将一个错位吡咯嵌入正常卟啰啉大
    2020-09-301277
  • 二维MOFs(2D-Metal Organic Frameworks)是由金属中心与有机配体相互连接而构成的二维材料,在结构和性质上具有出色的可调性。为了获得新颖的结构和优异的性能,对二维MOFs生长机制进行深入认识是至关重要的。然而,由于二维MOFs的形成过程具有高度的动态性和复杂性,对其分步生长的过程进行监测,并在原子尺度理解其生长机理仍然是一大挑战。图一、炔-金属二维MOFs逐步形成过程与机理 我校化学与分子工程学院刘培念教授课题组近年来聚焦于表面合成及反应机制研究,取得了一系列的研究成果(J. Am. Chem. Soc.2018,140, 570; Angew. Chem. Int. Ed.2018,57, 4617; Nat. Commun., 2018, 9, 2322; Nat. Commun.2019, 10, 2414)。最近,他们设计了C3对称的苯基炔氯前驱体分子,利用炔氯官能团中键较高的稳定性,实现了多个pπ-dπ作用来稳定金属有机中间体,成功实现了图一)。图二、原子尺度下炔-金属二维MOFs的逐步生长过程监测 在超高真空条件下,利用扫描隧道显微镜(STM)作
    2020-09-211528
  • 近期,我校化工学院李春忠教授团队利用多尺度的原位表征技术,系统揭示了二氧化碳电还原过程中催化剂的结构演变和真实催化活性相,相关成果以“Tracking structural evolution: operandoregenerative CeOx/Bi interface structure for high-performance CO2electroreduction”为题,在线发表在NationalScience Review上。
    2020-09-141684
  • 生物反应器的细胞优化、工艺和工程放大、甚至临床疾病诊断等多个场景都离不开嗅觉高效灵敏的生物传感与检测等通用平台技术。聚焦“绿色智能制造”这一目标,我校生物反应器工程国家重点实验室(以下简称国重室)张立新教授团队及其合作者利用CRISPR-Cas12a技术建立了针对小分子化合物的简单快速、灵敏、高通量和低成本检测平台,简称CaT-Smelor猫嗅技术(Nat Commu, 2019, 10: 3672)。为进一步扩展其通用性,该研究耦合CRISPR-Cas12a与核酸适配体,开发了升级版第二代检测平台CaT-Smelor 2.0,大幅扩展了底物检测类型,还可实现蛋白质等多种检测物的传感与高效检测。相关研究论文“A versatile biosensing platform coupling CRISPR–Cas12a and aptamers for detection of diverse analytes”于9月6日在Science Bulletin期刊在线发表(链接: https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.09.004)。如图所示,为了搭建CaT-
    2020-09-091319
  • 近日,我校化学与分子工程学院陈宜峰课题组基于前期镍催化羰基化反应研究基础,通过新型手性配体的合理设计,发展一类全新的手性配体骨架Quinim,从廉价易得的高烯丙胺衍生的胺酰氯为出发,以镍催化的分子内还原偶联反应为手段,成功通过烯烃的不对称酰基-烷基双官能团化反应,实现了手性α-烷基取代的γ-内酰胺的构筑(Figure 1c)。该成果近期发表于J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.0c07126)。
    2020-09-071129
  • 近期,《德国应用化学》在线报道了我校田禾院士和张志云特聘研究员科研团队在振动诱导发光(VIE)研究中的最新进展,论文题为“Diversified Excited‐State Relaxation Pathways of Donor–Linker–Acceptor Dyads Controlled by a Bent‐to‐Planar Motion of the Donor”(原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202005466)。 光诱导电子转移与能量传递是光合作用和光电转换的基本过程,探索Donor-Linker-Acceptor(D-L-A)分子体系中的激发态电子转移和能量传递机理对设计人工光捕获系统及操纵激子有着重要的理论指导意义。 目前,对于大多数的D-L-A型分子,给体单元往往呈现单波段发光,这表明该给体只具有单一的发光激发态作为电子/能量转移的通道。因而,开发双通道甚至多通道电子/能量给体是一个值得探索的课题,同时深刻理解多通道的光致电子转移与能量传递的路径可为发展多功能材料及技术提供新的
    2020-09-031395
  • 最近,我校药学院朱维平教授创新发展了一种自加速过氧化氢刺激响应型金纳米囊泡,实现了对小鼠肿瘤化疗和饥饿治疗的协同治疗,相关成果以“Self-accelerating H2O2-responsive plasmonic nanovesicles for synergistic chemo/starving therapy of tumors”为题,发表在生物医学杂志《Theranostics》上(Theranostics, 2020, 10 (19): 8691-8704)。有机-无机杂化纳米囊泡结合了有机材料高度的生物相容性以及无机材料独特的光学、电、磁学特性,同时具有良好的载药能力,近年来在癌症诊断、治疗及成像领域受到越来越多的关注。其中,具有可调节近红外吸收的金纳米囊泡通过基于光的成像(光热/光声成像)或治疗(光热治疗/光动力治疗/光控释药)模态,对肿瘤实现了良好的诊疗效果。然而由于近红外光的穿透深度依然有限,因此以往报道的金纳米囊泡对处于深层组织的肿瘤的治疗依然面临较大挑战。过氧化氢是细胞内众多代谢途径的副产物,主要产生于线粒体。癌细胞内的线粒体功能紊乱,在癌细胞快速增殖的过程中
    2020-08-311339
  • 近期,我校化学与分子工程学院、教育部前沿科学中心郭志前教授课题组在高性能近红外染料的前沿基础和应用研究中取得了重要进展,相关阶段性研究成果分别发表在《德国应用化学》《化学科学》和《配位化学评论》。
    2020-08-272500
  • 近日,我校生物反应器工程国家重点实验室李志敏教授课题组应用多酶组合催化体系,在无细胞生物合成方向取得最新进展。有关成果分别在Green Chemistry以“Towards the conversion of CO2into optically pure n-carbamoyl-l-aspartate and orotate by an in vitro multienzyme cascade” (https:// doi.org/10.1039/D0GC02268C)和Journal of Agricultural and Food Chemistry以“Efficient one-pot synthesis of cytidine 5’-monophosphate using an extremophilic enzyme cascade system” (https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04055)为题进行了报道。
    2020-08-251147
  • 内源性H2S含量的上调与许多癌症的发生、发展密切相关;因而构筑智能硫化氢可激活分子探针在肿瘤靶向成像研究领域具有重要的应用前景。当前已知许多H2S可激活型小分子荧光探针,但大多数基于疏水性的有机荧光基团,存在水溶性差且在水溶液中易于聚集形成沉淀的缺点,从而降低了对被分析物的响应能力,进而限制了有机类荧光分子探针在生物成像中的实际应用。 近期,华东理工大学化学与分子工程学院赵春常教授课题组报道了两种聚集增强响应型分子探针,实现了富含硫化氢肿瘤的靶向成像。研究发现,两种H2S小分子探针在水溶液中形成聚集体后,对H2S的特异性响应程度显著提高,并产生近红外荧光信号和光声信号。这是首例报道的聚集增强响应型分子探针,解决了传统疏水型有机分子探针聚集引起响应减弱的问题,为发展新型分子探针,实现活体成像及临床诊断应用提供了新思路。 相关成果以“Aggregation Enhanced Responsiveness of Rationally Designed Probes to Hydrogen Sulfide for Targeted Cancer Imaging”为题发表于Journal of
    2020-08-251315
  • 手性结构在自然界中随处可见,大到宇宙星云,小到蜗牛、牵牛花藤都有其特定手性。长期以来,化学家们一直利用手性现象在不同尺度下构筑手性结构,并赋予其独特的生物、催化等性能。
    2020-08-071440
  • 近日,化学领域知名期刊Chem. Mater.以“Coordination-Enhanced Synthesis for Hollow Mesoporous Silica Nanoreactors”和工程技术领域知名期刊Chem. Eng.J.以“Rh Nanoclusters Encaged in Hollow Mesoporous Silica Nanoreactors with Enhanced Catalytic Performance for Phenol Selective Hydrogenation”为题,报道了我校在中空介孔纳米催化反应器和催化加氢研究领域的新进展。为了解决现有中空介孔纳米反应器合成方法所存在的问题,研究人员创新性的发展了一种利用聚电解质胶束为模板来制备含功能性纳米颗粒的中空介孔纳米反应器的通用方法。通过静电力作用自组装形成含金属离子的聚电解质胶束,并以此为模板沉积二氧化硅,随后通过焙烧处理制备了多达20多种的含各类金属或者金属氧化物纳米颗粒的中空介孔二氧化硅纳米反应器。该方法不仅对大多数金属都具有普适性,还适用于含双金属甚至是多种金属中空纳米反应器的合
    2020-07-061931
  • 近年来,探索由柔性—结晶性的嵌段共聚物在溶液中的结晶驱动组装(CDSA)成为了自组装研究的热点。其中一维胶束、多嵌段、斑片状以及非对称的共胶束已被广泛报道,复杂结构(如二维、混合和介孔等)也逐步出现。然而通过CDSA来制备3D结构的独立聚合物组装体仍然鲜有报道。 近日,我校材料学院Gerald Guerin教授报道了一种利用CDSA技术来制备2D和3D多圆环结构的方法,该文以“Formation of 2D and 3D multi-tori mesostructures viacrystallization-driven self-assembly”为题发表在Science子刊Science Advances上,系统地描述了如何通过嵌段共聚物的CDSA技术制备类花粉状的3D组装体(图1)。 图1.多圆环结构的制备方法及电镜图 通过对多圆环结构形成过程的动力学研究,证明此自组装体的形成遵循独特的途径,并且PFS(聚二茂铁硅烷)嵌段的结晶过程在此过程中起着决定性作用。图2为3D多圆环结构形成机理的示意图。首先,嵌段聚合物会自组装成微米级的囊泡结构,在没有晶种的条件下,得到无定形膜。但在PFS55-b-PI500(聚二茂铁硅烷-b-聚异戊二烯)晶种存在时,PFS-b-PS( 聚二茂铁硅烷-b-聚苯乙烯)的自组装被限制在囊泡内,最终得到环形的结构。同时,在此混合溶剂中加入第三种溶剂,此介孔组装体的形态也会发生变化,可得到球形度更高的介孔结构,或者形成多环薄膜等。该溶液组装的过程证明了利用CDSA来制备新型复杂功能材料的巨大潜力,同时也为利用自下而上的组装方案来制备更多复杂结构的组装体提供了新方法。 图2:多圆环3D结构形成机理图 我校材料学院为第一单位,Gerald Guerin教授为唯一通讯作者。 论文连接:https://advances.sciencemag.org/content/6/16/eaaz7301.full 发布日期:2020年06月19日17时38分
    2020-06-198751
  • 2020年5月31日上午8时,由华东理工大学和兖矿集团有限公司共同开发的多喷嘴对置式半废锅气化炉在兖州煤业榆林能化有限公司正式吊装。该装置是我校煤气化技术首次采用废锅流程在工程项目中实施的案例,也是多喷嘴对置式水煤浆气化技术的又一新突破。在国家“863”计划、国家自然科学基金等项目的持续资助下,多喷嘴对置式半废锅气化技术历经近20年的研究与开发,终于走出实验室,实现了产业化应用。本次气化炉的吊装对我校煤气化技术发展具有里程碑的意义,引起了业界的广泛关注。 兖州煤业榆林能化有限公司50万吨/年聚甲氧基二甲醚项目的煤气化技术选用多喷嘴对置式水煤浆气化炉3台,其中2台采用传统激冷流程多喷嘴对置式水煤浆气化,1台采用多喷嘴对置式半废锅流程(即废锅—激冷联合流程),其中2台激冷型式的气化炉已于2019年10月31日顺利投料并转入生产运营。本次吊装的半废锅气化炉总高约46米,气化段内径3.6米,辐射段内径4.2米,重量737吨,日处理煤量2000吨,单炉产气量(CO+H2) 120400Nm3/h,每小时可副产蒸汽≥0.7t/kNm3(CO+H2),预计将于2020年10月投入运行。 该半废锅气化炉由东方电气集团东方锅炉股份有限公司、西安核设备有限公司制造,气化炉的安装、施工由中国天辰工程有限公司总包,吊装由陕西化建工程有限责任公司负责。此次吊装高度为110米,吊装设备为3200吨级履带吊,吊装精细度要求高,为兖州煤业榆林能化二期项目难度最大的吊装作业。作为世界首台多喷嘴对置式半废锅气化炉,它的成功建设将有力地推进中国煤气化核心技术的发展,应用前景广阔。 图片说明:多喷嘴对置式半废锅气化炉吊装图 发布日期:2020年06月04日16时33分
    2020-06-0418015
  • 耐高温树脂由于轻质高强的优点,在航天航空领域有着广泛的应用。但是配套树脂的发展仍相对滞后,成为
    2020-05-2024740
  • 近期,德国化学会知名学术刊物Angew. Chem. Int. Ed.(IF: 12.712)以“Designing 3D-MoS2 Sponge as Excellent Cocatalysts in Advanced Oxidation Processes for Pollutant Control”为题,在线报道了我校邢明阳教授课题组在环境污染控制领域取得的最新研究成果。 芬顿反应最早由法国化学家Fenton在1893年发现,并因其能产生强氧化性的羟基自由基等活性氧物种(ROS)被广泛应用于水中有机污染物的去除。理想的芬顿反应是Fe2+催化H2O2生成羟基自由基等ROS,但实际上,大多数已报道的芬顿反应并不是真正的催化反应,而只是一个氧化还原化学反应。这主要是因为当Fe2+活化H2O2(或PMS)后,本身会被氧化成Fe3+,而Fe3+很难被H2O2重新还原成Fe2+,所以铁在芬顿反应中不能算真正的催化剂。好消息是,通过引入助催化剂可以很好地解决这个问题。比如,邢明阳等人首次发现通过引入MoS2作为助催化剂,可以实现芬顿反应中铁离子的高效循环(Chem 2018, 4, 1359-1372)。但这也带来了新的问题,即大多数粉体催化剂的共同缺点就是难以在实际应用中回收再利用,尤其是在大规模处理实际工业废水时,需要不断补充MoS2助催化剂及铁催化剂,这不仅会增加反应成本,还会存在对环境造成二次污染的风险。 为了克服上述挑战,邢明阳教授研究团队采用简单的浸渍-加热的化学方法,开发了三维硫化钼(3D-MoS2海绵)助催化(类)芬顿反应体系,实现了对染料类及抗生素类废水的高效处理。与传统芬顿体系及已报道的助催化(类)芬顿体系相比,其优势表现为:三维结构优化AOPs性能优势。以Fe3+/H2O2体系为例,3D-MoS2海绵的引入,可使其降解芳香族有机污染物的反应速率常数提高到原来的52倍;助催化反应中心减少铁的用量,降低生成铁泥的风险。3D-MoS2海绵中纳米花片层堆积和不规则边缘可以提供更多的Mo4+活性位点,加速Fe3+/Fe2+的循环,抑制铁泥等二次污染物的形成;运行成本低,实现大规模高效处理抗生素废水。3D-MoS2/Fe2+/PMS体系只需一次性加入铁离子(20mg/L硫酸亚铁),即可实现连续高效处理140L高浓度磺胺嘧啶废水(120mg/L),其降解
    2020-05-1412336
  • 高性能弹性体因其在柔性电子、人工致动器和刺激响应材料等新兴领域的应用前景而受到广泛关注。然而,在提高聚合物网络的机械强度和拉伸性能方面总是存在权衡。比如用弱牺牲键取代部分强共价交联可以提高拉伸性能,但同时也会降低机械强度。最近,由于机械键化学的兴起,将机械互锁分子作为滑环交联剂引入聚合物网络以提高聚合物性能的策略得到了关注。然而,现有的例子只提高了材料的拉伸性能,但在力学强度方面存在一定的局限性。 近期,我校化学与分子工程学院曲大辉教授课题组创新性地提出了一种“分子拉链”的独特概念,在超分子聚合物弹性体领域取得了新进展,相关成果以“An Ultra-Strong and Highly Stretchable Polyurethane Elastomer Enabled by a Zipper-Like Ring-Sliding Effect”为题,发表在Advanced Materials上。(DOI:10.1002/adma.202000345) 研究者们创新性地将拟轮烷交联剂引入具有丰富的氢键堆积域的聚氨酯网络,得到兼具主客体相互作用和氢键作用的超分子聚合物网络。利用极少量(0.5 mol%)的拟轮烷交联剂就可以使聚氨酯的机械强度提高950%,伸长率提高650%,断裂能提升4470%。研究人员进一步通过傅里叶变换红外光谱和X射线衍射等技术证明了机械作用下的氢键断裂,并由此证明这种机械增强是由于滑环效应与氢键堆积网络的协同作用,使得氢键堆积域被分子拉链式的滑动同步破坏的能量耗散机制得以实现。这项工作为高性能弹性体的构建提供了新策略,同时推动了人工分子机器在无溶剂型聚合网络中的实际应用。 该工作由博士生施晨宇在曲大辉教授的指导下完成,并得到了田禾院士的悉心指导。该研究得到了国家自然科学基金委重大项目、基础科学中心、上海市重大科技专项等项目资金的支持,表征工作得到了华东理工大学分析测试中心的大力支持。 文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000345 发布日期:2020年05月06日09时46分
    2020-05-0631057
  • 最近,我校化学与分子工程学院、教育部前沿科学中心郭志前教授和朱为宏教授课题组创新发展了基于次序
    2020-04-2236851
  • 近日,我校材料科学与工程学院吴唯教授课题组通过金属与陶瓷颗粒的设计、合成与组装,成功制备了新型
    2020-04-2036241
  • 近日,化工学院特聘研究员王义明与郭旭虹教授团队在仿生自组装水凝胶领域的研究工作中取得了新进展,
    2020-04-1538314