• 科教前沿

  • 近日,由我校国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心(以下简称“盐湖中心”)孙玉柱主持的国家“十三五”重点研发计划课题-“海水淡化浓盐水资源化利用技术”通过课题绩效评价。标志着我校在该领域的研究进一步取得重要进展。
    2021-07-1511
  • 近日,我校化工学院膜科学与工程许振良教授团队,与美国约翰霍普金斯大学、普林斯顿大学等单位合作,开发了一套原子层沉积(ALD)反应器多尺度模型,可用于预测ALD反应器尺度高真空流体流动、传热、传质过程和衬底纳米孔道内薄膜沉积过程。该研究工作以“Numerical simulation of atomic layer deposition for thin deposit formation in a mesoporous substrate”为题(DOI:10.1002/aic.17305),以封面形式发表于AIChE Journal,被期刊评为“Top Tier”等级,同时将作为2021年8月Editor’s Choice论文在期刊主页宣传一个月。
    2021-07-141539
  • 近日,我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士和马骧教授团队设计了一种利用离子型聚合物外部重原子效应和刚性离子键网络的掺杂纯有机室温磷光(RTP)体系,构建了能直接从传统荧光染料出发,不经化学修饰设计磷光材料的普适策略。该成果近期以“Activating Room-Temperature Phosphorescence of Organic Luminophores via External Heavy-Atom Effect andRigidity of Ionic Polymer Matrix”为题,发表于国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202108025)。
    2021-07-14482
  • 近日,我校能源化工过程智能制造教育部重点实验室钱锋院士团队在进化鲁棒优化领域取得最新进展,相关研究成果发表在计算机科学与人工智能领域顶刊IEEETransactions on Evolutionary Computation (DOI: 10.1109/TEVC.2021.3092343)上。鲁棒优化是最优化研究的一个重要分支,旨在处理实际生产生活中复杂优化问题面临的多重不确定性,帮助决策者寻找抗干扰能力强的最优解。在进化计算的框架下开展鲁棒优化研究是近年来受到较多关注的研究方向,其主要原因在于进化计算求解多目标、非线性、不可微、非连续等复杂优化问题时展现出的优异性能。 本项工作面向不确定环境下复杂优化问题求解的实际需求,针对决策者给定的候选解,探究如何高效求解其鲁棒区间的可行方案。本项工作将该问题建模为双层优化问题,并创新性地提出含有峰搜索、峰分配、扰动值计算和鲁棒区间微调策略的启发式优化方法求解上层优化问题,并采用基于差分进化的全局优化算法求解下层优化问题。结果表明,所提出的方法在1维、2维、5维和10维鲁棒优化问题上均能成功地找到给定候选解的鲁棒区间。本项工作为后续实际工业调度优
    2021-07-05791
  • 6月30日,科睿唯安公司公布了2020年SCI收录期刊的最新影响因子,其中我校自主创办的英文期刊Bioresources and Bioprocessing(《生物资源与生物加工》,简称“BIOB”)经过近八年精心培育,正式获得了首个影响因子4.578,在生物技术与应用微生物学领域位居JCR Q2区前列,明年有望进入JCR Q1区。这标志着我校自主创办的本土学刊获得了国际学术界和出版界的认可,从此迈上世界一流期刊征程。‍
    2021-07-01717
  • 近日,我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心田禾院士、马骧教授团队在纯有机室温磷光(RTP)研究领域取得了新突破,报道了一种可以构建高效有机RTP流体材料的通用策略,相关研究成果已在线发表于《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202107323)。
    2021-06-28745
  • 近日,国际权威学术期刊Nature Communications杂志以“Fluorescence umpolung enables light-up sensing of N-acetyltransferases and nerve agents”为题,在线报道了我校化学与分子工程学院、材料生物学与动态化学前沿科学中心朱为宏课题组在有机染料“荧光反转”机制取得的研究突破。 分子内电荷转移(ICT)是设计生物传感染料和荧光成像的重要可视化机制,但ICT染料的供体单元与含羰基、酰基等吸电子检测物种发生专一性响应后,会显著抑制分子内电荷转移过程,不可避免地导致荧光猝灭现象,长期以来严重限制了ICT荧光团在精确传感和生物标记方面的信噪比、灵敏度。为此,如何克服强吸电子物种的荧光猝灭一直是基于ICT染料发展探针的重大挑战,也是严重制约的瓶颈。 该研究团队发展了一种简单的、普适性的“荧光反转”分子设计策略,如将吲唑等分子砌块插入ICT荧光团,通过调节分子内旋转驱动能(ΔERDE),成功解决了强吸电子诱导ICT染料荧光猝灭这一挑战难题。具体来说,就是通过逆转分子内旋转驱动能量ΔERDE,从而使传统I
    2021-06-253057
  • 近期,国际知名化学类期刊Angew. Chem. Int. Ed.在线报道了我校邢明阳教授课题组在环境污染控制领域最新研究成果,论文题为“Constructing an Acidic Microenvironment by MoS2in Heterogeneous Fenton Reaction for Pollutant Control(DOI: 10.1002/anie.202105736)”。 Fenton(芬顿)反应是为数不多的以人名命名的无机化学反应之一,已有100多年的历史,至今仍在环境、生命科学等领域发挥着重要作用。对于非均相芬顿反应,催化剂表面铁离子(≡Fe3+/≡Fe2+)的循环是决定其活性的关键因素。而传统非均相芬顿催化剂如商品化Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4等,即使在pH=4.0的宏观酸性反应条件下,其发生类芬顿反应降解有机污染物的活性依然很低(图1b),这主要是因为这些铁氧化物表面是“惰性”的,其表面≡Fe3+/≡Fe2+循环效率低,导致≡Fe2+分解H2O2的效率一直处于很低的水平。 为了激活这些表面“惰性”的芬顿催化剂,近日,我校邢明阳教授团队通过
    2021-06-24749
  • 近日,化工学院分离膜与能源材料课题组,以典型的二维层状材料氧化石墨烯为研究对象,通过设计合成了一种球形聚电解质刷,并将其引入到氧化石墨烯膜的二维限域空间内,以构筑快速的水传输通道用于生物燃料的渗透汽化脱水。该研究工作以“Ultrafast Water Transport in Two-Dimensional Channels Enabled by Spherical Polyelectrolyte Brushes with Controllable Flexibility”为题,在线发表在Angewandte Chemie International Edition上。生物质燃料的能源化利用是实现“碳中和”更经济有效的技术路线。基于膜分离过程的生物燃料纯化技术是一种绿色高效的分离手段,有望为进一步提高生物燃料经济性及其大规模利用提供解决策略。二维材料及二维材料膜在能源领域应用广泛,该课题组在前期工作中(Front. Chem. Sci. Eng. 2021, 15, 820-836; Green Energy Environ. 2021, 6, 193-211;)系统总结了二维分离膜在
    2021-06-221010
  • 近日,《美国化学会志》旗下高影响因子期刊ACS Catalysis报道了我校施敏教授课题组的最新研究成果——“Silyl Radical-Mediated Carbocyclization of Acrylamide-/Vinyl Sulfonamide-Attached Alkylidenecyclopropanes via Photoredox Catalysis with a Catalytic Amount of Silane Reagent” (ACS Catal. 2021, 11, 4372-4380),利用可见光和金属钴协同催化的方法,使用催化量的硅烷诱导丙烯酰胺或乙烯基磺酰胺连接的亚烷基环丙烷(ACPs)发生分子内碳环化反应,高效构建了含内酰胺或磺酰胺的多并杂环化合物。
    2021-06-011147
  • 瞬时纳米沉淀法(Flash Nanoprecipitation, FNP)采用多通道的涡流混合器系统实现良溶剂与反溶剂的快速、可控混合,基于动力学调控纳米聚集体的形核与生长过程,是一种低成本、可连续运转、易规模化的纳米材料制备方法。朱为宏教授课题组前期创新采用FNP方法成功地实现了对喹啉腈等聚集诱导发光类染料的聚集态可控制备,获得多种形态的、高性能功能纳米荧光染料(Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 4683-4688 ; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 25186; ACS Appl. Bio. Mater., 2019, 2, 943),成功解决了生物成像应用中纳米荧光染料尺寸难以调控、重复性差、难以放大等难题。 近日,该团队首次引入FNP制备有机纳米光催化剂,通过分子工程发展亲水性可溶共轭聚合物,利用FNP方法获得了分散均匀、性状稳定的有机纳米光催化剂水溶液。该策略制备的有机纳米光催化剂的光催化活性显著提高了70倍,在全光谱光照射下达到37.2 mmol h-1g-1的峰值析氢速率,是目前聚合物光催化剂的最
    2021-05-211532
  • 构建光响应型主-客体系统是开发合成仿生智能体系的关键,目前采用的通用策略是将光异构化单元引入大环主体或客体的结构中,从而通过构象变化有效改变非共价结合亲和力。然而,设计可多稳态切换的光控主-客体系统,且同时又能实现和控制对不同手性客体的立体可切换的选择性识别,仍然是一个重大挑战。近日,我校化学与分子工程学院、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心曲大辉教授课题组巧妙地将一代分子马达与冠醚环结合,成功构建了一系列马达化冠醚大环,并在立体可切换的选择性识别方面取得重要研究进展,最新研究成果以“Motorized Macrocycle: A Photo-responsive Host with Switchable and Stereoselective Guest Recognition”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.
    2021-05-171112
  • 近日,我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士、马骧教授团队将具有红色荧光发射的溴代酚磺酞分子引入到刚性基质聚乙烯醇(PVA)中,成功构建了一系列具有高量子效率近红外室温磷光(Near-infraredRoom-temperature Phosphorescence,NIR RTP)发射的纯有机薄膜(ΦRTP= 3.0%, λp= 819 nm)。同时基于酚磺酞分子自身的酸碱响应性,构建了首个基于RTP的半减法器逻辑门。该工作近期以“Red-light Excited Efficient Metal-free Near-Infrared Room-Temperature Phosphorescent Films”为题,发表在《国家科学评论》(National Science Review2021,nwab085)上。有机NIR荧光染料的单重激发态S1态和基态S0态之间小能隙会导致分子激发态和基态之间的超快内转换(Internal Conversion,IC)弛豫,从而有效的猝灭有机染料的NIR荧光发射。而有机分子的三重激发态T1态和基态S0态之间的IC过程是自旋禁阻的,因此具有R
    2021-05-17856
  • 近日,我校费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士、马骧教授团队在纯有机室温磷光研究领域的研究取得了新突破,提出了一种基于引入微量“三线态陷阱”添加组分作为缺陷促进其引起的电荷再结合的机理、通过能级匹配的双组分掺杂实现高效长余辉室温磷光的新策略,相关研究成果已在线发表于Science Advances (2021, 7, eabf9668)。图1:向有机晶体中掺入微量“添加剂”构建双组分纯有机室温磷光体系 纯有机室温磷光因其长发光寿命,长发射波长和大Stokes位移而在成像,信息加密防伪和OLED领域有着重要作用,然而,在有机合成过程中往往会产生微量的副产物。研究团队最近发现无论是实验室合成还是购买的1-溴苯基咪唑(1BBI)因为含有微量的副产物DMIQI而产生明显的长余辉室温磷光,而纯的单一组份是没有室温磷光的,这不仅提示在有机室温磷光研究中需要格外注重染料化合物的纯度,而且启发了一种有效的室温磷光体系的设计策略,即使用微量有机化合物作为“添加剂”掺入到基质中产生因“添加剂”种类不同而寿命色彩各异的室温磷光,随后,筛选出七种有机小分子“添加剂”,在添加到1BBI或者无重原子的二咪唑
    2021-05-14911
  • 近日,我校钱锋院士领衔的能源化工过程智能制造教育部重点实验室和英国爱丁堡大学Ramon Grima教授合作,在复杂生化反应过程的智能建模方向取得突破性进展,研究成果以“Neural network aided approximation and parameter inference ofnon-Markovian models of gene expression”为题,发表在国际权威学术期刊Nature Communications (《自然-通讯》)上。生物细胞中的生化反应涉及的反应物众多,反应类型纷繁复杂,因为求解反应动态极其困难,从而导致难以揭示细胞生化反应调控机制。对此,本项研究工作将众多基本反应等效成一个时滞反应,通过采用机理数据深度融合的思想和微分机器学习方法,对时滞随机动态进行高效精确求解,并应用于解释基因转录和生物震荡网络等经典生物现象。相较于传统的蒙特卡洛模拟算法,该方法在不牺牲建模精度的前提下,提高计算效率6倍,降低数据依存度至1/30,为后续进一步高通量分析实验数据和揭示基因调控机制奠定了理论基础。值得指出的是,这是曹志兴教授团队继去年在美国科学院院刊PNAS
    2021-05-122414
  • 近日,我校化工学院龙东辉教授团队在超微孔炭结构的分子氧室温活化机制的研究中取得了最新进展,相关研究成果发表于催化领域期刊ACS Catalysis (DOI: 10.1021/acscatal.1c00857)。氧化反应在现代化学发展中扮演着重要的角色。分子氧的活化是系列氧化反应的前提,然而活化过程往往需要高温或是额外的电能或光能才可以激发。室温氧活化的研究为相关化学合成、环境治理提供了新思路,但也是目前的研究难点。活性炭是一类常见的多孔吸附材料,广泛应用于净化水质、吸附有机废气、脱硫脱硝等环保方面。本工作通过电子顺磁共振(EPR)技术研究发现,活性炭类材料能够将空气中的氧气分子在室温下直接活化至氧自由基(O2•−),进而对有害的酸性气体(如H2S、NO、CO等)进行催化氧化。而其他类的多孔材料,如分子筛、MOF、COF、ZIF等均无法实现分子氧的室温活化,不具备室温催化性能。为了揭示活性炭的室温氧活化机理,本工作通过DFT理论计算发现,超微孔(~ 0.4 nm)和具有π*电子和导电性能的碳化学结构是O2分子室温活化的必要前提。进一步理论计算和实验验证表明,MgO等金属氧化物能够对O2
    2021-05-111513
  • 近日,我校化工学院催化反应工程课题组与英国伦敦大学学院Centre for Nature Inspired Engineering (CNIE) 前沿工程中心合作,结合分子筛可控制备、扩散测量和反应测试等技术,探索分子筛表界面传质过程及对催化反应的影响。该研究工作以“Effect of External Surface Diffusion Barriers on Pt/Beta Catalyzed Isomerization of n-Pentane”(DOI: 10.1002/anie.202104859)为题,在线发表在Angewandte Chemie International Edition上。分子筛具有规整的孔道结构和可调的酸性,是工业上应用最广泛的催化材料之一。分子筛的微孔结构一方面赋予其优异的择形催化性能,另一方面也带来了严重的扩散限制问题。目前,主要通过缩短微孔扩散距离(如小粒径分子筛、多级孔分子筛)来提高传质性能;却忽视了通过表界面结构调控,降低分子筛表界面扩散阻力,来加快传质过程。针对上述问题,该课题组前期探索了分子筛界面扩散及对催化异构化反应过程的影响(J. C
    2021-05-10998
  • 基于离子跨膜传输在生理、病理和药理学上的重要作用,人工离子传输体系的合成与研究引起了化学家们的极大兴趣,在模拟天然体系转运机制和功能的同时,也为相关疾病的诊断和治疗提供潜在应用。
    2021-04-282135
  • 碳捕集和高效利用(CO2capture and utilization, CCU)是解决全球变暖危机的一种有效方案。其中,工业绿色低碳制造是我国“十四五”“碳中和”的一项艰巨任务。石油化工工业高温制造过程,例如乙烯裂解,每生产1吨乙烯燃烧天然气所产生的二氧化碳高达1-2吨。我国乙烯全球产能高达1.7亿吨,将产生大量CO2温室气体。为实现“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的目标,石化工业过程绿色低碳制造已刻不容缓。如果将捕集的碳作为资源,产生具有附加值的产品,将为企业完成“碳中和”指标的同时实现利润回报,具有重要的发展前景。针对上述挑战,化学与分子工程学院胡军教授联合英国谢菲尔德大学王美宏教授在钱锋院士团队和刘洪来教授团队支持下,通过合成具有吸附/催化双功能的复合材料,将钙循环(Calcium-looping,CaL)和逆水煤气变换反应(RWGS)相结合,实现了在同一反应塔相同温度下,对工业裂解烟气进行CO2高温捕集和原位转化。该集成技术具有优异的高温CO2捕集性能,材料的CO2吸附容量高达9.0 mol/kg,成功地解决了CaL过程CaO易烧
    2021-04-261540
  • 近日,我校理学院物理系研究团队在国际知名刊物Journal of Materials Chemistry A(影响因子11.301),以“Ultrahigh water permeation with high multivalent metal ions rejection rate through graphene oxide membranes”为题‍在线发表了最新研究成果。该工作通过探究高价态金属离子水合结构在氧化石墨烯膜通道内的结构型变的物理机理,实现了对高价态离子在保持高截留率的同时实现超高水通量的应用,具有良好的工业化应用前景。石墨烯(Graphene)是由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜,是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯因其独特的二维结构,拥有诸多突出的物理及化学性质,在能源、材料、电子、生物、医药等领域展现出巨大的应用价值,人们也希望利用石墨烯基二维材料构筑高性能分离膜,但是,石墨烯膜用于离子筛分和海水淡化仍面临巨大挑战,一般认为在离子的截留率较高的条件下,水通量较低。‍图片说明:氧化石墨烯膜对高价态金属离子的截留性能我校理学院研究团队
    2021-04-261399