二氧化碳（CO2）捕获以及转化是控制大气中二氧化碳含量和有效利用的主要策略。CO2响应型聚合物以含有胺基的烯类单体为主要原料，通过接枝聚合或与其他功能分子复合来改善其对CO2的响应以及捕获性能。其中，天然高分子（如多糖、蛋白质等）具有资源丰富、无毒、可降解和良好的生物相容性等优点，是制备环境友好高分子材料的最佳选择。同时，壳聚糖含有大量的伯胺，在制备基于胺基的具有CO2响应以及捕获性能的智能复合材料中具有潜在优势。本文首先介绍了CO2响应聚合物和壳聚糖的特点，进一步归纳了近年来基于壳聚糖的CO2响应高分子以及捕获材料的最新研究进展，并对这类复合材料的设计及其应用前景进行了展望。

单原子催化剂作为一种原子尺度的催化剂，在制氢、CO氧化及光催化等领域均具有广阔的应用前景。大量实验结果和理论计算证实了金属单原子和载体之间的相互作用，及由两者之间电荷转移引起的电子结构改变是单原子催化剂具有高的选择性和催化活性的主要原因。本文着重综述了近年来共沉淀法、化学还原法及浸渍法所制备单原子催化剂的催化性能，并进行展望。

淀粉样蛋白（Aβ）的聚集和沉积被认为是导致阿尔茨海默病的重要因素，早前的研究多集中在全长无修饰的Aβ1-40和Aβ1-42上。近些年研究发现，在AD患者大脑内存在着多种截短与修饰的Aβ蛋白，它们对AD的疾病进程有不可忽视的贡献。例如，焦谷氨酸Aβ、磷酸化Aβ被认为是AD患者出现症状的标志；截短的Aβ4-40/42在患者脑内的含量与Aβ1-40/42接近且具有类似的聚集性质和毒性；患者脑内氧化压力升高导致的酪氨酸硝基化、二聚化和甲硫氨酸氧化形式的Aβ也具有不同的性质。本文对这些截短与修饰的Aβ蛋白的产生、结构、毒性以及和AD的关联进行了综述。

CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)技术是一种革命性的基因编辑和调控工具，问世之后迅速成为了生物医学领域的前沿热点，广泛用于基因功能研究和治疗。CRISPR具有优异的序列识别性质，核酸切割能力，并且易于编程设计改造，在生物分析化学领域展示出独特的魅力，在病毒检测、临床诊断和单细胞成像分析等方面都取得了突破性进展。目前基于CRISPR技术的检测方法种类繁多，本文综述了CRISPR-Cas分析检测方法的研究进展，并且展望了该技术的发展趋势。

大气污染是人类面临的重大环境挑战。我国大气污染具有高度的复合污染特征，其形成过程既有高强度的颗粒物均相成核现象，又有多介质非均相致霾过程，同时耦合了强的大气氧化性以及O3污染，是不同于洛杉矶光化学烟雾和伦敦烟雾的新型"霾化学"烟雾污染。"霾化学"区别于并突破现有的理论认识，是解析我国典型多介质复合污染环境下PM2. 5成因以及PM2. 5与O3污染间非线性复杂关系，综合研究气、液、固多介质非均相过程的大气污染化学。研究"霾化学"过程对精准控制我国乃至其他国家大气复合污染意义重大。本文提出和总结了大气"霾化学"概念，并对"霾化学"理论的完善和发展进行了展望。

生物活性肽在整个生理系统当中发挥着重要作用，对于生物活性肽的精确分析将有助于进一步开发其功效，然而当前对复杂生物系统中肽的分析依然存在相当大的难度，这是由于肽通常与高浓度蛋白质共存这一特质所造成的，严重降低了色谱中肽的分离效率，并在质谱中抑制肽的峰信号。鉴于此，人们引入金属-有机框架材料对活性肽进行富集分析。金属-有机框架(MOFs)，是由金属离子或团簇和有机配体，通过配位键自行组装形成的具有多孔结构的有机-无机杂化材料。由于它们具有框架结构可调、高孔隙率、化学稳定性良好、可再生性、合成过程简单等优点而广泛应用于活性肽富集、气体吸附与分离、传感器、药物缓释与催化反应等领域。本文系统梳理了近年来MOFs材料用于磷酸肽、糖肽和内源肽等活性肽富集的研究进展，在此基础上总结了当前MOFs材料在该领域中存在的局限，并对研究新趋向提出了展望。

随着储能电源和电子产品以及电动汽车的迅速发展，开发高能量密度的锂离子电池已经成为现阶段研究的重点方向之一。目前，较广泛使用的液态锂离子电池，由于容易发生有机液态电解质的泄漏、燃烧、爆炸和短路等问题，存在非常大的安全隐患。因此，迫切需要开发能量密度更高，安全性更加好的锂离子电池。与现有的有机液态电解质相比，全固态聚合物电解质(All-solid-state polymer electrolyte，ASPE)具有理论比容量更高、结构可设计性强、易于大规模生产制造、排除了泄漏液体等体系安全性能好的优点，是一类具有广泛应用前景的电解质。ASPEs在锂离子电池中起到了主导作用，研究者们对其进行了大量的科研工作。本文结合并比较了典型的ASPEs(聚醚、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷)的最新科研进展以及本课题组的工作，回顾了这几种固态聚合物的发展，对高性能锂电池全固态电解质的制备设计、新型锂电池、界面调控和制备工艺成型等方面作了阐述，并对其未来的研究做出展望。

胺类化合物由于其化学结构和性质上的特点，在合成药物、染料和精细化学品等方面有着重要的应用。胺类化合物的合成方法很多，其中硝基芳烃与醇还原胺化反应由于可以"一锅"法将性质稳定、来源广泛的硝基芳烃、醇转化为各类胺类化合物，且无需提供额外的氢源，从而成为研究的热点。本文即以硝基芳烃与醇还原胺化反应路径为主线，从催化剂及其催化机制两方面对硝基芳烃与醇还原胺化反应的研究进展进行综述，分别对已开发的贵金属催化剂、光催化剂及一些其他类型催化剂作了介绍，重点阐述了催化剂的催化性能、底物适用范围和催化机制。尽管目前各类催化体系都已取得较大的进展，但在一定程度上依然存在着催化剂成本高，底物适应性窄，需要大量使用碱性助剂、溶剂、供氢试剂等问题。基于以上问题，本文指出硝基芳烃与醇还原胺化应重点发展绿色高效、廉价、普适性好、通用性强的催化体系；同时，还要系统地对各种催化剂的催化机制进行深入的研究，为催化体系的开发提供指导。

传统多肽所具有的容易被酶解、细胞膜通透性差以及构象容易发生变化等缺点，限制了它作为药物在疾病治疗领域的应用。将脱氢氨基酸引入多肽，对其进行构象限制，能够有效改善它的代谢稳定性和生物利用度。本文主要综述了α，β-脱氢-α-氨基酸、β，γ-脱氢-α-氨基酸、α-脱氢-β-氨基酸、α，β-脱氢-β-氨基酸四种脱氢氨基酸的合成方法以及近几年来在药物设计中的应用，希望为相关的研究提供参考。

光催化水制氢是太阳能向氢能转化的有效途径，在清洁能源利用方面具有较大的潜力。光催化产氢过程主要包括光生电子和空穴对的产生、迁移以及在表面活性位点的氧化还原反应，在此过程中由于电子-空穴对的复合以及催化剂的结构和表面活性位点的局限，导致电子和空穴不能完全迁移到催化剂表面并参与氧化还原反应，从而降低了析氢效率。因此本文以抑制光生电子-空穴对复合及增加表面活性位点为目的，从调控催化剂微观特性和外在属性两方面入手，分析总结了目前常见的半导体催化剂粒径、形貌、晶面、表面活性位点调控手段以及异质结构建和助催化剂负载的方法，探究了上述因素对催化剂析氢效率的影响途径和方式，从中归纳出提升析氢效率的办法。最后对光催化制氢的未来研究方向进行了展望，希望以此为光催化产氢效率的提高提供借鉴。

氨是一种重要的化工原料和能量载体，"哈伯反应"是工业上合成氨最主要的方法，但是该方法存在着能耗高，大量排放温室气体CO2以及转化率低等问题。近年来，常温常压下基于多相催化剂的电化学还原N2反应（NRR）来制备氨因其原料（N2+H2O）易得，不依赖传统化石能源以及条件温和等原因而表现出巨大的应用潜能，并受到了科学家的广泛关注。然而目前NRR仍存在着如催化剂以贵金属材料为主，催化效率低和催化机理未明确等问题亟待解决。本综述主要总结了电催化NRR的最新研究成果，首先介绍了电催化NRR热力学和催化机理，接着重点列举了基于非贵金属催化剂的研究进展，包括过渡金属氧化物、氮化物、硫化物、非金属催化剂及单原子催化剂等，然后讨论了几种NRR电催化剂的改性方法，以及常见的产物氨的定性定量方法，最后，就目前该研究方向中仍待解决的问题进行了总结，并对下一步的研究进行了展望。

碳氢化合物在工业生产中发挥着重要的作用，其分离纯化过程是工业生产中重要的环节。低碳烃气体的物理化学性质十分相似，仅在分子尺寸和不饱和度等方面有微小差异，分离困难。传统的精馏等分离方式能耗高、有时效率较低。金属有机骨架材料由于其优异的性能(高比表面积、高孔隙率、结构尺寸可控)在吸附分离方面发挥了重要作用。计算模拟方法能够在微观层次上描述吸附分离过程，起到实验无法替代的作用。本文综述了计算模拟用于探索金属有机骨架吸附分离低碳烃的最新研究进展，探讨了其在金属有机骨架吸附分离低碳烃研究中存在的问题，并展望了发展前景。

近年来，新兴起的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池突飞猛进，在短短十年里其光电转化效率从3. 8%迅速发展到目前25. 2%的认证效率，被视为最具有应用潜力的新型高效率太阳能电池之一。虽然钙钛矿太阳能电池具有很高的光电转换效率已与多晶硅薄膜电池相媲美，但是电池的长期稳定性仍是阻碍其商业化的一大挑战。钙钛矿表面和晶界存在大量的缺陷，界面钝化来提高钙钛矿太阳能电池的稳定性是非常重要且有效的策略。二维钙钛矿材料是有机胺层与无机层交替的层状钙钛矿，具有体积较大的有机铵阳离子，与传统的三维钙钛矿材料相比对于环境的稳定性较好，并且结构灵活可调，在三维钙钛矿表面修饰二维钙钛矿层钝化缺陷，在提高钙钛矿太阳能电池效率的同时又保证了稳定性，另外，合适的钝化剂分子也能够非常有效地钝化缺陷。本文总结了钙钛矿太阳能电池的不稳定因素，归纳了钙钛矿太阳能电池界面钝化方面的研究进展，指出了二维钙钛矿材料发展的巨大潜力以及寻找合适钝化剂分子的原则，期望能够为获得高性能的钙钛矿太阳能电池进而实现商业化提供有益的指导。

有机电极材料因其理论比容量高、低成本、环境友好以及分子结构可设计性强等特点，有望成为下一代可持续和多功能能量储存设备的有效电极材料。然而，根据"相似相溶"原理，该类材料极易溶解在有机电解液中，导致电池容量衰减快、循环稳定性和倍率性能也较差。目前已有许多研究致力于通过"固定化"过程解决有机电极材料的溶解问题。本综述针对有机电极材料的固定化策略展开评述，介绍了有机电极材料的固定化机理，以及各种固定化策略在不同种类有机电极材料中所起的作用，指出了有机电极材料面临的挑战，并对未来的研究和改进方向进行展望。

瓶刷聚合物是一类具有独特侧链结构的梳形聚合物。功能性瓶刷聚合物在光子晶体、表面活性剂、医药载体、防污涂层以及智能材料等领域具有良好的应用价值。通过开环易位聚合合成瓶刷聚合物的方法具有合成步骤简单、聚合物接枝密度高和侧链组成均一等优点，在控制聚合物组成、分子量和分散性等方面具有显著优势。本文基于开环易位聚合，简述了合成瓶刷均聚物以及嵌段型、混合型和核-壳型三种类型的瓶刷共聚物的方法，并介绍了合成精确结构的瓶刷聚合物的新进展。

聚烯烃功能化改性是获得高性价比新材料的有效途径。含硅功能化聚烯烃(SFPO)是聚烯烃分子结构中含有机硅功能基团或有机硅聚合物链段的一类功能化聚烯烃的统称。由于有机硅功能基团及有机硅聚合物特殊的理化性质，SFPO通常具有丰富反应性或优异性能，成为一类有代表性的功能化聚烯烃。SFPO可以作为反应性中间体，用于制备具有复杂拓扑结构的功能化聚烯烃(如星型聚合物、梳型聚合物、接枝共聚物)或聚烯烃共价键接枝改性纳米材料； SFPO还可作为功能性添加剂(如增容剂、加工助剂，表面改性剂)，用于开发聚烯烃新材料。近年来，研究人员在含硅功能化聚烯烃研究领域取得了系列进展，本文旨在对相关工作进行系统总结，以期引起同行注意并促进相关研究深入发展。

随着人们对以石墨烯为代表的二维(2D)纳米材料不断深入与扩展研究，近些年来，以2D金属有机骨架(metalorganic frameworks，MOFs)和共价有机骨架(covalent organic frameworks，COFs)为代表的2D骨架材料引起了人们浓厚的研究兴趣和广泛关注.与其它的中孔或微孔的纳米材料相比，这些有机骨架材料提供了均一的纳米尺寸的孔，并且相较于石墨烯，2D有机骨架材料可以预期性地设计和组装功能化的结构单元，如羧基、氨基、羟基等基团可以通过多样的化学反应人为可控地接枝到骨架上，这些优点有望使2D有机骨架材料成为新一代提高传感界面灵敏度和稳定性的功能材料.本篇综述分别对2D MOFs和COFs进行简单的概述，总结目前以"自下而上"和"自上而下"两种制备2D MOFs和COFs纳米材料的方法并对其做出简单的点评，介绍(2D)MOFs和COFs材料在化学传感和生物传感方面的应用，讨论了2D MOFs和COFs在传感应用中的潜质和关键性问题，并对未来2D MOFs和COFs的应用前景做出了展望.

光催化分解水的产氢体系往往采用小分子醇作为电子供体，本工作以纯金红石相与混晶结构P25(80%锐钛矿与20%金红石相)二氧化钛为光催化剂，研究光解水过程中牺牲剂乙醇的氧化路径与反应机理.研究结果表明，无论是金红石相还是锐钛矿相为主的P25二氧化钛，其无氧条件下光催化氧化乙醇的主要终端产物均为乙醛，而不是2，3-丁二醇，2，3-丁二醇产物主要由醇醛特定波长范围内的有机光化学反应偶联产生.另外，不同晶相二氧化钛氧化乙醇至2，3-丁二醇的选择性差异可能主要由非均相固-液界面所产生羟基自由基迁移至溶液体系的距离不同所致，进而与有机光化学反应产生的·CH(OH)CH3自由基发生不同路径与频率的猝灭反应.本研究对乙醇无氧光催化反应步骤的探索与解析可为小分子醇参与的醇类重整反应提供机理借鉴与设计思路.

利用钯/手性氨基酸共催化策略，基于烯胺中间体的Heck反应，研究了环己酮的分子内烯基化反应.在温和条件下，以中等到优良的收率合成了一系列含有氮杂双环[3.3.1]及双环[3.4.1]结构片段的化合物.并通过底物调控，实现了N-烷基取代环己酮的分子内不对称烯基化反应，获得了中等水平的对映选择性.

从可再生的木质纤维素生物质制备液体燃料受到越来越多的关注.有机羧酸是生物质解聚生物油的重要成分，使得生物油具有酸性、腐蚀性和不稳定性.因而，羧酸的去除十分关键.酮基化反应将两分子羧酸转化为酮、二氧化碳和水，不使用氢气的情况下高效脱氧且增加碳链长度.此外，生成的酮为重要化学品.目前酮基化反应的机理和活性位的研究还存在争论.因酮基化反应过程生成的中间产物不同(如β-酮酸、酮烯、羧化物、酰基碳正离子等)，研究者们提出了不同的反应机理，如β-酮酸机理和酮烯机理.酮基化反应属于结构敏感性反应，因此金属氧化物表面结构的不同会导致酮基化反应活性不同.酸碱位协同作用在酮基化反应过程中是必不可少的，同时氧空位可以提高酮基化反应的活性.本综述重点从酮基化反应机理、金属氧化物的表面结构、酸碱性及氧化还原性方面对酮基化反应进行了评述，并对其进行了展望.