有机电子器件的主要优势之一是溶液可处理性,这使得可以通过多种印刷方法制备有机电子器件。丝网印刷作为一种十分成熟的印刷方法,被广泛应用于微电子器件的制备。本文主要从丝网印刷的组成、影响丝网印刷精密度的因素以及丝网印刷在场效应晶体管、太阳能电池、有机发光二极管等柔性电子器件制备中的应用分别作以介绍,并对目前丝网印刷在印刷柔性电子器件中存在的困难和挑战作以总结。

多溴联苯醚（PBDEs）是一类新型的持久性有机污染物（POPs）,由于不合理的使用和处置,在多种环境介质中均存在不同程度的污染。环境中PBDEs的降解技术已成为近年来的研究热点。大量的研究表明,零价铁（ZVI）还原脱溴降解PBDEs是一种高效快速且经济可行的治理技术。本文在总结国内外关于ZVI基材料降解PBDEs研究的基础上,分析了ZVI还原降解PBDEs的机理、动力学、影响因素及降解路径。从总体上看,ZVI作为高活性电子供体虽然能将高溴代PBDEs迅速降解为低溴代产物,但产生的低溴代PBDEs往往具有更大的环境风险,需进一步降解处理。近年来的研究表明,利用ZVI作为间接电子供体,通过催化活化H2O2或过硫酸盐产生高活性自由基,能够实现开环降解低溴代PBDEs。基于以上分析,通过构建一套先还原-后氧化的降解体系,有望实现高溴代PBDEs的彻底降解。最后,本文对ZVI降解PBDEs技术的后续研究进行了讨论和展望。

三元镍钴锰正极材料是一类非常重要的正极材料,具有性能优于钴酸锂而成本远远低于钴酸锂、能量密度远远高于磷酸铁锂等重要优点,正在逐渐成为汽车动力电池的主流正极材料。但是,三元镍钴锰正极材料也存在循环稳定性不足、大电流密度放电性能不佳等问题。围绕解决这些问题并进一步提升三元镍钴锰正极材料的性能,近年来国内外在材料制备技术以及改性技术方面开展了大量的研究工作,取得了若干令人瞩目的研究成果。本文从材料制备方法、包覆修饰和掺杂改性三个方面,介绍了三元镍钴锰正极材料制备技术及改性技术的研究进展,在此基础上,对三元镍钴锰正极材料的未来发展方向作出展望。

温室气体CO2的大量排放给全球气候造成潜在威胁,电化学还原CO2为有用的化工产品作为一种人为的碳循环的方式,拓展了新的利用CO2的可能性,并且是一种很有前景的显著改善环境、促进可持续发展的方法。然而,在转化CO2为有价值的产品过程中,最大的挑战是抑制析氢副反应的同时达不到高效率、高选择性。铜因其在电催化还原CO2过程中优异的催化性能而得到广泛关注。本文重点介绍了近年来电催化还原CO2的发展以及电化学转化CO2的优缺点,介绍了CO2RR的热力学与动力学研究并概述了Cu电极、CuMOFs材料电极以及通过氧化、合金化、纳米化和表面修饰等方法修饰的铜电极的进展,但是电催化还原CO2的反应机理尚不太确定。最后,讨论了未来铜基电极催化剂高效率地选择性转化CO2会面临的挑战和可能研究的方向。

高分子多孔微球在医药领域的分离纯化中应用广泛,是重要的化工产品。高分子多孔微球的形成是一个复杂的过程,利用聚合物与有机溶剂致孔剂的相分离,可得到小于100nm孔径的多孔微球；而水和疏水性聚合物之间相分离程度远大于有机溶剂与聚合物间的相分离程度,因此可获得大于100nm孔径的多孔微球。针对不同应用领域选择不同的方法,设计并制备出合理的微球结构,对多孔微球的实际应用十分关键。本综述介绍了纳孔、介孔、大孔微球产品的制备方法悬浮聚合和种子聚合法,重点介绍本课题组制备超大孔微球的方法——反胶团溶胀法和W/O/W复乳法,上述两种方法解决了常规方法难以制备大孔径微球产品的问题,拓展了多孔微球在类病毒颗粒等大尺寸蛋白分离纯化领域的应用。在此基础上,以HB-VLPs为模型对比了不同孔径微球对类病毒颗粒吸附量、回收率、结构、以及纯化效果的差异,揭示超大孔微球产品在类病毒颗粒分离纯化中的优势。

纳米纤维素因其独特的结构及优越的性能引起了学术和企业界的广泛关注与重视,日渐成为新材料和纤维素科学领域的研究热点。以木质纤维资源为原料,可分离出两种主要类型的纳米纤维素:纤维素纳米晶体(CNC)和纤维素纳米纤丝(CNF)。本文详细综述了CNC和CNF的制备方法,着重介绍了近几年新兴的制备方法,包括可回收的有机酸水解法综合制备CNC和CNF,美国高附加值制浆(AVAP)法制备木质素包覆的CNC和CNF,低共熔溶剂预处理结合机械剪切高效制备CNC和CNF,以及微极性环境下可调控机械剥离制备亲疏水性CNF等。同时,讨论了各种制备方法的优缺点,并介绍了国内外纳米纤维素的产业化研究进展。最后,我们提出纳米纤维素的制备方法未来将朝着绿色、高效和可持续的方向发展。

作为一种中间体,天然香料纳微胶囊具有可控释放、保护活性成分的优势,已经被广泛应用于食品、日化和纺织等很多领域。然而,天然香料纳微胶囊的结构与性能的不可控限制了其在高技术领域的进一步应用。天然香料纳微胶囊属于结构化产品,性能不仅取决于比例和组成,微观与介观结构也起着重要的作用。本课题组在化学产品工程理念的指导下,以产品需求为导向,从分子水平研究芯材与壁材分子间的相互作用,建立天然香料纳微胶囊结构与性能的关系,通过多壁材复合技术、微流控技术与过程控制技术实现化学品的精确定制。本文综述了天然香料纳微胶囊在不同领域中的应用进展,重点探讨用化学产品工程理念来设计、制备天然香料纳微胶囊,并对该领域所面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。

以液滴模板法来制备颗粒材料,可通过对液滴以及颗粒界面介尺度结构的形成与反应的定向调控来实现对固体颗粒功能材料的高效制备和性能强化。深入研究液滴和固体颗粒界面介尺度结构与反应-扩散过程的相互关系及其定向调控规律,揭示反应与扩散过程的机制及其耦合,对于实现反应过程强化与理性调控具有重要的意义。本文主要介绍了液滴模板法制备颗粒材料过程中的介尺度结构调控的研究新进展,着重介绍了界面两亲分子聚集态介尺度结构对液滴形貌的定向调控及对液滴稳定性的影响、以及液滴界面传递与反应对颗粒材料介尺度结构的定向调控,以期为液滴模板法合成颗粒材料的反应过程强化与理性调控提供科学指导。

随着市场竞争的加剧,以产品需求为导向精确定制符合需求的化学品成为化学工程研究发展的探索新方向。电解水制氢是生产高纯氢气并转换储存大规模可再生能源的一种有效方法。为实现高效的电-氢气转换效率,高性能的电解水析氢析氧电极是必不可少的。电解水电极材料具有复杂的化学组成及多层次的结构,其中电极表面催化材料的物理化学性质和形貌结构是决定电解水性能的最主要因素。本文结合本课题组在电解水催化方面的研究工作,综述了近几年国内外电解水电极催化材料的最新研究进展,阐述了电解水电极催化材料以反应机理为导向的催化剂设计理论、以产品性能为导向的催化剂设计方法学(包括纳米结构构筑、晶面调控、载体复合、晶相调节、杂原子掺杂、合金化和聚合物表面修饰)及应用,针对化学产品工程的发展与需要,介绍了电解水电极催化材料跨越分子尺度、微纳结构及合成应用的产品设计和产品工程研究的关键科学问题和发展方向。

聚苯并噁嗪是一种具有优秀性能的热固性树脂,因其不含氟且具有比特氟龙更低的本征表面自由能而被大量用于制备各种功能表面并在许多应用领域受到广泛关注,如防腐蚀、防结冰、抗粘、液体操控、油水分离以及自清洁等。事实证明基于聚苯并噁嗪复合材料的性质决定于其化学结构和组成,深入探讨聚苯并噁嗪复合材料的结构与表面性质之间的构效关系对于先进表面材料的发展至关重要。本文综述了基于聚苯并噁嗪及其复合材料功能表面的构建与性质,着重介绍了具有可控结构、润湿性、黏附性以及其他功能的表面分子设计与构建原则,并对相关研究现状及挑战进行了简短的评述,以期为特定性能的聚苯并噁嗪基材料的设计和开发提供技术指导。

高分子材料性能追本朔源主要由分子链微结构决定。以RAFT聚合为代表的"活性"/可控自由基聚合结合了传统自由基聚合和活性阴离子聚合各自的优点,提供了一种有效调控聚合物分子链微结构的聚合方法。RAFT乳液聚合作为"活性"/可控自由基聚合中具有工业应用前景的聚合方法,在过去二十年受到了学术界的广泛关注。本文总结了RAFT乳液聚合乳液失稳机理、聚合动力学、链结构的可控性等方面的进展。在此基础上,介绍了通过RAFT乳液聚合这一可控制备聚合物新材料的平台制备得到的新型嵌段共聚物、梯度共聚物,并展望了RAFT乳液聚合在高分子合成材料领域的应用前景。

随着工业的发展,油水污染日渐严重,特别是石油的泄露、有机化学品的排放对生态环境造成了难以挽救的损害。因此,开发新型高效的油水分离材料与技术是一个极为重要的任务。特殊润湿性油水分离材料的出现,为科研人员指明了道路。本文以用于油水分离的特殊润湿性材料为研究体系；首先,对具有特殊润湿性油水分离材料的基本理论和设计理念进行分析；然后介绍了通过调控材料表面的微观结构和表面化学组成制备特殊润湿性材料实现不同的油水分离效果的研究进展,并且尝试从微纳米尺度上揭示特殊润湿性材料的特征,形成从微纳米尺度上揭示油水分离用材料化学品结构特征的技术基础。最后指出了目前在油水分离用功能材料化学品这一领域存在的一些问题,并对这一领域的发展趋势进行展望。

本文系统综述了O2氧化剂用于环己烷催化氧化体系的研究进展,包括金属配合物催化、金属纳米粒子催化、金属氧化物粒子催化、分子筛催化、碳材料催化、光促进催化、杂多酸催化、金属-有机骨架材料催化等。本文认为研究、开发以O2为氧化剂,高活性高选择性的非均相环己烷催化氧化体系将成为今后环己烷催化氧化研究的主要方向,尤其是多金属甚至多元素复合体系。本综述不仅对开发高催化活性高选择性的环己烷催化氧化体系,改进目前工业上的环己醇环己酮制备工艺具有重要的参考价值,而且还对其他烃类C—H键和C—C键高效催化氧化体系甚至其他氧化体系的研究与开发也具有重要的参考价值。

仿生超润湿材料是指类似自然界中生命体具有的特殊浸润界面性质的一类材料。近20年来,研究人员通过模仿自然,揭示了一系列超润湿界面材料的构建机理,设计制备了多种仿生超润湿材料,并将这些具有特殊表面浸润性能的材料拓展应用到了国防、军工、航空航天、建筑、农业、医疗、海洋防污等众多领域。本文首先介绍表面润湿现象的基础理论,接着从仿生的角度出发,介绍了以仿荷叶、鱼鳞、沙漠甲虫、猪笼草为代表的几种拥有不同表面浸润性能的材料,并总结了这几种材料的仿生设计原理、结构与性能的关系以及所面临的问题。综述了近年来仿生超润湿材料在防污抗菌、防雾防霜防覆冰、油水分离等方面的应用进展,最后展望了仿生超润湿材料的发展方向。