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软核-硬壳聚丙烯酸酯乳胶的凝聚与成膜过程
在本研究中,我们探讨了通过两步乳液聚合法制备的模型软核(Tg ≈ −15 °C)和硬壳(Tg ≈ 100 °C)聚丙烯酸酯(PA)颗粒(粒径90纳米)之间的聚集现象。为了评估这一较为复杂系统中的聚集情况,我们采用了Förster共振能量转移(FRET)技术,将供体和受体染料分别放置在PA颗粒的“壳层”或“核心”中。FRET实验结果显示,高Tg的“壳层”聚合物之间存在一定程度的混合,而低Tg的核心在室温下老化以及在较高温度(55 °C)下退火后仅有轻微的混合现象。这些结果支持了PA颗粒的“壳层”是分布不均匀的观点。通过FRET和原子力显微镜还研究了PA颗粒“壳层”与“核心”之间的相行为,两项研究
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-11-24
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基于模型的非晶固体分散制剂开发:应用于干颗粒压片及薄膜包衣片剂工艺,同时考虑溶解过程及材料依赖性响应
本研究描述了在开发一种非晶态固体分散体制剂的固体制剂生产工艺时所采用的建模方法,该方法采用了干法制粒技术。通过实验室规模的实验获得了中间材料特性的目标值,以确保产品性能符合要求。这些目标值被用作设计依据,设计过程中运用了基于历史数据的经验模型,从而无需在商业生产规模上进行任何实验即可实现工艺放大。在首次试验之后,又通过基于物理原理的模型设计了新的工艺条件来指导后续的实验工作。针对整个生产流程构建了一个混合模型,该模型考虑了所有材料与工艺之间的相互依赖关系,包括由于片芯暴露在温度和湿度变化而导致的片剂溶解速率的变化。该模型用于确定各单元操作中的可行操作范围,同时考虑了操作限制以及原料质量的预期变
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-11-24
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在温和条件下,通过序列控制制备的Sc(OTf)3介导的交替乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物,在热油中机械性能保留率超过95%
高含量的甲基丙烯酸(MA)以及明确的MA-乙烯(MA-E)交替序列对于制备具有优异耐热性和耐油性的高性能MA-E弹性体至关重要。然而,使用常规的配位聚合或自由基聚合方法难以实现这种结构。本研究提出了一种在温和条件下,通过三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)3)介导的自由基聚合反应来合成MA-E共聚物的方法,所得共聚物的MA含量可高达50%以上。通过系统地优化反应参数,我们制备出了分子量较高(Mn 5.0 × 104 g/mol)且主要具有交替结构的共聚物。引入马来酸酐后,共聚物形成了交联点,这一结构通过13C核磁共振分析得到了验证。经过在100°C的石蜡矿物油中老化72小时后,该交联弹性体表现出极佳的
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-11-24
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一个用于催化作用的机器学习原子间势能数据集和模型,通过局部微调实现化学精度
在催化科学领域,异质催化因其复杂的反应机制和动态变化的催化剂形态而成为研究的热点。传统密度泛函理论(DFT)方法虽然在理论上具有较高的精度,但其计算成本高昂,难以应用于大规模系统或长时间模拟。因此,寻找一种既具备高精度又具有高效计算能力的方法成为当前研究的重点。为了应对这一挑战,本文提出了一种名为“催化大原子模型”(Catalytic Large Atomic Model, CLAM)的新数据集和预训练模型,专门用于异质催化反应的机器学习原子间势能计算。此外,还引入了一种“局部微调”算法,显著提升了机器学习原子间势(MLIP)在结构优化和过渡态搜索中的准确性与效率。### 异质催化中的挑战与现
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采用超临界溶剂热法制备的A位缺陷及n-/p型改性的钛酸锶纳米颗粒的电子导电性
通过采用一步超临界连续溶热合成工艺,我们成功制备了多种A位点缺失(约15%)以及经过改性的A位和/或B位钛酸锶纳米颗粒,这些颗粒以乙酰丙酮酸酯和醇盐前体作为阳离子来源。我们的主要成果在于评估了该工艺的通用性以及乙酰丙酮酸酯在调控ABO3钙钛矿材料A位和/或B位结构方面的潜力。我们合成了具有不同稀土元素(如钇和钕)及过渡金属(如铌和铁)掺杂的纯相SrTiO3纳米颗粒,并对其微观结构进行了分析。研究阐明了n型和p型掺杂对晶格结构的影响,同时还将这些颗粒制成致密颗粒以探究其电导性能。结果表明,对钙钛矿结构元素的改性能够有效调节其电子性质:通过超临界溶热法制备的新型材料,其电导率相比传统钛酸锶提高了多
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-11-24
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利用氢氧化钙将碳酸锂转化为氢氧化锂:平衡过程受文石(Vaterite)形成的控制
锂碳酸盐(Li₂CO₃)与氢氧化钙(Ca(OH)₂)的反应是工业上合成氢氧化锂(LiOH)的关键过程。LiOH是高性能锂离子电池正极材料的重要前驱体,如LiNiₓCo₁₋ₓO₂和LiFePO₄等。这种反应对于工业应用至关重要,因为LiOH具有较高的结构纯度和能量密度,可以用于制造铝电解所需的润滑剂、水泥和CO₂吸附剂等。此外,LiOH与HF反应生成LiF,而LiF是锂离子电池中常用电解质LiPF₆的前驱体。因此,提高Li₂CO₃到LiOH的转化率对于优化工业生产流程至关重要。尽管这一反应在工业中被广泛应用,但目前对其浓度和平衡条件的影响研究仍不够深入。为此,我们研究了不同Li₂CO₃浓度和Ca
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-11-24
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可扩展合成的稳健超微孔金属-有机框架,用于强化C3H6/C3H8分离性能
从丙烯/丙烷(C3H8)混合物中分离出丙烯(C3H6)是一项极具挑战性的工业分离任务。目前主要采用传统的、能耗较高的低温蒸馏方法。在本研究中,我们利用柱状金属有机框架(MOFs)(CPL-1,配位柱层,L = 吡嗪)中的孔结构工程来增强丙烯与丙烷的分离效果。CPL-1中嵌入的功能基团(CPL-1-CH3,L = 甲基吡嗪)能够有效分离这两种烃类。与CPL-1相比,CPL-1-CH3在丙烯/丙烷的吸附比例、选择性以及与丙烯的结合亲和力方面表现更优,这一点通过单组分吸附等温线和吸附热计算得到了证实。深入的分子研究表明,CPL-1-CH3具有多种有利于吸附丙烯而非丙烷的超分子相互作用。实验结果证明,
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-11-24
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通过相图建模和衍射实验解决InPd3–xAgx(x = 0–0.7)中的“着色问题”
通过传统的高温合成方法制备了一系列InPd3–xAgx(其中x的取值范围为0–1)化合物,并对合成后的样品进行了粉末X射线衍射分析。当x ≤ 0.7时,InPd3–xAgx采用InPd3结构的三元替代型(类似TiAl3结构);而当x 0.7时,银元素开始与主相发生分离。由于In、Pd和Ag之间的X射线散射差异较小,且Pd与Ag的中子散射长度几乎相同,因此对InPd3–xAgx的结构进行精确表征面临挑战。为了解决这一难题,研究人员结合了相图计算(CALPHAD)和衍射技术(X射线及中子衍射)。在0 ≤ x ≤ 0.7的组成范围内,InPd3–xAgx呈现TiAl3结构的三元变体,其中银原子选择性
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-11-24
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基于六价/四价碲的硫族化合物键催化在1,6-二炔环化反应中的应用:机理探讨与计算设计
近年来,炔烃上的非共价有机催化引起了广泛关注。基于六价碲的硫属键催化是一种新型且高效的非共价有机催化策略,而基于四价碲的硫属键催化已在金属-氯键活化、溴化反应、偶氮-Diels-Alder反应以及Povarov反应中得到有效应用。在本研究中,我们探讨了由六价和四价碲催化剂催化的1,6-二炔的分子内环化反应。六价和四价碲与π-硫属键参与的[3 + 2]分子内环化过程可分为三个关键步骤:(i) 6-endo-双环化,(ii) 5-exo-双环化,(iii) 质子转移,其中6-endo-双环化是决定反应速率的步骤。在大多数情况下,六价碲基催化剂的催化活性优于四价碲基催化剂。向催化剂中引入更多电子缺乏
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-11-24
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胺官能化的硅氧烷填充多孔非织造纤维,用于分离全氟烷基物质
随着人们对广泛存在的水污染问题的认识不断加深,开发新的材料和处理策略变得十分必要。在这里,我们展示了功能化多孔聚对苯二甲酸丁二醇酯熔融吹制纤维在固定床系统中去除全氟烷基物质(PFAS)的实用性。这种纤维的几何结构兼具快速吸附和高床层渗透性的特点,而颗粒、珠状物或粉末很难同时实现这两种性能。纤维的功能化采用了新型PFAS吸附材料——胺基功能化聚二甲基硅氧烷(AMS),该材料在织物柔软剂配方中已有广泛应用,其对全氟辛酸(PFOA)的亲和力异常强。在低接触时间的实验中,填充了AMS的纤维能够将PFOA从1毫克/升的溶液中去除至浓度降低1000倍的水平,其去除效果远优于在相同条件和负载量下测试的活性炭
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-11-24
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通过实验和分子动力学模拟研究聚氨酯改性酚醛树脂的热解机理
热阻隔效应是烧蚀热防护材料散热的核心机制。通过改变烧蚀基体的分子结构来调节热解温度范围,并研究热分解过程中的热解机制和气体释放行为,对于新型先进烧蚀材料的设计至关重要。在本研究中,我们通过共价键将聚氨酯(PU)结构引入酚醛树脂(PRs)的分子框架中,从而降低了其低温热解范围,并成功制备了两种具有不同软硬段比例的聚氨酯改性酚醛树脂(PR-PUs)。通过实验表征和分子动力学(MD)模拟相结合的方法,对PR-PUs的气体产物及热解机制进行了监测与分析。热重分析(TGA)结果显示,引入PU后PR的热分解过程得到改善,PR-PUs的初始分解温度(Td5%)从PR的425 °C降至250-PR-PU-15
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-11-24
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基于CoFe2O4的中间层的制备:用于锂硫电池,可抑制穿梭效应并提升反应动力学
锂硫电池的实际应用受到硫利用率低下的限制,这主要是由于可溶性多硫化物在电池内部的穿梭效应以及反应动力学缓慢所致。为了提高硫的利用率,在本研究中,我们在硫负极和商用隔膜之间引入了一种基于CoFe2O4的中间层。由于CoFe2O4对锂多硫化物具有吸附能力和催化作用,该中间层有效抑制了活性硫物种从负极区域的扩散。值得注意的是,引入基于CoFe2O4的中间层后,锂硫电池在3C放电条件下表现出较高的初始放电容量(905.8 mAh g–1),并且经过500次循环后容量衰减率仅为0.095%。
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-11-24
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使用Amberlyst-15催化剂通过反应色谱法合成2-乙氧基乙基醋酸的可行性研究
反应色谱是一种很有前景的过程强化技术,它将反应和分离过程结合在同一个设备中完成。在本研究中,利用Amberlyst-15催化剂对2-乙氧基乙醇(EC)与乙酸(AcOH)进行酯化反应,通过批量实验和反应色谱技术研究了其反应动力学及吸附行为。通过批量实验研究了反应动力学,并提出了一个合适的动力学模型。为了评估吸附参数,在固定床色谱反应器(FBCR)中进行了非反应性分离实验,并将实验结果与模型预测进行比较。此外,还利用动力学和吸附数据进行了MATLAB模拟,模拟结果通过实验进行了验证。实验获得的FBCR在反应和脱附过程中的穿透曲线表明,反应色谱技术适用于乙基纤维素溶剂的合成。
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-11-24
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通过超高分辨率傅里叶变换离子共振质谱(UHR FT-ICR MS)对聚烯烃废料热解油中的氮酸盐和卤素进行表征及来源追踪
随着全球塑料废物量的激增,对可扩展、高效回收技术的需求比以往任何时候都更加迫切。在新兴的回收策略中,化学回收(尤其是热解)作为一种有前景的方法,能够将复杂的塑料废物(如聚烯烃)转化为有价值的石化原料。然而,这些热解油的使用目前受到杂原子和含卤素物质的阻碍,这些物质会促进下游设备的腐蚀、污染、结焦和催化剂失活。为了设计出高效的净化技术,需要详细了解这些污染物。因此,在这项研究中,我们采用了超高压分辨的21 T傅里叶变换离子回旋共振质谱技术来分析多种热解油中的氮酸盐、氮氧化物和卤素的分子组成。这些热解油来源于原生聚乙烯、废弃聚乙烯以及废弃的混合聚烯烃。通过结合正电喷雾离子化和负电喷雾离子化技术,分
来源:Energy & Fuels
时间:2025-11-24
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与重质原油中氮化合物相关的四氢咔唑类似物的碎片化化学
重质原油中的杂环氮化合物对其催化精炼过程具有重要影响。在分子水平上识别这些化合物有助于制定有效的处理策略,并能提示其他可能造成问题的化合物的存在。从模型化合物研究中得出的规律对于这些化合物及其类似物的鉴定非常有用。我们以四氢咔唑作为研究模板,这是首次在原油分析背景下对四氢咔唑核心进行研究的案例。我们选择了N1类化合物1,2,3,4-四氢咔唑及其衍生物,这些衍生物的C-1位上含有不同的取代基,包括羧酸基团(−COOH)、氧基(═O)、醇基(−OH)和胺基(−NH2),分别对应N1O2、N1O1和N2模型化合物。每种模型化合物均通过正电喷雾离子化(+ESI)进行电离,随后通过碰撞诱导解离串联质谱(
来源:Energy & Fuels
时间:2025-11-24
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六角形大环中中心烯烃旋转体以及Ag+、I+和PdCl2中心作为分子旋转体的作用
分子旋转系统是近年来在超分子化学和分子机器研究中备受关注的一个领域。这类系统通常由一个固定的“定子”(stator)和一个可以旋转的“转子”(rotor)组成,通过特定的连接方式实现分子尺度上的运动。在本研究中,科学家们探讨了六边形和梯形宏环结构中,带有不同芳香族旋转单元的分子旋转系统的能量特性与运动行为。通过计算方法,他们评估了这些系统在气相中的旋转可能性,并分析了旋转过程中可能遇到的障碍,如空间位阻、配位相互作用以及芳香族之间的相互作用。研究发现,只有最小的旋转单元——苯基(phenyl)能够在六边形宏环中实现完全的旋转。对于较大的旋转单元,如苯并噻二唑(benzothiadiazole)
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-11-24
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镍基层状氢氧化物中铁的掺入:对氧演化电催化的影响
碱性水电解(AWE)作为一种生产氢气的可持续方法,近年来受到越来越多的关注。然而,该技术的一个主要瓶颈在于氧析出反应(OER)的缓慢动力学特性,这导致需要较高的电压才能驱动反应,从而降低了整体的能量效率。为了解决这一问题,研究者们致力于开发高性能的非贵金属催化剂,其中镍基层状氢氧化物(LHs)因其成本效益和优异的催化性能而成为重要的候选材料。然而,铁(Fe)作为电解液中的杂质,其在镍基LHs中的掺杂能够显著提升催化活性。本文系统研究了Fe杂质在不同镍基LH相中的掺杂行为,包括α-Ni-LH、β-Ni-LH以及NiAl和NiFe层状双氢氧化物(LDHs),并探讨了其对电化学性能的影响。研究采用了
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-11-24
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亚厘米长的管状有机晶体,具备光调控的微流控传输功能
在亚厘米尺度上制备有机晶体微管仍然是一个重大挑战,同时也是实现微尺度到宏观尺度过渡的关键步骤。在这里,我们通过一种独特设计的V形供体-受体分子的自组装来应对这一挑战。单晶X射线衍射(SCXRD)揭示了沿不同晶体学轴的差异性、协同的分子间相互作用。这些平衡的多维相互作用促进了具有类金刚石通道结构的亚厘米长微管的形成。值得注意的是,该分子在激发后偶极矩显著增加(激发态为25.0德拜,基态为4.7德拜),这使得光可以定向传输溶剂:在光照下,极性溶剂(如乙醇)会向被照亮的区域迁移,而非极性溶剂(如己烷)则朝相反方向流动。该系统展现了独特的光流控特性,为定向输送、响应刺激的系统以及微流控应用提供了可能性
来源:Chemistry of Materials
时间:2025-11-24
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通过分子模拟揭示ZIF-8的成核机制:温度、溶剂和反应物浓度的作用
合成新型金属有机框架(MOFs)是一项具有挑战性的任务,因为合成产物的尺寸、形态、多态性以及存在的缺陷类型和数量可能受到多种因素的影响,包括温度、溶剂、反应物浓度等。深入理解合成条件如何决定最终材料的性质对于优化新MOFs的合成过程至关重要。在这项研究中,我们利用包含金属-配体反应性的力场,通过分子动力学模拟分析了浓度、溶剂和温度变化对ZIF-8溶热成核过程的影响。研究发现,在二甲基亚砜中进行的合成比在甲醇中进行的合成具有更快的成核速率,这一结果与实验观察结果一致。在成核过程的早期阶段,观察到了含有金属离子和配体的线性寡聚体的形成,随后这些寡聚体会开始形成环状结构。所有模拟结果都表明最终形成的
来源:Chemistry of Materials
时间:2025-11-24
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针对有机铜碘化物的电荷转移调控:实现可调谐且可多模式切换的全彩发光
低维金属卤化物(LDMHs)已成为钙钛矿发光材料的有希望的候选者,但由于发光机制的可控性较差,在单一LDMH平台上实现连续可调的全色发射仍然具有相当大的挑战性。在此,我们采用了一种溶剂介导的方法来修改基于铜(I)的LDMHs的晶体结构,从而实现了可调的全色发射。具体来说,通过使用同系的Cs@(18-Crown-6)配合物作为阳离子结构导向剂,我们制备了一系列含有[Cu2I4]2–、α-[Cu4I6]2–、β-[Cu4I6]2–和[Cu5I6(CH3CN)]−单元的混合铜(I)卤化物。通过改变有机-无机组分的构型和相互作用模式来调节分子内的电荷转移,这些铜(I)卤化物能够从蓝色到红色进行可调的发
来源:Chemistry of Materials
时间:2025-11-24