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亚甲蓝在多巴胺功能化卤氧化硅纳米管上的吸附:动力学与平衡研究
0.999)非常吻合,处理6小时和24小时的样品的吸附速率常数分别为0.002 g·mg⁻¹·min⁻¹和0.003 g·mg⁻¹·min⁻¹。平衡吸附数据通过Langmuir和Freundlich等温线进行分析,结果表明在25°C和pH 10的条件下,功能化纳米管的最大吸附容量达到86 mg·g⁻¹——几乎是原始卤氧石纳米管(47 mg·g⁻¹)的两倍。这种高吸附效率与传统吸附剂(如沸石)相当,同时功能化过程简单且环保,这凸显了其在实际废水处理中的应用潜力。此外,该方法对其他染料-吸附剂系统的适用性也表明了其适应性和广泛的应用前景。
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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基底表面能和厚度对静止盐水液滴蒸发动力学的影响
本研究探讨了基底表面能(γS)和厚度(hf)如何影响水溶性NaCl液滴在聚二甲基硅氧烷(PDMS)上的蒸发和结晶过程。通过紫外线-臭氧(UVO)处理调节了旋涂薄膜和自支撑块状样品的表面能。研究发现了两种沉积机制:(i)当表面能较低(γS)时,由于粘附力(FPin)较弱且成核障碍较大,会形成致密的中心晶体;(ii)当表面能较高(γS)时,较强的粘附力和早期结晶作用会导致形成针状结构的咖啡环沉积物,且在更高表面能下这种形态更为明显。长时间UVO处理后,厚度对沉积过程产生了影响:薄膜(hf ≈ 617 nm)在脱水后形成均匀的晶体沉积物,而较厚的薄膜(hf 45时形成咖啡环状结构,而Pe < 45时
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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用塑料晶体电解质改性的三聚氰胺泡沫,用于先进的离子电子压力传感器
具有泡沫基微结构的离子电子压力传感器(IPSs)与其他类型的IPSs相比,表现出显著提高的灵敏度。然而,离子泄漏和有限的结构压缩性限制了它们实现满意的稳定性和宽压力范围的能力。本文将一种新型的类离子液体(IL)塑料晶体电解质(PCE)引入聚合物三聚氰胺泡沫(MF)骨架中,以制备用于IPS的离子电介质层。PCE的加入不仅增加了电介质层的电容贡献,还提高了其结构压缩性。因此,MF/PCE传感器在1.0 MPa压力范围内具有0.16 kPa–1的高灵敏度,在1.0–2.8 MPa的超宽压力范围内具有0.08 kPa–1的相对较高灵敏度。由于PCE在常温下呈固态,并且与MF具有良好的相容性,即使在较大
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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Fe3+离子导向的组装过程:制备具有稳定结构且含有铁元素的聚甲基硅氧烷干凝胶,这些干凝胶还具备分支网络特性
聚甲基硅氧烷(PMSQ)干凝胶由于具有悬挂的甲基基团,因此在常压干燥条件下成为传统二氧化硅气凝胶的有吸引力的替代品。这些甲基基团使得PMSQ干凝胶具有较低的骨架密度(约1.40克/立方厘米)、良好的机械柔韧性和天然的疏水性。然而,其实际应用受到机械强度不足的限制。为了解决这一问题,我们采用FeCl3和NH3·H2O作为酸碱催化剂,制备了含有铁元素的PMSQ(Fe-PMSQ)干凝胶。总碱浓度(cbase)决定了溶液的pH值,进而调控Fe3+的水解行为以及甲基三乙氧基硅烷的缩合速率。在最佳的pH值范围(7.0–7.5)内,Fe(OH)3占据主导地位,并通过Fe3+导向的组装与十六烷基三甲基溴化铵(
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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Bi2MoO6/Bi2MoO6–x异质结结构用于高效光催化N2还原
氨的需求量很大且应用广泛,但其生产仍然主要依赖于能耗较高的哈伯-博施(Haber–Bosch)工艺,这凸显了迫切需要开发更为温和的替代技术。尽管开发高效催化剂存在挑战,光催化氮气(N2)固定技术在这方面显示出巨大潜力。在本研究中,我们采用了一种简单的溶热-煅烧耦合方法,成功制备了微纳球形的Bi2MoO6/Bi2MoO6–x S型异质结,这种异质结在氮气固定催化方面具有独特优势:(i) 微纳结构有效缓解了纳米材料常见的团聚问题,从而暴露出更多的活性位点;(ii) 原位构建的S型异质结具有高质量的表面和界面结构,增强了光生电荷的空间分离和传输能力,并保持了较强的氧化还原性能;(iii) 富氧的空位
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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麦芽糊精-氨基酸复合体系中甲烷水合物形成的动力学与宏观生长过程
随着全球能源需求的持续增长,作为清洁燃料的天然气受到了人们的关注,而天然气水合物作为一种天然气储存技术也备受重视。然而,天然气水合物的工业化面临着甲烷水合物形成动力学缓慢的问题,以及广泛使用化学合成表面活性剂所带来的负面环境影响。为了解决这些问题,当前的研究重点在于开发环保型绿色催化剂。在本实验中,利用生物表面活性剂麦芽糊精作为主要促进剂,与蛋氨酸和苯丙氨酸结合,产生了协同效应。结果表明,麦芽糊精显著改善了水合物形成的缓慢动力学,其促进效果与浓度密切相关。当浓度为1000 ppm时,水合物的最大气体储存容量比纯水系统提高了554.6%。与苯丙氨酸-麦芽糊精复合体系相比,蛋氨酸-麦芽糊精复合体系
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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抗菌肽hLL-3717–29片段自组装的四螺旋束的膜相互作用与嵌入
淀粉样蛋白生成肽(Amyloidogenic Peptides, AMPs)与抗菌肽(Antimicrobial Peptides, AMPs)在结构和功能上具有相似性,这表明AMPs可能是通过选择性引入阳离子残基,从易于聚集的淀粉样蛋白前体演化而来的。人类AMP LL-37(hLL-3717–29)的核心片段仍具有抗菌活性,并能自组装成由四个螺旋束(4HBs)重复构成的带状纤维,具有独特的跨α(cross-α)结构。由于这些肽的功能依赖于与膜的相互作用,因此在原子尺度上阐明跨α淀粉样蛋白如何与膜结合并干扰膜的结构仍然至关重要,但目前这一领域尚未得到充分研究。在此,我们利用原子分子动力学模拟来
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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苄基异硫氰酸酯薄膜的结构与电子性质
苯基异硫氰酸酯(BITC)是一种芳香族异硫氰酸酯,具有抗菌作用,有望作为抗毒力化合物使用,并且可以封装在纳米颗粒中用于药物输送。尽管BITC已在凝聚相中应用于生物领域,但关于BITC薄膜的结构和电子特性知之甚少,同时在金(Au)表面形成有序BITC自组装单层(SAMs)的最佳参数也尚未明确。在这项研究中,我们采用了一种新型的振幅调制原子力显微镜(AM-AFM)技术,通过不同的制备方案快速分析了BITC SAMs。在室温条件下,将Au(111)与云母在20 mM的乙醇BITC溶液中孵育至少65小时后,形成了最佳的BITC SAMs。AM-AFM的结果通过超高真空扫描隧道显微镜(UHV STM/S
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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比较不同模型方程在计算纳米相的尺寸和形状依赖的积分吉布斯能及偏摩尔吉布斯能时的表现,以筛选出不正确的方程
本文通过三种不同的方法将经典的吉布斯热力学理论扩展到纳米尺度,推导出了纳米相的积分摩尔吉布斯能以及溶解在纳米相中的各组分的偏摩尔吉布斯能的数学表达式。这些方法在文献中已有报道:根据Kelvin的理论,纳米效应与相的曲率成正比;根据Searcy的理论,纳米效应与dA/dV成正比(其中A和V分别代表纳米相的表面积和体积);根据作者之前的研究,纳米效应与纳米相的比表面积(定义为A/V)成正比。大量实验表明,对于所有可能的纳米相形状,其摩尔吉布斯能与其特征尺寸(如纳米球的半径、纳米立方体的边长或薄膜的厚度)成反比。然而,Kelvin(基于曲率)和Searcy(基于dA/dV)的方法所得结果与实验数据存
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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SF6分解产生的有毒气体(H2S、SO2、SO2F2)在Pt修饰的Janus SnSSe单层上的吸附机制:基于密度泛函理论的研究
本研究利用密度泛函理论(DFT)探讨了经过铂(Pt)修饰的Janus SnSSe单层结构对六氟化硫(SF6)分解气体(H2S、SO2和SO2F2)的传感能力。研究结果表明,在SnSSe单层的硫(S)端或硒(Se)端引入铂原子后,材料的吸附强度和结构稳定性均显著提高。通过分析吸附能量、吸附距离、电荷密度、态密度、轨道相互作用、恢复时间、灵敏度和功函数等参数,全面研究了不同气体-基底系统下的吸附行为和传感机制。实验发现,未经修饰的SnSSe单层仅表现出物理吸附作用,无法检测到这三种目标气体;而经过铂修饰的SnSSe单层则显著增强了气体吸附能力。在硫表面上,H2S、SO2和SO2F2的吸附能量分别为
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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聚丙烯酰胺在高岭石及腐殖酸-高岭石复合物上的吸附原子机制:实验与分子动力学研究
聚丙烯酰胺(PAM)在土壤改良中得到了广泛应用。它与土壤中的粘土矿物和有机质的相互作用影响着许多物理化学和生物化学过程,包括碳循环。然而,PAM在土壤中的环境行为及其背后的机制尚未完全明了。本研究结合了分子动力学(MD)模拟和一系列实验技术,研究了PAM与高岭石以及腐殖酸(HA)-高岭石(HA-Kao)复合物之间的相互作用,从原子层面阐明了PAM在高岭石和HA-Kao复合物上的吸附机制。吸附实验表明,HA-Kao复合物对PAM的吸附能力比单独的高岭石高8.51%;分子动力学模拟结果也显示,PAM吸附在HA-Kao复合物上的相互作用能比单独吸附在高岭石上的相互作用能高6.23%,这表明HA-Ka
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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掺铁的TiO2中空纳米球作为光响应型过氧化物酶类似纳米酶,用于食品和环境中的d-青霉胺的比色和荧光双重模式检测
开发具有集成活性和稳定性的光响应纳米酶对于食品安全和环境保护中的高灵敏度和高精度检测具有重要意义。在此,我们基于掺铁的TiO2纳米球开发了一种双模式(比色和荧光)传感器,用于检测d-青霉胺(D-PA)。Fe-TiO2独特的空心结构提供了较大的表面积和丰富的氧空位,同时促进了快速的Fe(II)/Fe(III)循环,从而增强了类似过氧化物酶(POD)的活性。在光照下,Fe-TiO2促进了大量活性氧的生成,这些活性氧将TMB氧化为蓝色oxTMB。此外,Fukui指数和反应动力学试验表明,该检测机制主要基于D-PA的抗氧化效应和氧化还原活性。所提出的传感器在牛奶、自来水和胎牛血清中的检测限(LODs)
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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综述:为能源“劈开海洋”:海水电解催化剂稳定性的最新进展
全球淡水资源的短缺促使研究人员重视海水电解技术,以实现大规模的绿色氢气生产。海水是一种丰富的资源,可以通过电解过程生成氢气。这对于基于氢气和碳中和的经济体系具有重要意义。此外,通过分解海水来生产氢气有助于减少温室气体排放并解决能源危机。目前,在新兴的高性能海水电解催化剂领域已经取得了显著进展,这些催化剂包括贵金属、合金、金属过渡金属、氧化物、碳化物、氮化物和磷化物等。人们提出了多种创新方法来开发适用于海水氢气生产的高稳定性金属基催化剂。本文系统地探讨了未来研究的方向和前景,以提升海水电解系统与技术的实际应用效果。文章总结了当前在提高海水电解催化剂稳定性方面所取得的进展,包括开发新型催化剂材料(
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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超扩散和非超扩散三硅氧烷表面活性剂的中子反射测量
这项研究探讨了两种具有相似化学结构的三硅氧烷(TSO)表面活性剂在固液界面的行为,其中一种具有超润湿性(superspreading),而另一种则不具备。通过使用中子反射率(Neutron Reflectivity, NR)技术,研究人员深入分析了这些表面活性剂在界面处的分子组织情况,并试图揭示其润湿行为背后的分子机制。这些表面活性剂在农业中具有重要应用,特别是在降低喷洒量的同时实现植物叶片的快速和均匀润湿,从而提高活性成分的渗透效率。然而,超润湿现象的机制仍存在争议,因此有必要从分子尺度上研究其在润湿过程中的行为。### 分子结构与润湿行为表面活性剂的润湿能力与其分子结构密切相关。研究中提到
来源:Langmuir
时间:2025-11-21
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基于左旋戊二酸供体的深共晶溶剂在二氯甲烷吸收中的环境可持续性
以左旋戊烯酸(LEV)为原料的深共晶溶剂(DESs)在吸收二氯甲烷(DCM)方面表现出优异的性能。为了评估这些溶剂的环保性和可持续性,研究人员进行了从摇篮到坟墓的生命周期评估(LCA),以分析这些溶剂的制备过程及其在DCM吸收中的应用。研究将它们与常用的基于氯化胆碱(ChCl)的DESs、有机吸收剂三乙二醇(TEG)以及离子液体[BMIM][SCN]进行了对比。结果表明,生产过程是环境影响的主要决定因素,这凸显了选择使用环保原料和简化合成路径的吸收剂的重要性。在所有评估的选项中,考虑到合成复杂性、吸收效率和能源需求等因素,TEAC-LEV被认定为最环保的选择。敏感性分析表明,溶剂回收是影响环境
来源:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
时间:2025-11-21
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含有木质素的纤维素纳米纤维增强PVA/MXene水凝胶:兼具韧性和导电性,实现耐用可穿戴传感器
导电水凝胶(CHs)在人工智能和数字医疗领域的柔性电子应用中具有巨大潜力,但它们仍缺乏机械耐久性和长期稳定性。本研究采用含有木质素的可持续纤维素纳米纤维(LCNFs),通过一种简单的“一锅法”工艺(简称为P(LxMy)z),增强了聚(乙烯醇)(PVA)/过渡金属碳化物和氮化物(MXene)水凝胶的性能。由于木质素上具有刚性和极性的酚羟基,LCNFs与PVA和MXene形成了密集的氢键,有效分散了外部应力,使复合水凝胶具备了优异的机械性能(拉伸强度约为1.55 MPa,韧性约为2.85 MJ m–3)、导电性(约为0.13 S m–1)、稳定性以及生物相容性。综合这些特性,P(LxMy)z水凝胶
来源:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
时间:2025-11-21
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离子聚合物嵌入多孔碳纳米笼中,用于在常压下增强二氧化碳向环状碳酸盐的化学转化
由于碳材料具有较高的比表面积和有利的物理化学性质,它们被广泛用于二氧化碳(CO2)的吸附和催化。在这项研究中,采用苯作为碳前驱体,MgO纳米颗粒作为牺牲模板,通过化学气相沉积(CVD)方法制备了中空碳纳米笼(hCNC)。随后,将羟基功能化的离子聚合物(PILs–OH)原位引入hCNC中,制备了用于CO2转化的异相PILs–OH@hCNC催化剂。所得的PILs–OH@hCNC-55催化剂表现出显著增强的比表面积(282 m2·g–1,而PILs–OH的比表面积为5 m2·g–1),这有助于提高活性位点的暴露程度。该催化剂在常压下、90°C条件下有效促进了CO2与多种环氧物的环加成反应,产率高达9
来源:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
时间:2025-11-21
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利用柔性独立非贵金属电极实现氟苯尼考的快速电化学脱卤反应
原子氢(H*)是一种高反应性但寿命极短的中间体,它在间接电还原过程中产生,能够有效断裂碳-卤素(C–X)键,从而促进废水的脱卤和解毒。然而,H*的生成仍然严重依赖于贵金属催化剂,而纳米颗粒催化剂在实际应用中存在不可避免的局限性。在这项研究中,成功合成了无粘合剂的钴基(Co)碳纳米纤维电极。该电极具有柔韧性和独立性,表现出优异的机械强度,可以直接作为流动电池中的阴极进行实际应用。在2.5 mA·cm–2的电流密度和10 mL/min的流速下,氟苯尼考(FLO,初始浓度为10 mg·L–1)被完全去除,降解速率为0.086 min–1。FLO可以在单次通过流模式下被完全去除,几乎100%的氯离子(
来源:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
时间:2025-11-21
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基于壳聚糖的粘合剂,用于制备具有优异界面结合性能和阻燃性的有机-无机混合木材复合材料
在这项研究中,开发了一种基于界面工程改性的阻燃功能性木质复合材料,旨在满足建筑物对防火保护的需求,并解决传统木质复合材料存在的问题,如易燃性和粘合剂释放甲醛的问题。通过物理化学协同交联方法,将植酸溶解壳聚糖(CS)、甘油三缩甘油醚(GTE)和原位聚合聚丙烯酰胺制备了一种具有优异粘合性能和阻燃特性的壳聚糖基粘合剂(CPG),形成了相互渗透的缠结结构。同时,通过浸渍硅酸钠(SS)和氢氧化铝(AH)对木质基材进行改性以增强阻燃效果,并使用APTES对木质表面进行接枝处理,从而在粘合剂和木质基材之间形成反应位点。CPG粘合剂通过形成三维互穿网络结构和良好的木质粘合界面,表现出优异的内聚强度和耐水性。胶
来源:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
时间:2025-11-21
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用于锂金属电池隔膜的氧化石墨烯超声喷雾涂层
本研究探讨了在锂金属电池中使用氧化石墨烯(GO)涂层对聚丙烯(PP)隔膜的影响,以有效抑制锂枝晶的生长。通过超声喷雾涂层技术,GO被均匀地涂覆在PP隔膜表面,不仅提升了隔膜的性能,还显著增强了电池的安全性和稳定性。在实际应用中,锂枝晶的无序生长可能导致内部短路,从而严重降低电池的使用寿命和安全性。因此,开发一种能有效抑制枝晶形成的隔膜表面改性方法成为锂金属电池研究的重要方向之一。目前,商用的聚烯烃隔膜(如PP)存在一些固有的缺点,包括电解液润湿性差、极性低以及孔隙率有限,这些因素导致了较差的离子导电性(0.5–0.9 mS cm⁻¹)和较低的锂离子迁移数(0.3–0.4)。这些问题不仅增加了电
来源:Chem & Bio Engineering
时间:2025-11-21