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通过CO2吸附等温线和分子模拟预测CHA沸石中的焦炭沉积
分子筛在石油和石化工业中的催化与吸附过程中,常因焦炭沉积而逐渐失活。本研究提出了一种利用二氧化碳吸附等温线与分子模拟模型相结合的方法,以更全面地解析焦炭沉积对分子筛性能的影响。通过构建具有多种阳离子混合的天然沸石CHA的分子模型,并结合实验数据进行验证,研究团队成功开发了一个能够预测焦炭沉积与失活关系的模拟框架。这一方法不仅为工业应用提供了新的视角,还揭示了焦炭沉积的微观机制,从而为分子筛的再生和性能优化提供了理论依据。在实际工业操作中,分子筛通常用于天然气脱水,这一过程通过温度切换吸附(TSA)技术实现。然而,随着操作时间的延长,较重的碳氢化合物(如C4+)会在分子筛中逐渐沉积,导致其吸附性
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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非溶剂法合成手性取代的N-苯亚基苯胺亚胺:X射线结构与密度泛函理论(DFT)研究
这项研究深入探讨了五种具有手性取代基的N-苯基醛胺(I–V)的合成与性质,从实验和理论两个角度全面分析了它们的结构、电子特性以及光学行为。通过采用溶剂自由的机械化学方法,成功实现了高产率的合成,并利用多种物理化学分析手段对这些化合物进行了表征。实验数据与理论计算相结合,不仅揭示了卤素取代对分子结构和光谱特性的影响,还进一步阐明了这些分子在电子结构、电荷转移能力和手性光学活性方面的调控机制。这种综合性的研究方法为未来设计基于咪唑的光电材料和功能手性材料提供了重要的理论依据和实践指导。首先,合成方法采用了绿色化学理念,避免了传统方法中对溶剂的依赖,使得反应过程更加环保和高效。合成过程中,通过机械能
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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CO、CO2和CH4在M-MOF-74(M = Mg、Zn、Cu)上的计算机模拟吸附研究
金属-有机框架(MOFs)是一种具有高度有序结构的多孔材料,由金属离子与有机配体结合而成。这类材料因其独特的结构特点,如高孔隙率、大比表面积和可调节的孔道结构,被广泛应用于气体存储、吸附、分离、催化、传感和药物输送等多个领域。在众多MOFs中,M-MOF-74系列因其优异的吸附性能而备受关注,该系列中的M代表金属元素,如Mg、Zn和Cu。这些材料通常具有规则的六边形孔道,孔径约为12 Å,并且其表面存在开放金属位点,使得其在吸附性能上具有显著优势。本研究利用密度泛函理论(DFT)结合Gaussian 09和Quantum ESPRESSO软件包,对M-MOF-74系列在CO、CO₂和CH₄等碳
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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磷酸酯钙盐颗粒在模拟体液(添加碱性磷酸酶)作用下的结构变化
钙盐与磷酸酯结合形成的化合物(SCPEs)在人工骨材料的研究中展现出巨大的潜力。这些材料因其在生理环境中能够通过碱性磷酸酶(ALP)的酶促作用转化为羟基磷灰石(HAp)而受到关注。HAp是生物活性材料的重要组成部分,因其能够直接与活体骨结合,促进骨组织再生。然而,传统的钙磷酸盐陶瓷虽然具有良好的生物活性,但其机械性能不如天然骨,容易在体内发生降解,这限制了其在长期植入材料中的应用。因此,科学家们正在探索新型的生物响应材料,以增强其生物活性并改善其机械性能。本研究采用了一种新的方法,即使用压缩成的粉末颗粒(称为“pellets”)来研究SCPEs在模拟体液(SBF)和添加了ALP的SBF(SBF
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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经过氧化改性的CuOx材料用于提升自旋-轨道扭矩效率
在现代电子技术的快速发展背景下,自旋轨道扭矩(Spin–Orbit Torque, SOT)作为实现磁化方向电控的关键机制,正成为磁性存储、自旋电子器件等领域的研究热点。SOT能够在无需外部磁场的情况下,通过电流诱导的自旋电流实现对磁性材料的操控,为高性能、低功耗、非易失性存储器如SOT-MRAM提供了新的技术路径。这种技术不仅提升了器件的响应速度和能效,也为人工智能加速器、神经形态计算系统等新兴应用提供了潜在的支持。然而,尽管SOT在理论和应用层面展现出巨大潜力,其实际性能仍受限于一些关键因素,如材料选择、界面工程以及电流传输效率等。本研究的重点是通过引入氧化铜(CuOx)层作为轨道电流源,
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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用于芳香烃生物修复的高性能微生物燃料电池:利用独特的红树林来源的产电菌群
微生物电化学系统(MFCs)在环境治理和可再生能源开发方面展现出了巨大的潜力。随着工业化和城市化的迅速发展,环境中的污染物日益增多,特别是芳香烃类化合物如苯,其具有极强的毒性、致突变性和致癌性,对生态系统和人类健康构成了严重威胁。传统的污染治理技术往往需要大量能源和复杂设备,而MFCs则提供了一种既能够高效处理污染物又能产生电能的生物技术。本研究的目标是开发一种新型的电活性微生物共生体,来源于巴西圣埃斯皮里图州的红树林沉积物,以提升MFC在能源生成和芳香化合物降解方面的性能。### 微生物共生体的构建与性能评估本研究中,构建的双室MFC采用了碳纤维刷作为阳极材料,其连接至钛棒,并通过1000
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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基于仿生微结构的超灵敏可穿戴设备,用于监测人体生理活动
超灵敏的柔性压力传感器对于健康监测和智能医疗设备至关重要,但传统的提高灵敏度的方法(如光刻技术和3D打印)成本高昂,不适合大规模生产。在这项研究中,我们设计了一种受蝴蝶翅膀微结构启发的可穿戴压力传感器,其灵敏度达到了12.99 kPa–1。具体而言,我们开发了一种简单且成本低廉的制造方法,利用蝴蝶翅膀的微结构作为模板,制备出类似瓷砖的仿生微结构。有限元分析(FEA)模拟表明,这种仿生微结构能够显著减小敏感层与底部电极之间的初始接触面积,从而在外部刺激下大幅放大接触面积的变化率,进而提升传感器的灵敏度。在此基础上,我们使用这种柔性压力传感器制造了一种无线可穿戴设备。该设备在监测多种人体生理活动方
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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制备pH值对高效烟尘氧化的影响:K-OMS-2的动力学视角
K-OMS-2,一种具有隧道结构的二氧化锰材料,因其在催化炭黑氧化反应中的高效性而受到广泛关注。这种材料的高氧化还原能力和氧迁移特性使其成为一种有前景的催化剂。本研究探讨了合成过程中pH值对K-OMS-2材料的物理化学性质及其催化性能的影响。通过采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)等多种表征技术,对在pH值为3和5条件下合成的两种样品进行了详细分析。研究结果表明,pH5样品表现出更高的结晶度、更高的Mn³⁺/Mn⁴⁺比例(0.41)以及更高的吸附氧与晶格氧的比值(0.86),这些特征表明其氧
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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亚甲基交联聚(联苯哌啶鎓)阴离子交换膜:提高碱性稳定性及在水电解应用中的性能
本研究开发了一种通过亚甲基交联的聚(联苯哌啶)阴离子交换膜(AEM),旨在克服碱性水电解应用中存在的成本、耐用性和性能方面的关键限制。所采用的交联策略消除了对昂贵含β-质子交联剂的需求,同时显著提高了膜的尺寸稳定性和碱性稳定性。通过对交联密度的系统研究,发现经过优化的10%交联季铵化聚(联苯哌啶)(10XQPBP)膜在80°C、2 M KOH溶液中3024小时后仅降解15.22%,表现出优异的耐碱性,这比未交联的同类膜有了显著提升。该膜具有优异的离子传输性能,在100°C时的氢氧根离子电导率为132.9 mS/cm,是商用FAA-3–50膜的三倍。在零间隙水电解配置中的电化学性能验证表明,该膜
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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基于异构咪唑吡啶结构的NHC配体:在PEPPSI型钯配合物中,具有电子供体功能的远程NHC配体展现出更强的催化活性
近年来,随着化学领域的不断进步,金属配合物中的N-杂环卡宾(NHC)配体展现出广泛的应用潜力。这些配体因其独特的电子特性而受到关注,特别是在催化反应中表现出优异的性能。本研究致力于开发和表征一系列基于咪唑并吡啶的NHC配体,并探索其在不同配位模式下的电子供体能力与催化性能。通过对合成、结构、光谱和计算分析,研究揭示了这些配体在催化反应中的作用机制,并为未来催化剂设计提供了新的思路。### NHC配体的多样性与电子特性NHC配体通常分为三种类型:正常、异常和远程。这些配体在电子供体能力上存在显著差异,直接影响其在催化体系中的表现。正常NHC配体通常由咪唑环结构组成,其供体能力较强,但受限于配位位
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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干氧化对介孔混合结构光学响应和形态的影响
本研究通过实验与理论相结合的方法,深入探讨了由多孔硅(PS)和热氧化多孔Si–SiO₂构成的周期性和准周期性混合光子结构。这些结构的设计基于斐波那契序列,并嵌入在非对称布拉格镜之间,采用电化学刻蚀技术在p型(100)方向的硅片上制备,硅片具有不同的掺杂水平(P⁺和P++)。为了稳定多孔网络并使PS转化为坚固的Si–SiO₂混合基质,采用了两步干氧化工艺(350 °C和800 °C)。扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)分析表明,硅片的掺杂水平显著影响结构的形态、氧化生长以及硅保留程度。P⁺基结构在氧化后表现出更光滑的表面和更高的硅含量。光学透射光谱显示,氧化会导致局部缺陷模式
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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核酸/MoS2界面处的电荷调制:基于时间电流法的二维材料生物传感研究洞察
本研究聚焦于金属离子与核酸在二硫化钼(MoS₂)界面处的电荷调控机制,旨在揭示这些电荷特性在构建基于吸附的核酸检测平台中的关键作用。通过使用恒电流库仑法(chronocoulometry)对核酸/MoS₂界面的电荷进行测量,我们发现电荷变化受到金属离子种类、核酸骨架化学性质、链构象以及非特异性吸附等多重因素的影响。这些因素可能对电荷传递过程产生显著的电化学效应,进而影响传感器的灵敏度和特异性。本研究的结果为开发更可靠的基于二维材料的核酸传感器提供了理论依据和实验支持。MoS₂作为一种具有可调带隙的半导体过渡金属二硫化物,因其独特的物理和化学性质,在电化学生物传感领域展现出广阔的应用前景。特别是
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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抗念珠菌多花蔷薇(Polycladia myrica)及其介导的铁纳米粒子的特性分析及酚类成分研究,并通过P53通路评估其抗氧化、抗阿尔茨海默病、催化降解和抗癌活性
铁纳米颗粒(FeNPs)作为一种具有广泛生物活性的纳米材料,近年来因其在药物输送、疾病治疗和环境治理等方面的潜力而受到广泛关注。本研究利用一种名为*Polycladia myrica*的藻类提取物,通过绿色合成方法制备了铁纳米颗粒(PFeNPs),并对其在糖尿病、阿尔茨海默病、癌症治疗以及抗真菌作用等方面进行了系统评估。这一研究不仅为纳米材料的可持续合成提供了新的思路,也为多功能纳米药物的开发提供了理论依据和实验支持。### 一、绿色合成铁纳米颗粒的背景与优势传统合成纳米材料的方法通常需要高温、高压和有毒化学试剂,这不仅对环境造成污染,也增加了生产成本。相比之下,绿色合成方法在常温下进行,利用
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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综述:超薄柔软可穿戴传感器材料与结构:当前趋势与前景综述
近年来,超薄可穿戴传感器在健康和性能监测领域取得了显著进展,为下一代生物医学应用提供了全新的平台。这些传感器通过与人体皮肤的紧密贴合,能够实时感知生理和生化信号,其性能依赖于皮肤-传感器界面的电物理和电化学响应。与传统刚性金属电子器件相比,超薄、超柔软的传感材料可以无缝贴合皮肤的复杂表面纹理,并在动态变形过程中保持稳定的信号采集。这种高度的柔韧性和适应性,使得超薄可穿戴设备能够实现长时间、无创、无干扰的健康监测,适用于多种生物医学场景,如心血管、神经、肌肉和呼吸系统的监测。超薄可穿戴传感器的核心优势在于其能够实现与皮肤的高度贴合,从而减少界面阻抗,提高信号传输的稳定性。传统厚传感器往往与皮肤形
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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含有弯曲芳香冠烷烃单元的光致变色二乙烯基化合物
近年来,有机光致变色分子因其在光照下可逆地改变颜色而备受关注,尤其是在有机化学和材料科学领域。光致变色二芳基乙烯(DAEs)由于其优异的可逆性、高耐疲劳性和良好的热稳定性而成为研究热点。光致变色反应通常涉及6π电子环化,将六烯基团转化为环己二烯环,生成两个新的sp³碳原子。这一过程也会使芳香环转变为非芳香结构,从而降低闭合形式的稳定性。为了解决这一问题,通过优化开环形式的芳香稳定能,可以合理地提高闭合形式的热稳定性。尽管大多数DAEs采用五元杂芳环,使它们表现出P型光致变色特性,但在光照下可逆,而在热作用下不可逆,这一概念激发了多种结构修饰,尤其是芳香部分的调整,并促使人们尝试将DAE结构扩展
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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由Christiansen效应诱导的乙烯胺-二丙烯酸酯基多孔聚合物-甲苯体系的着色:通过聚合物网络的分子设计实现颜色控制
本研究聚焦于通过一种名为aza-Michael加成反应的化学方法,合成具有多孔结构和光学响应特性的聚合物材料。aza-Michael加成反应是一种在有机化学中广泛应用的反应类型,尤其适用于胺类化合物的合成。该反应通常发生在一级或二级胺基与活化的双键之间,能够有效地构建大分子骨架或对已有聚合物材料进行后功能化修饰。在本研究中,通过将不同种类的多胺化合物(如二乙撑三胺DETA、三乙撑四胺TETA、四乙撑五胺TEPA和五乙撑六胺PEHA)与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)进行反应,成功制备出具有多孔结构的聚合物材料。这些材料在乙醇中反应,形成具有特定结构的多孔网络,并且在某些情况下表现出显著的颜色变
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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克服固态电池中硅-固态电解质界面处的化学机械不稳定性
硅作为锂离子电池负极材料,因其高理论容量和低锂化电位而备受青睐。然而,在固态电池(SSBs)中,实现高面积容量面临诸多挑战,主要源于其电子和离子导电性较差,以及在硅与固态电解质(SE)界面处的化学-机械不稳定性。为了解决这些问题,本文提出了一种新型复合负极材料,该材料由部分氟化的石墨烯(FG)包裹的纳米硅粉末(Si-FG)与硫化物固态电解质(Li6PS5Cl,简称LPSCl)构成。研究通过X射线光电子能谱(XPS)和聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)以及电化学阻抗谱(EIS)分析,证实了Si-FG-LPSCl复合负极在界面处形成了富含LiF的固态电解质界面(SEI),从而有效防止了S
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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表面激活键合SiC/SiC界面的演化机制与热传输特性
用于高功率碳化硅(SiC)功率器件的驱动控制芯片依赖于基于硅的CMOS工艺,这导致了寄生效应和热管理瓶颈。针对SiC表面活化键合(SAB)的纳米过渡层的可定制设计展现了显著的应用价值。然而,目前的SAB研究主要集中在特定材料组合的工艺验证上,缺乏对表面活化键合设计原理的理解。实验结果表明,在控制键合界面时,溅射沉积时间比氩原子轰击时间起着更为关键的作用。在溅射沉积的初期阶段,沉积层的密度较低,从而导致界面较厚且性能较差。随着时间的推移,沉积层逐渐致密化,最终形成Fe单晶界面,并在Fe与SiC之间建立原子级别的键合。分子动力学模拟证实了SiC/Fe/SiC界面处的断裂机制,断裂发生在Fe过渡层内
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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拉曼成像作为一种研究工具,用于探究桑托斯盆地阿普蒂安阶巴拉维拉哈组(Aptian Barra Velha Formation)盐前碳酸盐储层中类二氧化硅球状结构的起源
### 解读:有机质填充的硅质球形结构及其在巴拉韦尔哈组中的意义在地质学与地球化学领域,硅化现象是研究沉积岩演化过程中非常重要的一个方面。特别是在碳酸盐沉积物中,硅质替代(silicification)指的是硅取代碳酸盐矿物的过程,通常与热液流体有关。这种现象不仅影响岩石的物理性质,还可能为识别古代微生物活动提供关键线索。本文探讨了巴西圣托斯盆地巴拉韦尔哈组(Barra Velha Formation, BVF)中硅质球形结构的形成机制及其对有机质保存的影响,为理解这类结构的成因和地球化学意义提供了新的视角。#### 硅质球形结构的特征与形成机制硅质球形结构在BVF中广泛存在,其形态多样,包括
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24
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长距离高pH质子通道促进了含铜亚硝酸盐还原酶中的亚硝酸盐还原反应
铜含有硝酸盐还原酶(CuNiR)是生物脱氮过程中的关键酶之一,其主要功能是催化硝酸盐(NO₂⁻)转化为一氧化氮(NO)。这一反应过程对于维持生态系统的氮循环至关重要,尤其是在减少环境中的氮污染方面。然而,CuNiR催化的硝酸盐还原过程中,第二个质子化步骤的质子转移(PT)和电子转移(ET)机制仍然存在许多未解之谜。本研究通过采用双层量子力学/分子力学(QM1/QM2)方法,系统地分析了该酶在两个远程质子通道中的PT与ET机制,揭示了其在生物脱氮中的核心作用。### 氮循环与CuNiR的生物学意义氮循环是自然界中维持无机氮和有机氮平衡的重要过程,包括固氮和脱氮两个主要环节。固氮微生物能够将大气中
来源:ACS Omega
时间:2025-10-24