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设计一种基于共价有机框架的II型异质结,以增强光催化过氧化氢(H2O2)的合成效率
摘要尽管基于共价有机框架(COF)的光催化剂在可见光驱动的过氧化氢(H₂O₂)生产方面表现出优势,但提高光生载流子的传输效率以增强整体H₂O₂产量仍然具有挑战性。本研究利用2,4,6-三甲酰氟苯葡萄糖醇(Tp)与对苯二胺(Pa)和3,6-吡啶二胺(Dz)之间的席夫碱反应,构建了一种COF/COF II型异质结TpPa/TpDz。在纯水中,TpPa/TpDz的光催化H₂O₂产率为24.42 mmol g⁻¹ h⁻¹,在类似条件下其性能优于其他有机材料基光催化剂。机理研究表明,II型异质结中最高占据轨道和最低未占据轨道的几乎完全分离使得光生载流子能够高效且定向地传输,从而实现了高效的H₂O₂合成。
来源:Nature Synthesis
时间:2025-09-25
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电激活双亲和膜,用于高效去除饮用水中的全氟和多氟烷基物质
摘要为符合美国环境保护署的规定,从饮用水中去除浓度为纳克每升(ng l⁻¹)的多氟烷基物质(PFASs)仍然具有挑战性。在此,我们开发了一种电激活亲和驱动膜(ADM),该膜通过选择性地将小离子(Cl⁻)和大型两亲分子(二辛基磺基琥酸盐)固定在聚吡咯层上来实现双重结合功能。通过瞬时电激活,该膜能够有效降低自来水和地表水中多种PFASs的浓度,使其降至低于监管阈值的范围(例如200 ng l⁻¹)。这种卓越的分离性能源于疏水作用、静电作用以及过滤模式下的强制对流效应的协同作用。在为期三个月的长期运行中,该膜表现出极高的去除效率,能够几乎完全去除水中的全氟辛酸,最大有效通量为288 l m⁻² h⁻
来源:Nature Water
时间:2025-09-25
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基于香蕉假茎生物质的聚乙烯亚胺改性生物吸附剂在环境修复和食品分析中的应用
在当今环保和食品安全日益受到关注的时代,开发高效、低成本且可持续的吸附材料已成为一个重要的研究方向。本文研究了从香蕉伪茎(BPC)制备生物吸附剂的多种方法,并对其在去除合成染料Direct Blue 86(DB86)以及用于固相萃取(SPE)以检测加工肉制品中的亚硝酸盐的性能进行了评估。研究采用了一种新颖的策略,即在不使用有毒交联剂的情况下,通过氧化预处理和聚合物功能化来提高吸附效率,从而在环境治理和食品分析两个领域展现出广泛的应用前景。### 香蕉伪茎:一种丰富的农业废弃物香蕉是一种全球广泛种植的水果,其年产量约为1.35亿吨,位居世界第二。然而,香蕉果仅占植物总生物质的12%,其余88%则
来源:Advanced Sustainable Systems
时间:2025-09-25
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基于角度分辨的价带光电子能谱的能带偏移
在现代量子器件的构建过程中,半导体表面和界面处的导带(Conduction Band, CB)偏移量ϕ₀是至关重要的参数之一。它不仅决定了半导体与金属或超导材料之间界面处的能带对齐情况,还直接影响着量子阱深度和相关电子态的分布。在涉及拓扑超导性、约瑟夫森二极管、量子比特等关键应用中,准确的ϕ₀值对于理解材料的电子行为以及优化器件性能具有决定性意义。然而,由于金属覆盖层的存在,传统的磁输运方法难以直接探测到埋藏在半导体界面下的二维电子气(2DEG)。因此,科学家们一直在探索更精确的手段来确定这一参数。近年来,一种基于角分辨光电子能谱(Angle-Resolved Photoemission Sp
来源:Advanced Materials Interfaces
时间:2025-09-25
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铜(Cu)和Cu-30Ni合金作为高接触表面的抗病毒材料:在频繁清洁的模拟公共环境中的有效性
这项研究探讨了铜和铜镍合金(Cu-30Ni)在日常清洁过程中是否能够保持其抗病毒效果。铜表面的抗病毒特性主要归因于其能够释放出可溶性铜离子,如Cu⁺,这些离子通过电化学腐蚀过程进入周围环境,进而对病毒产生灭活作用。研究还分析了不同消毒剂(如戊二醛和次氯酸钠)对铜和铜镍合金表面的影响,特别是在人工汗液环境中的表现。结果表明,铜在30分钟和60分钟内对病毒的灭活率达到50%,而铜镍合金在70分钟和80分钟才达到相同的灭活率。这说明虽然铜镍合金在抗腐蚀和保持表面光洁方面表现更优,但其抗病毒效果却相对较慢。此外,研究还发现,铜和铜镍合金在不同消毒剂溶液中会形成不同的腐蚀产物,其中铜的腐蚀产物主要为Cu
来源:Advanced Materials Interfaces
时间:2025-09-25
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通过金催化的环化与重排反应合成官能化环醚
摘要 环醚是天然产物和药物中常见的结构单元,其高效合成在有机合成领域受到了广泛关注。本文提出了一种合成方法,通过金催化的分子内环化和重排反应,将经过环醚保护的邻-炔基芳基甲醇衍生物官能化。该金催化的6-内-双环化反应生成了多种官能化的环醚;此外,这一转化过程还实现了含有O-糖苷的炔基化合物向C-糖苷衍生物的转化。 利益冲突 作者声明不存在利益冲突。
来源:Advanced Synthesis & Catalysis
时间:2025-09-25
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乙烯醚的电氧化醇基化-硫醇化反应
摘要 本文开发了一种用于乙烯醚烷氧基化-硫醇化的电氧化工艺,该工艺采用非挥发性二芳基二硫化物作为原子经济型的芳基硫源,在无氧化剂和无金属的条件下进行反应。4-(三氟甲基)吡啶被用作碱性添加剂,以抑制副反应并提高产率。具有多种结构和官能团的底物均适用于该工艺。机理实验表明,该反应的关键中间体是在阳极生成的一个芳基硫自由基。 利益冲突 作者声明不存在利益冲突。
来源:Advanced Synthesis & Catalysis
时间:2025-09-25
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综述:用于耐温水性锌离子电池的水凝胶电解质
摘要 水系锌离子电池(AZIBs)由于其成本效益、安全性提升和环保性能,已成为下一代储能设备的有力候选者。然而,传统的液态电解质在宽温度范围内的应用中常常面临诸多挑战,例如电化学稳定性窗口狭窄以及电极与电解质之间的界面不稳定问题。近年来,作为准固态电解质(QEs)的水凝胶电解质(HEs)被开发用于AZIBs,以结合液态和固态电解质的优势。本文首先系统地概述了HEs在极端温度条件下的问题,包括电解质冻结/蒸发和枝晶生长现象。随后,对近年来提出的各种改进策略进行了全面分析,这些策略旨在扩展HEs的工作温度范围。最后,本文从多维度角度探
来源:Advanced Energy Materials
时间:2025-09-25
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n型掺杂单共轭聚合物中的极化子超晶格
摘要在高掺杂水平下,多个极化子的存在涉及复杂的多体相互作用,这些相互作用显著影响各种材料的电子性质和传输特性。确定耦合的电子态和振动态的空间分布对于在微观层面上理解极化子的相互作用至关重要,但仍然是一个挑战。本文报道了在高度n掺杂的单乙烯键合聚戊并苯中电子极化子结晶成准一维极化子超晶格的过程。我们结合使用积分扫描隧道显微镜、原子力显微镜和尖端增强拉曼光谱技术,以及第一性原理密度泛函理论,来关联电子、振动和结构信息。观察到的极化子超晶格表现出不同的周期性,这取决于掺杂水平。它们的实空间极化子波函数由与周期性晶格畸变相关的电子和振动周期性调制决定,这些畸变通过原子力显微镜得以解析。由此我们可以识别
来源:Nature Nanotechnology
时间:2025-09-25
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综述:基于MXene改性的电膜系统在先进水处理中的应用:综述
水处理技术正朝着高效、可持续和智能化方向发展,而二维纳米材料MXene因其独特的物理化学性质,成为该领域的研究热点。本文系统综述了MXene在电化学膜技术中的应用进展,涵盖电容去离子(MCDI)、电渗析(ED)、反向电渗析(RED)等核心领域,并探讨了其未来发展方向。### 一、材料特性与制备技术MXene是一类由过渡金属、碳/氮元素构成的二维纳米材料,其核心结构为层状排列的金属层夹在碳/氮层之间,形成高达1012 m-2的比表面积。相较于传统石墨烯材料,MXene表面富含羟基(-OH)、氧(-O)和氟(-F)等官能团,赋予其高导电性(金属导电性)、强亲水性和可调控的离子交换能力。制备MXen
来源:Advanced Energy and Sustainability Research
时间:2025-09-25
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综述:后量子密码学:量子计算时代下的密码学解决方案综述
摘要量子计算(QC)的出现对传统密码系统构成了重大威胁,因为许多传统密码系统容易受到Shor因子分解算法和其他高效量子算法的攻击。后量子密码学(PQC)作为一个重要领域应运而生,它专注于那些被认为能够抵御量子攻击的密码技术。本文对PQC进行了全面探讨,特别关注了其四个主要类别:基于哈希的密码学(HBC)、基于编码的密码学(CBC)、基于格的密码学(LBC)以及多变量公钥密码学(MPKC)。本研究通过对Scopus数据库中2015年至2024年期间发布的3800篇与PQC相关的论文进行科学计量分析,来探讨该领域的演变和研究趋势。分析内容包括链接分析、文献共引用分析、突发事件检测以及关键词共现分析
来源:ARCHIVES OF COMPUTATIONAL METHODS IN ENGINEERING
时间:2025-09-25
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关于单向预浸层压板粘弹性压缩特性的实验与理论研究
摘要 通过自动化铺层技术制造的复合预浸料的压缩过程直接影响纤维排列和几何结构。为了研究压缩参数对单向预浸料复合材料的影响,本文提出了两种粘弹性模型。第一个模型采用可变刚度弹簧和两个麦克斯韦单元来描述层压单向预浸料在压力作用下的压缩-松弛行为;第二个模型则结合了可变刚度弹簧和两个沃伊格特单元来模拟蠕变行为。使用自动化纤维铺设技术制备了单向预浸料样品,并对其进行了不同层厚、方向、压缩次数、速度、力和材料温度条件下的压缩实验。这些实验结果影响了单向预浸料在压力作用下的力学性能。所提出的方法能够有效捕捉压缩过程中的应力和应变变化,准确描述
来源:Polymer Composites
时间:2025-09-25
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氮磷共掺杂氧化石墨烯-聚苯胺复合材料的制备及其水性环氧涂层的开发,用于提升材料的耐腐蚀性能
摘要 为了进一步提高水性环氧(WEP)复合涂料对金属的防腐保护性能,采用水热法和原位聚合法结合的方法制备了一种新型的氮磷共掺杂的氧化石墨烯-聚苯胺(NPGO-PANI)复合材料。随后,将NPGO-PANI复合材料与WEP混合,制备出用于Q235钢表面的NPGO-PANI/WEP防腐涂层。电化学测试结果显示,在0.01 Hz频率下,NPGO-PANI/WEP涂层的阻抗模量在浸泡720小时后仍保持在约10^8 Ω·cm^2,没有显著下降。此外,电位动力学极化曲线测试表明,NPGO-PANI/WEP涂层的腐蚀速率比WEP涂层低5个数量级
来源:Polymer Composites
时间:2025-09-25
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在制造约束条件下对纤维增强结构进行设计优化
摘要 高效的纤维路径规划在提升复合材料的机械性能方面起着关键作用。本研究利用水平集方法和网格动态表示(MDR)提出了一种新的纤维路径生成与优化方法。首先,在网格上定义一个参考纤维方向,然后使用水平集表示每层中的纤维网络,从而确定纤维路径。该方法被应用于解决一个优化问题——具体来说是一个最小柔度问题——通过迭代修改结构以在给定约束条件下实现最大刚度。设计过程中,关键的设计变量用于控制初始路径的位置和几何形状,并通过分析设计空间的可视化表示来识别局部和全局最优解。此外,本研究还解决了包含曲率约束的优化问题,证明了所提出方法的有效性。所
来源:Polymer Composites
时间:2025-09-25
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关于环形纬纱插入路径和张力对三维编织复合材料封闭截面接头冲击性能影响的研究
摘要 对具有封闭截面的预制件进行集成制造的需求正在迅速增长,因此亟需解决其接头强度提升的问题。本研究开发了新的环形纬纱插入路径设计方法以及一种通用的层间长度差异计算公式。采用三维梭织机,并通过“平整-编织-缩减”工艺编织了九组具有不同纬纱插入路径和张力的管状预制件。编织完成后,使用“缩减-居中-平整”方法将接头调整至中心位置,随后进行切割和固化处理。接着进行了夏比冲击试验,以收集力-位移和能量-位移曲线数据进行分析。结果表明,这两个参数均会影响接头的冲击性能。随着张力的增加,所有路径下的最终能量吸收量和失效位移最初都会增加,随后逐
来源:Polymer Composites
时间:2025-09-25
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利用竹材加工废弃物制备用于电磁干扰屏蔽的竹纤维多孔复合材料
摘要 基于植物纤维的多孔复合材料具有电磁干扰(EMI)屏蔽功能,为减轻电磁污染和塑料污染提供了一种可持续的解决方案。在本研究中,将竹子加工废弃物回收并制成竹纤维和竹炭,随后将其与水性环氧树脂结合,制备出竹纤维多孔复合材料(BPCs)。BPCs 具有密集的导电网络和丰富的孔结构,表现出高达 46.9 dB 的 EMI 屏蔽效果、45.7 dB 的吸收屏蔽效果以及超过 75% 的电磁波吸收率,优于传统的反射型 EMI 屏蔽材料。此外,BPCs 还具备优异的压缩性能和湿热稳定性,能够承受极端环境。将竹子加工废弃物转化为 BPCs 不仅实
来源:Polymer Composites
时间:2025-09-25
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一种用于CFRP复合材料梁在低速冲击下渐进损伤的新分析模型
摘要 低速冲击(LVI)对碳纤维增强聚合物(CFRP)复合结构的影响在航空航天和汽车工业中是一个关键问题,因为这种冲击可能会在复合材料内部造成损伤,而在外部几乎看不到明显的痕迹。本研究提出了一种简化但强大的分析模型——质量-弹簧模型,能够准确预测复合材料梁在低速冲击条件下的力学响应。该模型通过逐步降低刚度来模拟从初始接触到最后失效的损伤过程。模型采用单自由度公式,并通过两个关键参数来表征损伤:损伤系数和损伤位移阈值。实验中使用落锤冲击机对CFRP梁进行了能量范围为2至20焦耳的冲击测试。该模型通过能量-时间和力-时间曲线进行了校准
来源:Polymer Composites
时间:2025-09-25
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埃及尼罗河三角洲东南部古布巴斯蒂斯(Tell Basta)定居点的古环境重建
在古代埃及,尼罗河三角洲的地理特征对人类定居和城市发展的选择产生了深远的影响。从考古研究的角度来看,古巴斯塔(Bubastis)这座城市位于东南部的尼罗河三角洲,其历史可以追溯到公元前3250年,经历了超过三千年的发展,直到公元200年左右在罗马统治下逐渐衰落。然而,关于这座城市东部区域的考古研究仍存在许多未解之谜,这一区域长期以来被认为是城市的主要居住区,但其地形和地貌的演变尚未被全面揭示。本研究通过综合运用地质考古学方法,首次对古巴斯塔东部地区的全新世景观和定居历史进行了区域性的重建,为理解该地区的人地关系提供了新的视角。研究中采用了一系列非侵入性的地质探测技术,包括钻探、电法电阻率成像(
来源:Geoarchaeology
时间:2025-09-25
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利用生物基或生物质材料提高沙质毛细屏障蓄水能力的实验研究
在土壤水分管理与环境保护领域,研究人员对传统的毛细屏障结构进行了深入探讨,旨在提升其在半湿润到湿润地区的表现。毛细屏障(Capillary Barrier, CB)是一种由细粒层覆盖在粗粒层之上的工程结构,其主要功能是通过不同渗透率的层间差异,限制水分向粗粒层的渗透,从而在细粒层中实现水分的储存、滞留或引导。然而,在半湿润和湿润地区,传统两层结构的毛细屏障在面对较大的降雨量时,其水存储性能往往表现不佳。因此,本研究探索了在细粒层中掺入硅藻土、小麦秸秆和花生壳等材料对毛细屏障性能的改善效果。实验结果显示,掺入这些材料后,毛细屏障的水存储能力显著提升。其中,硅藻土作为改良材料表现最为突出,其改善效
来源:Vadose Zone Journa
时间:2025-09-25
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腐殖酸胶体在饱和多孔介质中的沉积与释放
本研究聚焦于土壤有机胶体中关键成分——腐殖酸(HA)在饱和石英砂中的沉积与释放机制。通过柱实验结合理论模型,我们系统地分析了HA在不同化学条件和水动力条件下在多孔介质中的传输行为。HA作为土壤有机质(SOM)的重要组成部分,在碳循环和土壤健康维持中扮演着关键角色。其复杂的分子结构和丰富的官能团(如羧基、酚基)使其能够动态响应环境中的离子强度(IS)和pH值变化,从而影响其胶体稳定性和迁移能力。研究结果表明,高离子强度、小介质粒径以及低流速均显著增强了HA胶体在石英砂中的沉积。特别地,一个顺序的阳离子交换过程(即先将Ca²⁺替换为Na⁺,再通过去离子水(DI)降低离子强度)能够诱导HA胶体的大量
来源:Vadose Zone Journa
时间:2025-09-25