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Precise phase adjustment and antibacterial property of copper sulfide particles in confined mesoporous silica nanoreactor

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Particuology 2024年第2期85卷 113-121页

作者： Shiyu Xu Jinyong Wu Zhongzhen Ren dechao niu Low Dimensional Materials Chemistry Laboratory Key Laboratory for Ultrafine Materials of Ministry of EducationFrontier Science Center of the Materials Biology and Dynamic ChemistryShanghai Engineering Research Center of Hierarchical NanomaterialsSchool of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai200237China

Bacteria-caused wound infection greatly threatens human health,thus developing an efficient and safe antibacterial agent without drug resistance is still a great challenge.Herein,a confined vulcanization strategy is proposed to construct copper sulfides-loaded dual-mesoporous silica nanospheres(Cux-Sy@DMSNs)with various crystal phases for reactive oxygen species(ROS)-mediated and photothermal antibacterial application.With the pore confinement of DMSNs,the crystal phases of copper sulfides including CuS,Cu_(9)S_(5)and Cui.96S can be easily controlled by changing the vulcanization temperature.The relationships between the crystal phases and photothermal properties as well as peroxidase-like activity of copper sulfides were systematically investigated.Results show that the obtained CuS@DMSNs exhibited higher photothermal ability with remarkable photothermal conversion efficiency of 36.86%in the second near-infrared region(NIR-II)and better peroxidase-like activity,compared to those of Cu_(9)S_(5)@DMSNs and Cu_(1.96)S@DMSNs.As a result,the in vitro experiments showed the good antibacterial effect against both gram-negative E.coli and gram-positive S.aureus under 1064 nm laser irradiation and the presence of H_(2)O_(2).Besides,the CCK-8 assay indicated that CuS@p-DMSNs have minimal cytotoxicity against normal human umbilical vein endothelial cells at the ranged concentrations.Therefore,the resultant CuS@p-DMSNs could act as a promising antibacterial agent for deep wound bacterial infection treatment.

关键词： Copper sulfides Mesoporous silica Photothermal Reactive oxygen species Antibacterial agent

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Decorating ketjen black with ultra-small Mo_(2)C nanoparticles to enhance polysulfides chemisorption and redox kinetics for lithium-sulfur batteries

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Journal of Energy Chemistry 2020年第12期29卷 207-215页

作者： Nan Jiang Guangyu Jiang dechao niu Jiayi Mao Meiwan Chen Kaiyuan Li Yongsheng Li Lab of Low-Dimensional Materials Chemistry Key Laboratory for Ultrafine Materials of Ministry of Education.School of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China

The low sulfur utilization and fast capacity fading resulting from the sluggish redox reaction and abominable polysulfides shuttle greatly hinder the practical applications of lithium-sulfur(Li-S) batteries.Herein, we develop a facile "in-situ growth" method to decorate ultra-small Mo2 C nanoparticles(USMo2 C) on the surface of Ketjen Black(KB) to functionalize the commercial polypropylene(PP) separators,which can accelerate the redox kinetics of lithium polysulfides conversion and effectively increase the utilization of sulfur for Li-S batteries. Importantly, the US-Mo2 C nanoparticles have abundant sites for chemical adsorption towards polysulfides and the conductive carbon networks of KB have cross-linked pore channels, which can promote electron transport and provide physical barrier and volume expansion space for polysulfides. Due to the combined effects of the US-Mo2 C and KB, Li-S cells employing the multifunctional PP separators modified with KB/US-Mo2 C composite(KB/US-Mo2 C@PP) exhibit a high specific capacity(1212.8 mAh g^(-1) at 0.2 C), and maintain a reversible capacity of 1053.3 m Ah g^(-1) after 100 cycles.More importantly, the KB/US-Mo2 C@PP cells with higher sulfur mass loading of 4.9 mg cm^(-2) have superb areal capacity of 2.3 mAh cm^(-2). This work offers a novel and promising perspective for high-performance Li-S batteries from both the shuttle effect and the complex polysulfides conversion.

关键词： in-situ growth Ultra-small Mo_(2)C Catalytic effect Chemisorption Multifunctional separator Lithium-sulfur batteries

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铋酸盐封接玻璃的研究及其连接应用现状

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机械工程材料 2024年第1期48卷 1-9页

作者：牛济泰董文伟高增邱得超河南理工大学材料科学与工程学院焦作454003 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司焦作454003

无铅低温封接玻璃由于具有绿色安全、成本低、封接温度低等优势,被广泛应用于航空航天、电真空、集成电路等领域。在磷酸盐、钒酸盐、硼酸盐和铋酸盐等多种封接玻璃体系中,因铋与铅具有相似的性质特点,使得铋酸盐玻璃成为最有可能替代... 详细信息

无铅低温封接玻璃由于具有绿色安全、成本低、封接温度低等优势,被广泛应用于航空航天、电真空、集成电路等领域。在磷酸盐、钒酸盐、硼酸盐和铋酸盐等多种封接玻璃体系中,因铋与铅具有相似的性质特点,使得铋酸盐玻璃成为最有可能替代铅酸盐玻璃的绿色玻璃钎料。综述了铋酸盐玻璃的成分和性能调控、网络结构的研究现状,介绍了目前使用铋酸盐封接玻璃进行金属、陶瓷同质/异质材料连接的研究进展,最后对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：铋酸盐封接玻璃网络结构陶瓷/金属连接

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环形孔径折叠成像系统的光-数联合无热化设计(封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 32-40页

作者：马德超朴明旭谢亚峰赵渊明牛群张承然王喆张博长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 中国电子科技集团公司第二十七研究所河南郑州450047

环形孔径折叠成像系统通过光路折叠可以实现光学系统的小型化。然而环形孔径折叠成像系统由于仅使用一块基底材料,且没有补偿镜,无法通过光学被动无热化实现宽温度范围的高质量成像。为了减小温度对成像质量影响的同时简化光学系统结构... 详细信息

环形孔径折叠成像系统通过光路折叠可以实现光学系统的小型化。然而环形孔径折叠成像系统由于仅使用一块基底材料,且没有补偿镜,无法通过光学被动无热化实现宽温度范围的高质量成像。为了减小温度对成像质量影响的同时简化光学系统结构,引入波前编码的方法来设计光-数联合的环形孔径折叠成像系统。文中研究了光-数联合的环形孔径折叠成像系统设计原理,推导了遮拦比与相位掩膜板参数的关系,以实现离焦一致性。在图像解码部分,文中研究了不同权重下的点扩散函数(PSF)的图像复原效果,通过模拟退火算法构建了合成PSF模型。根据理论分析设计了光-数联合的环形孔径折叠成像系统,焦距为70 mm,系统总长为25 mm,F数为1,全视场8°。在−40~60℃范围内,高温和低温下的峰值信噪比(PSNR)比其他方法分别提高了4.7090 dB和5.0442 dB,实现了单一滤波器的图像复原。文中研究在简化红外成像光学系统的同时,采用光-数联合的方法克服了环形孔径折叠成像系统的温度限制,为宽温度范围红外系统小型化提供了新的思路。

关键词：环形孔径折叠成像系统光-数联合无热化中心遮拦

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不同播期对豫东地区小麦产量性状的影响

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陕西农业科学 2024年第5期70卷 43-47页

作者：韩同进郭灿张修引连少英刘红杰任德超倪永静牛吉山史国礼商丘市农林科学院河南商丘476000 河南省小麦春季冻害鉴定工程技术研究中心河南商丘476000 河南农业大学河南郑州450000

为进一步明确小麦产量及其相关性状与播期的关系,选育适播期广的小麦新品种,为豫东地区小麦生产提供保障。研究选择了6个小麦品种,分别在2020~2021年和2021~2022年在商丘市农林科学院双八基地进行了为期两年的播期对小麦产量及其产量性... 详细信息

为进一步明确小麦产量及其相关性状与播期的关系,选育适播期广的小麦新品种,为豫东地区小麦生产提供保障。研究选择了6个小麦品种,分别在2020~2021年和2021~2022年在商丘市农林科学院双八基地进行了为期两年的播期对小麦产量及其产量性状影响的试验。研究发现播期和品种对小麦产量具有显著影响。播期对株高、最高群体、667 m2穗数、成穗率和千粒重也有显著影响;千粒重和产量均在T2播期(10月15日)达到最高,且显著高于其它播期。6个参试品种中,尚农6在不同播期下其株高、667 m2穗数、千粒重成穗率和产量均表现最好。

关键词：小麦产量播期尚农6

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负载铜纳米簇的氧化硅基杂化胶束制备及其化学动力学治疗

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华东理工大学学报（自然科学版） 2022年第4期48卷 475-484页

作者：孙奇奇李永生牛德超华东理工大学材料科学与工程学院低维材料化学研究室上海200237

利用3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)的水解缩聚反应对两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)胶束壳层进行固定,得到巯基改性的有机氧化硅胶束。进一步利用巯基与铜离子的配位作用,通过一种原位还原策略制备得到了铜纳米簇负载... 详细信息

利用3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)的水解缩聚反应对两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)胶束壳层进行固定,得到巯基改性的有机氧化硅胶束。进一步利用巯基与铜离子的配位作用,通过一种原位还原策略制备得到了铜纳米簇负载的有机氧化硅胶束。采用透射电子显微镜、动态光散射、X射线光电子能谱、拉曼光谱等表征方法对纳米粒子的形貌和结构进行分析,模拟生理条件检测其稳定性,并通过亚甲基蓝(MB)降解实验探究其生成羟基自由基(•OH)的能力,同时利用细胞毒性实验探究该胶束的生物安全性和对肿瘤细胞的杀伤作用。结果表明,该功能胶束体系具有pH响应和谷胱甘肽(GSH)消耗特性,可有效催化H_(2)O_(2)生成具有高细胞毒性的•OH,从而可作为一类新型纳米芬顿试剂用于肿瘤的安全、有效治疗。

关键词：化学动力学疗法类芬顿反应原位还原有机硅胶束

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负载钯簇的氧化硅基杂化胶束的制备及性能

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华东理工大学学报（自然科学版） 2023年第4期49卷 498-507页

作者：赵子伟池哲人孙奇奇李永生牛德超华东理工大学材料科学与工程学院低维材料化学研究室上海200237

利用Pluronic嵌段共聚物F127的自组装特性和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在碱性环境下的水解缩聚反应,制备了具有高稳定性的F127有机氧化硅基杂化胶束Pd@FOMs;借助杂化胶束表面的巯基与钯物种的配位作用,利用“原位限域生长”策略制... 详细信息

利用Pluronic嵌段共聚物F127的自组装特性和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在碱性环境下的水解缩聚反应,制备了具有高稳定性的F127有机氧化硅基杂化胶束Pd@FOMs;借助杂化胶束表面的巯基与钯物种的配位作用,利用“原位限域生长”策略制备得到负载钯纳米团簇的F127有机氧化硅基杂化胶束Pd@FOMs。采用动态光散射、透射电镜表征了Pd@FOMs的水合动力学直径和形貌,使用X射线衍射、红外光谱和拉曼光谱分析了Pd@FOMs的结构,并使用3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)进行显色反应验证了该体系的类过氧化物酶活性。在双氧水作为底物的情况下,Pd@FOMs能够将TMB转化为TMB氧化物,该氧化物在652 nm处存在特征吸收峰;Pd@FOMs的米氏常数(Km)为113.91 mmol/L。此外,测定了Pd@FOMs的光热性能,Pd@FOMs溶液(ρ(Pd)=100 mg/L)在808 nm近红外光(1.0 W/cm^(2))照射300 s后,温度从18.1℃升至52.9℃;Pd@FOMs有着良好的光热稳定性,光热转换效率高达65.76%。细胞实验结果表明,Pd@FOMs能够被肿瘤细胞SMMC-7721摄取,并具备良好的生物安全性和光热毒性,有望作为一种类过氧化物酶成像引导的光热治疗剂用于癌症的高效安全诊疗。

关键词：钯簇胶束有机氧化硅过氧化物酶光热治疗

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负载银簇的硅基杂化纳米颗粒制备及其SERS性能

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无机材料学报 2021年第12期36卷 1297-1304页

作者：文子聪牛德超李永生华东理工大学材料科学与工程学院上海200237 石河子大学化学化工学院石河子832003

本研究发展了一种简便的“原位还原”策略构建负载银簇的硅基杂化纳米颗粒(Ag@SHNPs)。首先利用两亲性嵌段共聚物PS_(89)-b-PAA_(16)自组装行为和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在亲水链段PAA区域的水解缩聚反应形成有机硅胶束杂化纳米... 详细信息

本研究发展了一种简便的“原位还原”策略构建负载银簇的硅基杂化纳米颗粒(Ag@SHNPs)。首先利用两亲性嵌段共聚物PS_(89)-b-PAA_(16)自组装行为和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在亲水链段PAA区域的水解缩聚反应形成有机硅胶束杂化纳米结构,再利用有机硅骨架中丰富的巯基作为还原位点,原位将银盐转化为银簇,最终得到负载银簇的硅基杂化纳米颗粒,并对该杂化纳米颗粒的形貌、结构以及成分组成作了分析。通过测试材料对不同细胞系的毒性验证了其良好的生物相容性。最后以4-巯基苯甲酸(4-MBA)为探针分子,对硅基杂化颗粒基底的表面增强拉曼散射(SERS)活性进行检测。在532 nm波长的激光激发下,4-MBA标记的硅基杂化纳米颗粒展示出明显的拉曼信号增强特性,增强因子约为10^(5)。因此,该硅基杂化基底材料在SERS生物成像和高灵敏检测方面具有潜在的应用前景。

关键词：银团簇限域空间原位还原表面增强拉曼散射

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相控阵雷达T/R模块封装复合材料现状及发展趋势

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4440-4459页

作者：程东锋胡晓宇周达邱得超樊思燕何鹏牛济泰河南理工大学材料科学与工程学院焦作454000 河南省结构功能性金属基复合材料工程技术研究中心焦作454000 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

随着航空航天、军工、电子技术的迅猛发展,封装方式与封装材料已成为电子设备进一步实现小型化、轻量化和高性能的重要制约。相控阵雷达T/R模块封装材料经历了从第一代的可伐合金到第二代的铜钨合金及近些年来兴起的以铝为基体的第三代... 详细信息

随着航空航天、军工、电子技术的迅猛发展,封装方式与封装材料已成为电子设备进一步实现小型化、轻量化和高性能的重要制约。相控阵雷达T/R模块封装材料经历了从第一代的可伐合金到第二代的铜钨合金及近些年来兴起的以铝为基体的第三代轻质材料-碳化硅颗粒增强铝基复合材料和高硅铝合金,而二者的制备和加工技术仍存在的问题成为限制第三代材料全面推广和应用的重要瓶颈。本文综述了新一代封装材料的制备方法、机械加工性能、焊接工艺及表面处理等,详细介绍了新一代相控阵雷达T/R模块封装复合材料加工和应用的研究技术现状,并对其发展趋势进行展望。

关键词： T/R模块电子封装 SiC颗粒增强铝基复合材料高硅铝制备加工

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Ni/Ni_(2)P异质结/多孔碳修饰隔膜用于加速多硫化物催化转化

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Science China Materials 2022年第9期65卷 2453-2462页

作者：毛嘉毅牛德超黄高旭金晓盼魏驰蔡佳李永生施剑林 Lab of Low-Dimensional Materials Chemistry Key Laboratory for Ultrafine Materials of Ministry of EducationShanghai Engineering Research Center of Hierarchical NanomaterialsSchool of Materials Science and EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China Key Laboratory for Green Processing of Chemical Engineering of Xinjiang Bingtuan School of Chemistry and Chemical EngineeringShihezi UniversityShihezi 832003China State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure Shanghai Institute of CeramicsChinese Academy of SciencesShanghai 200050China

锂硫电池固有的缓慢转化动力学和严重的穿梭效应导致其可逆容量和循环寿命差,严重阻碍了其实际应用.为了解决这些问题,我们设计并构建了一种Ni/Ni_(2)P异质结嵌入介孔碳纳米球的复合材料(Ni/Ni_(2)P-MCN),将其用于锂硫电池隔膜改性以促... 详细信息

锂硫电池固有的缓慢转化动力学和严重的穿梭效应导致其可逆容量和循环寿命差,严重阻碍了其实际应用.为了解决这些问题,我们设计并构建了一种Ni/Ni_(2)P异质结嵌入介孔碳纳米球的复合材料(Ni/Ni_(2)P-MCN),将其用于锂硫电池隔膜改性以促进多硫化物的催化转化.研究发现,Ni/Ni_(2)P-MCN改性隔膜可以通过丰富的异质结化学吸附位点吸附多硫化物、抑制穿梭效应,而且对多硫化物的转化具有优异的催化活性.此外,具有暴露介孔结构的导电碳球可以作为物理屏障,容纳沉积的不溶性Li_(2)S.因此,使用Ni/Ni_(2)P-MCN改性隔膜的电池显示出优异的倍率性能(5 C下431 mA h g^(-1))和循环稳定性(1500次循环下平均容量衰减约0.031%).在4.2 mg cm^(-2)的高载硫下,输出面积比容量约3.5 mA h cm^(-2).我们认为,这种独特的Ni/Ni_(2)P异质结/多孔碳复合材料在高性能、可持续储能器件中具备巨大的应用潜力.

关键词： lithium-sulfur batteries modified separators Ni/Ni2P heterostructure mesoporous carbon synergistic function

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