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基于气−水两相流的注热CO_(2)增产CH_(4)数值模拟研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 115-128页

作者：张林峰杨艳国穆永亮范楠刘康姚文军太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

注CO_(2)增产煤层气技术(CO_(2)−ECBM)可以降低温室气体排放,具有清洁能源生产和环境保护的功能。为研究气−水两相流条件下,在含水煤层中注CO_(2)增产CH_(4)的排采规律以及不同初始含水饱和度、不同CO_(2)注入条件对CH_(4)产量、CO_(2)... 详细信息

注CO_(2)增产煤层气技术(CO_(2)−ECBM)可以降低温室气体排放,具有清洁能源生产和环境保护的功能。为研究气−水两相流条件下,在含水煤层中注CO_(2)增产CH_(4)的排采规律以及不同初始含水饱和度、不同CO_(2)注入条件对CH_(4)产量、CO_(2)储存和储层渗透率的影响,构建了竞争吸附、温度变化、煤体变形以及水运移的流−固−热耦合模型,通过与现场数据、已有试验以及现有模型的数值解结果,对比证明了模型有较高的准确性并对模型的优势做出具体阐述,随后利用COMSOL开展了CO_(2)−ECBM数值模拟。结果表明:注CO_(2)可以提升CH_(4)产气速率和产气量,这表明了注CO_(2)增产的可行性。随着CO_(2)持续注入,储层CH_(4)浓度降低,CO_(2)浓度升高,注气井附近温度升高,生产井附近温度降低且从注气井到生产井的温度缓慢下降;注气抽采期间,水相相对渗透率逐渐减小,气相相对渗透率逐渐增大。由于有效应力、基质收缩/膨胀共同作用,储层渗透率呈现“降低—升高—降低”的趋势;煤层初始含水饱和度越大,CH_(4)产量越低,渗透率下降幅度越小。累计CH_(4)产量最大下降15.19%,忽略煤层中水的影响会高估CH_(4)产量,在进行数值模拟时要考虑煤层水的影响;CO_(2)注入温度与注入压力越大,CH_(4)产量越大,渗透率下降幅度越大。累计CH_(4)产量分别增加13.27%、39.77%,渗透率分别下降20.4%、46.14%,提高CO_(2)注入温度和注入压力有利于提高CH_(4)产量。

关键词：煤层气增产流−固−热耦合模型气−水两相流含水饱和度注入温度注入压力渗透率 CO_(2)封存

氯氧铋@纳米纤维素复合材料中氧空位对苄胺C-N偶联的光催化促进作用

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燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 864-872页

作者：王晓霞孙龙秦鹂苏静王佳佳长治学院化学系山西长治046011

本工作采用纳米纤维素(CNC)为载体,与BiOCl在室温搅拌下制备了复合光催化剂BiOCl@CNC。XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS等系列表征表明,CNC中大量羟基可以与BiOCl通过氢键紧密结合,并在材料中构造丰富的氧空位,从而显著提升其可见光催化性能... 详细信息

本工作采用纳米纤维素(CNC)为载体,与BiOCl在室温搅拌下制备了复合光催化剂BiOCl@CNC。XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS等系列表征表明,CNC中大量羟基可以与BiOCl通过氢键紧密结合,并在材料中构造丰富的氧空位,从而显著提升其可见光催化性能。以可见光下催化苄胺C-N偶联为目标反应评估BiOCl@CNC的性能并对机理进行研究。首先对反应条件进行优化,得最优条件为1.0 mmol苄胺作为底物,20 mg BiOCl@CNC作催化剂,以30 W白色LED灯为光源,在CH3CN中氧气氛围下室温反应20 h。底物扩展实验表明,BiOCl@CNC对含有不同取代基的反应物均表现出良好的适应性,且具有优异的稳定性。通过自由基捕获实验表明,电子在氧空位的辅助下产生超氧自由基,并与胺阳离子自由基中间体形成最终产物。这一工作不仅丰富了Bi基复合半导体的应用,也为N-苄烯丁胺的合成提供了新思路。

关键词：氯氧铋纳米纤维素氧空位可见光催化苄胺氧化

TKX-50/MDNI共晶的分子动力学模拟

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火炸药学报 2024年第2期47卷 131-136,I0001页

作者：陈泽源李晓霞曹雪芳武睿太原科技大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

为了探究5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟胺(TKX-50)与1-甲基-4,5-二硝基咪唑(MDNI)形成共晶的可能性,进一步改善其热感度,提升其应用前景,构建了5种不同摩尔比的TKX-50/MDNI共晶体系,运用Malerials Studio软件中的分子动力学模拟方法,分... 详细信息

为了探究5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟胺(TKX-50)与1-甲基-4,5-二硝基咪唑(MDNI)形成共晶的可能性,进一步改善其热感度,提升其应用前景,构建了5种不同摩尔比的TKX-50/MDNI共晶体系,运用Malerials Studio软件中的分子动力学模拟方法,分析了相互作用能、内聚能密度、力学性能等与组分摩尔比的关系。结果表明,在5种共晶体系中,当TKX-50和MDNI摩尔比为1∶3时,修正结合能最大,表明此时两组分间的相互作用最强,组分间的相容性和稳定性也最好,此时更有可能形成共晶;内聚能密度分析与引发键键长分析表明,当TKX-50/MDNI共晶体系中MDNI占比越大时,体系的内聚能密度越大,引发键最大键长越小,体系的热感度更低,降感效果更好;力学性能分析表明,MDNI的引入可以在一定程度上改善TKX-50的刚性,增强延展性,且TKX-50和MDNI摩尔比为1∶1时,力学性能改善效果最佳。

关键词：物理化学 5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟胺 TKX-50 MDNI 共晶分子动力学模拟

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室温驱动腐植酸钠基碳纳米簇用于荧光比色检测银离子和温度传感

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 44-60页

作者：李林马静许畅琳陈彤瑶郭衡瑶李紫悠武文鑫太原师范学院化学与材料学院晋中030619 山西省腐植酸工程技术研究中心晋中036019 山西省蛋白质基功能材料实验室晋中036019

基于氢键结合自组装策略,以富含羟基的高生物相容性煤源腐植酸钠大分子和抗坏血酸为原料,通过绿色经济的室温方法构建了一种低毒水溶性青色荧光碳纳米簇(HAN-CNCs).研究发现,在p H=5.0条件下,Ag^(+)可与HAN-CNCs表面的C=N/C=O基团配位结... 详细信息

基于氢键结合自组装策略,以富含羟基的高生物相容性煤源腐植酸钠大分子和抗坏血酸为原料,通过绿色经济的室温方法构建了一种低毒水溶性青色荧光碳纳米簇(HAN-CNCs).研究发现,在p H=5.0条件下,Ag^(+)可与HAN-CNCs表面的C=N/C=O基团配位结合,从而诱导HAN-CNCs发生荧光静态猝灭,实现对Ag^(+)较宽线性范围(5.0~300μmol/L)和较低检出限(27.5 nmol/L)的特异灵敏检测.进一步观察发现,Ag^(+)与HAN-CNCs相互作用后,HAN-CNCs在日光灯下由淡黄色变为灰蓝色,在紫外灯下由青色荧光变为蓝紫色,基于此,将HAN-CNCs制作成便携式纸基传感器,通过手机分析测试条颜色的G/B值,实现了Ag^(+)的视觉比色荧光检测.此外,HAN-CNCs在20~85℃范围内表现出优异的可逆热响应性能,有望作为一种温度传感器.荧光显微镜成像测试发现,HAN-CNCs在选择性检测活细胞中的Ag^(+)时表现出低生物毒性和优异的细胞渗透性,表明该传感系统可应用于评估人体潜在风险和健康安全.

关键词：煤基腐植酸钠碳纳米簇室温驱动银离子比色荧光检测温度传感

不锈钢激光选区熔化单道成形表面介观模拟与实验验证

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表面技术 2024年第17期53卷 135-145页

作者：李岩刘琪李亚杰李聚才吴志生太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 山西电子科技学院智能制造产业学院山西临汾041000

目的为了获得不锈钢激光选区熔化单道成形质量好的加工参数,提高成形质量。方法对于316L不锈钢材料的激光选区熔化(SLM)成形,采用离散元方法(DEM)构建颗粒随机分布的三维介观模型,采用流体体积法(VOF)动态追踪SLM成形过程熔池传热、流... 详细信息

目的为了获得不锈钢激光选区熔化单道成形质量好的加工参数,提高成形质量。方法对于316L不锈钢材料的激光选区熔化(SLM)成形,采用离散元方法(DEM)构建颗粒随机分布的三维介观模型,采用流体体积法(VOF)动态追踪SLM成形过程熔池传热、流动和凝固等行为,该模拟考虑相变潜热、热物性参数随温度非线性变化、Marangoni效应,研究了温度梯度引起的表面张力和蒸汽反冲力等现象对熔池液态金属流动和凝固的影响,并对不同激光参数和扫描速度对熔池温度场和内部流动的影响规律进行了分析。结果当激光功率为150 W、扫描速度为400 mm/s时,激光能使不锈钢粉末充分熔化,凝固后的轨迹形貌连续光滑。通过提高激光扫描速度和降低激光功率使得热输入减小,熔道表面成形出现球化等缺陷。结论通过单道成形实验观察和分析熔池与熔道的三维尺寸与形貌,有效验证了数值模拟的正确性,较好地预测出SLM过程中的缺陷种类,为深入理解SLM过程中的复杂物理现象和优化工艺参数提供了参考。

关键词：激光选区熔化熔池流动 316L不锈钢介观模拟单道

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导叶端隙密封结构对可调涡轮性能的影响

航空动力学报 2024年第3期39卷 205-213页

作者：王智慧马朝臣刘晓娟赵芮晋中学院机械学院山西晋中030619 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

基于传统可调涡轮导叶,设计了一种带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(end-clearance sealed guide vane, ESGV)。在导叶不同开度下,对ESGV可调涡轮进行数值模拟,分析了ESGV对可调涡轮性能的影响,结果表明:ESGV可以有效的抑制导叶端隙泄漏流... 详细信息

基于传统可调涡轮导叶,设计了一种带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(end-clearance sealed guide vane, ESGV)。在导叶不同开度下,对ESGV可调涡轮进行数值模拟,分析了ESGV对可调涡轮性能的影响,结果表明:ESGV可以有效的抑制导叶端隙泄漏流,能够明显改善喷嘴环和转子通道的流动状态,进而提高涡轮效率。对ESGV可调涡轮和原始涡轮进行涡轮特性试验,结果显示:两型涡轮流量特性大致相同时,在导叶中开度下,ESGV涡轮效率较原始涡轮提高了5%,验证了ESGV方案的有效性。

关键词：带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(ESGV) 可调径向涡轮间隙泄漏流涡轮性能泄漏损失

苄叉丙酮、硒粉和硼氢化钠一锅法构建四氢-2H-硒吡喃衍生物

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有机化学 2024年第5期44卷 1641-1648页

作者：陈栋栋杨旭锋吕梁学院化学化工系山西吕梁033001

报道了一种以苄叉丙酮、硒粉和硼氢化钠为原料,采用一锅法合成一系列四氢-2H-硒吡喃衍生物的新方法.此反应通过形成6个新的化学键很好的构建一系列含硒六元环.得到了20个含有四氢-2H-硒吡喃结构的小分子化合物,最高产率可达91%.X单晶衍... 详细信息

报道了一种以苄叉丙酮、硒粉和硼氢化钠为原料,采用一锅法合成一系列四氢-2H-硒吡喃衍生物的新方法.此反应通过形成6个新的化学键很好的构建一系列含硒六元环.得到了20个含有四氢-2H-硒吡喃结构的小分子化合物,最高产率可达91%.X单晶衍射分析表明四氢-2H-硒吡喃六元环与环己烷具有类似的空间立体结构,呈现出稳定的椅式构象.此反应在克量级规模下依然可以顺利进行.可能的反应机理表明此反应为涉及双Michael加成/二硒键的断裂/Michael加成/Aldol反应的多步串级反应.此方法具有底物适应性强、不使用过度金属催化剂以及反应条件温和的特点.

关键词：四氢-2H-硒吡喃环化硒一锅法苄叉丙酮

基于分子动力学模拟与实验验证探讨黄芩素抑制PD-1/PD-L1相互作用的分子机制

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食品工业科技 2024年第2期45卷 40-47页

作者：郭妍郭怡琳刘柏平徐建国山西师范大学食品科学学院山西太原030031 华南农业大学材料与能源学院广东广州510630 华南农业大学教育部生物材料与能源重点实验室广东广州510630

为研究黄芩素阻断程序性细胞死亡-1/程序性细胞死亡配体1(PD-1/PD-L1)通路的分子机制,本文首先采用分子对接、分子动力学模拟、结合自由能计算和主成分分析等方法预测了黄芩素的抑制作用,然后利用酶联免疫吸附试验(ELISA)进行了实验验... 详细信息

为研究黄芩素阻断程序性细胞死亡-1/程序性细胞死亡配体1(PD-1/PD-L1)通路的分子机制,本文首先采用分子对接、分子动力学模拟、结合自由能计算和主成分分析等方法预测了黄芩素的抑制作用,然后利用酶联免疫吸附试验(ELISA)进行了实验验证。结合自由能结果表明,黄芩素与PD-L1二聚体(PD-L1 dimer)的结合亲和力为-32.41±0.31 kcal/mol。结合能分解、接触数和非键相互作用结果显示,黄芩素主要结合在PD-L1 dimer的C-、C’-、F-和G-sheet区域,其中关键残基Tyr56、Met115、Ala121和Asp122与黄芩素之间的非极性相互作用在结合过程中起主导作用。互相关矩阵和二级结构结果进一步表明,黄芩素可与PD-L1 dimer的sheet区域稳定结合。ELISA结果显示黄芩素对PD-1/PD-L1相互作用抑制率的IC_(50)为79.47μg/L。黄芩素可通过直接与PD-L1dimer结合抑制PD-1/PD-L1相互作用,本研究为该通路天然小分子抑制剂的发现提供了依据。

关键词：程序性细胞死亡-1/程序性细胞死亡配体1 天然小分子黄芩素分子动力学模拟抑制机制

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二维过渡金属碳/氮化物在肿瘤治疗中的应用

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 328-344页

作者：刘美青赵璐白云峰冯锋山西大同大学化学与化工学院化学生物传感山西省重点实验室大同037009 山西能源学院能源化学与材料工程系太原030600

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)具有优异的光热转换性能,丰富的表面基团,良好的生物相容性、亲水性和粒径可调性,这使得应用MXenes作为肿瘤诊疗过程中的治疗剂和造影剂具有巨大潜力。本文综述了基于MXenes的肿瘤单一治疗和联合治疗的相... 详细信息

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)具有优异的光热转换性能,丰富的表面基团,良好的生物相容性、亲水性和粒径可调性,这使得应用MXenes作为肿瘤诊疗过程中的治疗剂和造影剂具有巨大潜力。本文综述了基于MXenes的肿瘤单一治疗和联合治疗的相关研究,同时介绍了MXenes在肿瘤主动靶向治疗领域的研究,最后阐述了目前MXenes在制备和肿瘤治疗研究中存在的挑战和对未来的展望。

关键词：二维过渡金属碳/氮化物肿瘤治疗靶向光热疗法