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机器学习辅助的纳米催化反应动力学研究进展

硅酸盐学报 2023年第2期51卷 510-519页

作者：林博张双哲李白周川李磊南方科技大学材料科学与工程系深圳市微纳多孔功能材料重点实验室广东深圳518055

动力学模拟是催化反应动力学研究的重要手段之一,有助于理解催化反应的内在机理,对于设计高效稳定的纳米催化剂十分重要。基于经验力场的经典分子动力学计算速度快,但计算精度有限。基于第一性原理的分子动力学方法精度高,但计算速度慢... 详细信息

动力学模拟是催化反应动力学研究的重要手段之一,有助于理解催化反应的内在机理,对于设计高效稳定的纳米催化剂十分重要。基于经验力场的经典分子动力学计算速度快,但计算精度有限。基于第一性原理的分子动力学方法精度高,但计算速度慢,难以大规模实施。近年来,机器学习力场(MLFF)方法被广泛应用于势能面的开发,基于MLFF的分子动力学(MLFF MD)方法兼顾计算速度与准确性,为催化反应动力学研究带来了新契机。本文首先回顾了MLFF势能面构造的主要方法,对基于对称函数的描述符设计原理和以嵌入式网络为基础的描述符构建方法进行了阐述,展示了MLFF MD方法应用于催化剂结构/组分演变和催化反应过程动力学模拟中的最新进展,进一步展望了MLFF在长时动力学模拟中所面临的挑战。

关键词：机器学习力场纳米催化反应动力学分子动力学

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纳米催化以及反应蒙特卡罗分子模拟研究进展

计算机与应用化学 2003年第6期20卷 861-866页

作者：彭璇黄世萍汪文川北京化工大学化学工程学院北京100029

应用蒙特卡罗分子模拟方法来模拟化学反应(尤其是孔内的化学反应)是分子模拟领域里一个比较前沿、新兴的研究方向。该方法能够从分子的微观层次上来观察催化材料的孔径大小、形状、表面非均匀性等性质以及温度、压力等变量对化学反应平... 详细信息

应用蒙特卡罗分子模拟方法来模拟化学反应(尤其是孔内的化学反应)是分子模拟领域里一个比较前沿、新兴的研究方向。该方法能够从分子的微观层次上来观察催化材料的孔径大小、形状、表面非均匀性等性质以及温度、压力等变量对化学反应平衡和反应动力学的影响,从而能更好地把握化学反应的本质特征。本文首先介绍了研究和应用领域里所被关注的催化介孔材料以及表征这些材料的物理模型;随后,综述了采用蒙特卡罗分子模拟方法来模拟化学反应的一些算法和应用;最后,指出了反应分子模拟领域所面临的难点以及挑战。

关键词：纳米催化催化反应蒙特卡罗分子模拟研究进展化学反应平衡化学反应动力学

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纳米催化共振散射光谱分析

中国科学：化学 2010年第5期40卷 441-447页

作者：蒋治良李纪顺温桂清刘庆业梁爱惠广西师范大学环境与资源学院桂林541004 桂林理工大学化学与生物工程学院桂林541004

共振散射光谱技术是利用荧光分光光度计的同步扫描技术建立起来的一项光谱分析新技术,具有简便、快速、灵敏度高等优点,在蛋白质、核酸、无机离子等痕量分析中得到应用.结合本课题组近年来的研究工作,本文综述了共振散射光谱技术在免疫... 详细信息

共振散射光谱技术是利用荧光分光光度计的同步扫描技术建立起来的一项光谱分析新技术,具有简便、快速、灵敏度高等优点,在蛋白质、核酸、无机离子等痕量分析中得到应用.结合本课题组近年来的研究工作,本文综述了共振散射光谱技术在免疫纳米催化、核酸适配体纳米催化分析中的应用.

关键词：抗体适配体纳米催化共振散射光谱

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纳米催化技术的应用进展

现代化工 2004年第7期24卷 20-23,25页

作者：陈庆龄中国石化上海石油化工研究院上海201028

概述了纳米微粒的制备技术;介绍了纳米催化技术,包括碳纳米管催化、纳米金属(簇)催化、纳米金属氧化物催化、纳米沸石组装与催化以及金属配合物/分子筛复合催化材料催化、纳米粒子/聚合物复合材料催化、无机/有机纳米复合膜材料催化等;... 详细信息

概述了纳米微粒的制备技术;介绍了纳米催化技术,包括碳纳米管催化、纳米金属(簇)催化、纳米金属氧化物催化、纳米沸石组装与催化以及金属配合物/分子筛复合催化材料催化、纳米粒子/聚合物复合材料催化、无机/有机纳米复合膜材料催化等;对未来纳米催化技术发展提出建议:改进现有的制备方法,探索开发纳米材料制备新技术,研究纳米材料的评价与表征方法,深入开展基础理论研究,以及扩大各研究院校与产业部门间的科技合作。

关键词：纳米催化纳米材料纳米微粒纳米复合材料

基于单原子铁纳米催化剂的纳米催化疗法对口腔鳞癌细胞Cal27的作用

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上海口腔医学 2024年第2期33卷 117-122页

作者：谢玉婷熊屏上海交通大学医学院附属第九人民医院超声科上海200011

目的:制备单原子铁纳米催化剂(single-atom Fe nanocatalysts,SAF NCs),探讨其体外治疗口腔鳞癌的疗效,为口腔鳞癌治疗提供新策略。方法:用隔离与热解结合方法制备SAF NCs,利用透射电镜和球差电镜观察微观形态,X射线衍射图和元素分布能... 详细信息

目的:制备单原子铁纳米催化剂(single-atom Fe nanocatalysts,SAF NCs),探讨其体外治疗口腔鳞癌的疗效,为口腔鳞癌治疗提供新策略。方法:用隔离与热解结合方法制备SAF NCs,利用透射电镜和球差电镜观察微观形态,X射线衍射图和元素分布能谱分析其结构和成分,溶液层面采用TMB显色实验和电子自旋共振试验检测催化性能,最后通过CCK-8和流式细胞技术、共聚焦显微镜观察体外处理口腔鳞癌Cal27细胞后的活性变化。采用GraphPad Prism 9软件包对数据进行统计学分析。结果:成功合成和表征SAF NCs,在溶液层面显示出优异的催化特性。细胞实验中,SAF NCs显示出良好的生物相容性,在模拟肿瘤微环境特性的条件下,进行体外催化治疗,Cal27细胞活性低至32.08%。结论:初步实验证明,SAF NCs具有良好的生物催化性能,在体外可有效抑制口腔鳞癌细胞增殖,为口腔鳞癌治疗提供了新策略。

关键词：口腔鳞癌纳米催化单原子纳米催化剂 Cal 27

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高浓有机废水的纳米催化超声裂解处理

中国给水排水 2003年第2期19卷 64-66页

作者：芮延年刘文杰王明娣张农苏州大学机电工程学院江苏苏州215021 澳大利亚悉尼科技大学机械工程系

　从液体的结构强度、空化阈及纳米吸附催化三个方面对纳米催化超声裂解的机理作了介绍,建立了纳米催化超声裂解动力学模型(空化泡崩溃时间),并通过对具有代表性的高浓度染料废水的处理试验进一步探讨了高浓度有机废水纳米催化超声裂解... 详细信息

　从液体的结构强度、空化阈及纳米吸附催化三个方面对纳米催化超声裂解的机理作了介绍,建立了纳米催化超声裂解动力学模型(空化泡崩溃时间),并通过对具有代表性的高浓度染料废水的处理试验进一步探讨了高浓度有机废水纳米催化超声裂解的效果和影响因素。

关键词：高浓有机废水纳米催化超声裂解动力学模型液体

MoS2纳米催化荧光/SERS检测痕量亚硫酸根

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MoS2纳米催化荧光/SERS检测痕量亚硫酸根

作者：王浩林广西师范大学

学位级别：硕士

本文主要介绍了两种光谱分析技术:表面增强拉曼散射光谱(SERS)和分子荧光分析技术;对SERS增强机理、SERS研究进展、SERS定量分析、分子荧光分析技术概述以及两种光谱分析技术在环境和食品分析中的应用发展进行了介绍。综述了纳米酶的简... 详细信息

本文主要介绍了两种光谱分析技术:表面增强拉曼散射光谱(SERS)和分子荧光分析技术;对SERS增强机理、SERS研究进展、SERS定量分析、分子荧光分析技术概述以及两种光谱分析技术在环境和食品分析中的应用发展进行了介绍。综述了纳米酶的简要发展史、主要纳米酶的分类与影响纳米酶活性的主要因素、非标记纳米酶催化技术在光谱分析中的应用。对3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)的研究进展及其在光谱分析中的应用进行了概述,介绍了亚硫酸根的分析研究进展,简要介绍了本课题主要研究内容及研究意义。在酸性Tris-HCl缓冲溶液以及40℃水浴条件下,HO氧化TMB的反应进行缓慢,MoS纳米片催化HO氧化TMB生成具有荧光效应以及SERS活性的蓝色氧化物(TMBox);当加入SO后,TMBox荧光信号和SERS信号降低,且随着SO浓度的增加,荧光信号和SERS信号线性降低。在0.067-23.33mg/L SO浓度范围内,405 nm处的荧光信号降低值与SO的浓度呈良好的线性关系,检出限为1.3×1033 mg/L。在AgNPs基底中,SO浓度在2.5×10-3.5 mg/L范围内与1606 cm处的SERS信号降低值呈良好线性关系,检出限为9.05×1055 mg/L。对反应体系的氧化剂以及反应试剂进行替换,结果显示TMB体系检测亚硫酸根效果最好。据此建立了荧光/SERS检测亚硫酸根的新方法。

关键词：纳米催化 MoS2 TMB SERS 荧光 SO32-

免疫调控纳米催化—金银纳米溶胶SERS光谱检测尿微量白蛋白和叶酸

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免疫调控纳米催化—金银纳米溶胶SERS光谱检测尿微量白蛋白和叶酸

作者：景琦广西师范大学

学位级别：硕士

1绪论本文对表面增强拉曼散射光谱技术的研究进展、SERS基底、SERS光谱技术免疫分析的应用进展进行了介绍。并介绍了适配体SERS定性分析、酶SERS分析以及碳纳米材料在SERS分析中的应用进展,本文将氧化石墨烯纳米带和碳量子点等催化、抗... 详细信息

1绪论本文对表面增强拉曼散射光谱技术的研究进展、SERS基底、SERS光谱技术免疫分析的应用进展进行了介绍。并介绍了适配体SERS定性分析、酶SERS分析以及碳纳米材料在SERS分析中的应用进展,本文将氧化石墨烯纳米带和碳量子点等催化、抗原抗体特异性等反应与SERS和RRS光谱技术结合,建立了免疫调控SERS光谱检测微量白蛋白和叶酸新方法。2免疫调控氧化石墨烯纳米带催化反应-SERS检测尿微量白蛋白在60℃水浴条件下,HAuCl-HO体系反应进行缓慢,加入氧化石墨烯纳米带(GONR)纳米酶催化剂后,反应加快,体系中生成的金纳米粒子增多,加入维多利亚蓝B(VBB)分子探针,显示出较强的SERS效应。尿微量白蛋白抗体(Ab)可与GONR纳米酶结合,形成Ab-GONR,抑制其催化作用。当尿微量白蛋白(mAlb)存在时,它与Ab发生特异性免疫反应,Ab-mAlb免疫复合物脱离GONR表面,使得GONR纳米催化效应活化。随着mAlb浓度增大,体系SERS信号线性增强。当mAlb浓度在0.065-2.62ng/ml范围内,其ΔI值与mAlb浓度呈良好的线性关系,检出限为0.03ng/ml,相关系数0.9874。据此,建立了一种检测mAlb的免疫调控GONR催化反应-SERS定量分析新方法。3免疫调控碳点催化AgNO-Glu反应-SERS检测叶酸在60℃水浴条件下,GLU-AgNO体系反应进行缓慢,加入由柠檬酸和尿素高温下合成的掺氮碳点(CD)纳米酶催化剂后,加快反应,使体系中生成的银纳米粒子增多,加入维多利亚蓝B(VBB)分子探针,显示出较强的SERS效应。叶酸抗体(Ab)可与CD结合,形成Ab-CD,抑制其催化作用。当叶酸(FA)存在时,它与Ab发生特异性免疫反应,Ab-FA免疫复合物脱离CD表面,使得CD纳米催化效应活化。随着FA浓度增大,体系SERS信号线性增强。当FA浓度在0.1-2ng/ml范围内,其ΔI值与mAlb浓度呈良好的线性关系,检出限为0.048ng/ml,相关系数0.9826。据此,建立了一种检测FA的免疫调控CD催化反应-SERS定量分析新方法。

关键词： SERS GONR CD 纳米催化金银纳米反应免疫调控 mAlb FA

金属负载型MO2（M=Ti、Ce）纳米催化材料结构构筑及催化性能研究

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金属负载型MO2（M=Ti、Ce）纳米催化材料结构构筑及催化性能研究

作者：张俊内蒙古大学

学位级别：硕士

催化材料的设计与开发是纳米催化科学发展的核心,目前的相关研究中,纳米催化剂仍然面临着催化效率低、稳定性差等挑战,并且相关催化机理仍不明确,这一系列问题都限制着纳米催化科学的进一步发展。本论文针对金属负载型氧化物开展了纳米... 详细信息

催化材料的设计与开发是纳米催化科学发展的核心,目前的相关研究中,纳米催化剂仍然面临着催化效率低、稳定性差等挑战,并且相关催化机理仍不明确,这一系列问题都限制着纳米催化科学的进一步发展。本论文针对金属负载型氧化物开展了纳米催化材料的结构构筑及相关机理研究,主要内容如下：（1）采用溶液化学方法合成了金红石相Ti02纳米线构筑的等级微球。通过系统的调节制备温度和时间,获得了微球组装单元—纳米线的生长动力学方程。通过详细的实验表征及光催化性能测试发现,虽然微球为体相形貌,却显示了大比表面积、晶格膨胀等纳米尺寸效应以及优异的光催化性能。这些优异的性能可能源于微球暴露的高能晶面（001）以及沿着[001]晶向高的电导率。（2）采用光还原技术对上述Ti02微球进行了特定晶面负载。通过调节金属Pt的负载量,得到了性能优化的光催化剂。当Pt的负载量为0.85wt%时,微球在紫外光下的光催化活性可以P25相媲美,可见光下催化活性优于P25。并且,针对光催化剂在可见光和紫外光下的激发特征,提出合理的光催化机理。（3）采用一步氧化还原法构筑了Ag/CeO2核壳小球。通过热处理技术,调控了Ag核与Ce02壳之间的界面作用,得到了能够在120℃完全氧化CO,并经过100h稳定性测试并没有显示任何失活的高稳定性催化剂。（4）采用原位氧化还原方法制备了均匀分散的金属颗粒负载的TiO2催化剂。通过调节不同负载金属以及含量发现,金属Pd负载量为0.51wt%的催化剂能够在70℃完全氧化CO,获得了优化的催化活性。在此基础上,分析了金属负载前后H2对CO氧化的促进作用及作用机理差异。（5）制备了金属Pd/TiO2/Al2O3复合催化剂,考察了低温下光对CO偶联催化反应的促进作用,结果显示低温区域光热协同效应最为明显。

关键词：纳米催化 TiO2微球核壳界面作用光热协同