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一种基于石英晶体微天平倍频相移信号的呼吸频率监测系统

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传感技术学报 2024年第6期37卷 1078-1083页

作者：邓如悦司士辉陈金华王桢昌贾胜彬张汶铮中南大学化学化工学院湖南长沙410083 湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南长沙410082

对人体呼吸频率实时连续的监测具有重要的医学诊断价值,本研究以基频10 MHz压电石英晶体为呼吸监测传感元件,采用直接数字频率合成器(DDS)合成频率源在5倍频下激励压电石英体,实时连续测定呼吸气流下的压电石英晶体相移变化信号。由于... 详细信息

对人体呼吸频率实时连续的监测具有重要的医学诊断价值,本研究以基频10 MHz压电石英晶体为呼吸监测传感元件,采用直接数字频率合成器(DDS)合成频率源在5倍频下激励压电石英体,实时连续测定呼吸气流下的压电石英晶体相移变化信号。由于高倍频下压电石英体对表面水分子吸附聚集过程具有高灵敏的质量响应,因此石英体表面不需厚膜修饰,直接采用金属电极(银电极)的石英体,成功实现了对呼吸频率的连续监测。与传统的频移法相比,该方法信号采样速度快,可低至0.05 s/点,无论对慢呼吸还是急促呼吸都可以实现准确监测。石英晶体微天平相移呼吸检测系统不仅能够满足连续呼吸监测的要求,还可以为人体呼吸监测提供呼吸频率、呼吸强弱,呼吸紊乱度等呼吸特征信息。

关键词：石英晶体微天平传感器呼吸监测相位响应

基于聚吡咯纳米复合材料功能化的ITO传感器电控吸附溶出伏安法测定水环境中痕量Cr(Ⅵ)

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分析科学学报 2024年

作者：贾胜彬司士辉陈金华刘书平张汶铮中南大学化学化工学院湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室

基于ITO玻璃较低的背景电流、免打磨预处理等优势,结合还原氧化石墨烯(RGO)与纳米金/聚吡咯纳米复合物(AuNPs/Ppy)的电控吸附能力,构建了一种可代替传统固体(金、玻碳)电极的新型电化学传感器(RGO/AuNPs/Ppy-ITO),用于测定水环境中的痕... 详细信息

基于ITO玻璃较低的背景电流、免打磨预处理等优势,结合还原氧化石墨烯(RGO)与纳米金/聚吡咯纳米复合物(AuNPs/Ppy)的电控吸附能力,构建了一种可代替传统固体(金、玻碳)电极的新型电化学传感器(RGO/AuNPs/Ppy-ITO),用于测定水环境中的痕量Cr(Ⅵ)。利用修饰电极表面大量含氮结构与正电位下的电控吸附作用,采用差分脉冲溶出伏安法记录Cr(Ⅵ)的还原峰曲线,在经优化的pH、富集电压与时间等条件下,测得Cr(Ⅵ)还原峰电流与检测浓度在1～1500μg/L范围之内线性关系良好,相关系数R2=0.9973,检测限为0.83μg/L。相较于金电极测试结果,不仅解决了金电极表面状态不稳定导致重现性较差的缺点,且具备更高的灵敏度与较低的成本耗材,在对水环境中Cr(Ⅵ)的现场快速、痕量一次性检测方面具有广阔的应用前景。

关键词：电化学传感 ITO电极 Cr(Ⅵ) 聚吡咯(Ppy)

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含铜溶液中钙、锌等杂质的萃取分离工艺研究

有色金属科学与工程 2024年

作者：朱山龙淼胡久刚李松胡江良六盘水师范学院中南大学化学化工学院

目前工业上应用最广、成熟度较高的溶剂萃取法应用于铜浸出液中钙等杂质的分离，仍然存在萃取率低、铜与杂质分离系数低、萃取平衡时间长、反萃困难等问题。因此，本文将磷酸三丁酯(TBP，T)和(2-乙基己基)磷酸单-2-乙基己基酯(P507，HP... 详细信息

目前工业上应用最广、成熟度较高的溶剂萃取法应用于铜浸出液中钙等杂质的分离，仍然存在萃取率低、铜与杂质分离系数低、萃取平衡时间长、反萃困难等问题。因此，本文将磷酸三丁酯(TBP，T)和(2-乙基己基)磷酸单-2-乙基己基酯(P507，HP)组成的协同萃取体系应用于含铜酸性溶液中钙、锌的除杂，考察萃取体系组成、萃取时间、萃取温度、萃取相比(VO/VA)、氯离子浓度等因素对钙、锌萃取分离性能的影响作用。结果表明：该萃取体系相比于单一萃取剂能够同时选择性萃取钙、锌，并显著提高了铜与钙、锌的萃取分离系数。在协同萃取剂TBP-P507总浓度为1.5 mol/L、且TBP摩尔比为0.4、萃取时间5 min、萃取温度30 ℃、VO/VA=2/1、水相中氯离子总浓度4 mol/L条件下，钙、锌萃取率分别为94.69%和85.20%，而铜萃取率仅为2.56%，此时钙铜、锌铜分离系数分别为680.47和219.46。斜率法研究结果表明钙、锌萃合物组成可能为{M·2[T]((o))·2[P]((o))}(其中M代表Ca和Zn)。

关键词：钙锌萃取分离 TBP P507 萃取工艺优化萃合物组成

新型Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的构筑及高效降解亚甲基蓝

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环境科学与技术 2024年第4期47卷 1-8页

作者：尔古阿沙高官金刘强兵蒋新宇钒钛资源综合利用国家重点实验室四川攀枝花617000 中南大学化学化工学院湖南长沙410083

该文采用热分解法先制备Zr-SnO_(2)中间层,再电沉积β-PbO_(2)层,成功制备了Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极。利用扫描电镜(SEM)、能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术对电极形貌、晶体结构、元素组成等进行了分... 详细信息

该文采用热分解法先制备Zr-SnO_(2)中间层,再电沉积β-PbO_(2)层,成功制备了Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极。利用扫描电镜(SEM)、能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术对电极形貌、晶体结构、元素组成等进行了分析。通过循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗法(EIS)、加速寿命实验等测试其电化学性能,考察其电催化降解亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)活性,优化电流密度和初始MB浓度。结果表明:Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的表面为致密四棱锥结构,形成了非化学计量比的β-PbO_(2);与传统的Ti/β-PbO_(2)电极相比,Zr-SnO_(2)中间层可有效提高钛基涂层电极的析氧过电位;修饰电极阻抗为87.64Ω/cm2,电极加速寿命为439 min,是Ti/β-PbO_(2)电极的219.5倍,是Ti/SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的1.71倍;在50 mA/cm2的电流密度下降解初始浓度为50.00 mg/L的MB时,180 min内MB去除率可达97%。

关键词：电催化降解 Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极亚甲基蓝钛阳极

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辉钼矿与滑石浮选药剂研究进展

金属矿山 2024年第2期 56-68页

作者：刘栖巧车宇航陈伟刘胜赵刚杨柳中南大学化学化工学院湖南长沙410083 矿物加工科学与技术国家重点实验室北京102628

辉钼矿和滑石共伴生关系密切且可浮性相近,因此两者的高效分离一直是浮选领域的难点。目前辉钼矿-滑石分离工艺主要有浮钼抑滑石的正浮选和先浮选脱除滑石再浮钼的反浮选两类,两种工艺都涉及辉钼矿与滑石的抑制剂和辉钼矿捕收剂。近些... 详细信息

辉钼矿和滑石共伴生关系密切且可浮性相近,因此两者的高效分离一直是浮选领域的难点。目前辉钼矿-滑石分离工艺主要有浮钼抑滑石的正浮选和先浮选脱除滑石再浮钼的反浮选两类,两种工艺都涉及辉钼矿与滑石的抑制剂和辉钼矿捕收剂。近些年来报道了很多辉钼矿-滑石分离的新型药剂,但是缺乏对药剂化学组成、官能团和空间构型等方面相似性、递变性和差异性的系统总结和分析。因此,在总结了目前辉钼矿和滑石晶体结构与亲/疏水特性的研究进展基础上,较详细论述了辉钼矿和滑石抑制剂类型、吸附机理和应用效果,分析了抑制剂作用的构效关系,并介绍了辉钼矿/滑石抑制剂和辉钼矿捕收剂的分子设计最新进展。通过总结晶体结构和基面/端面的亲/疏水性性质,发现两种矿物的端面都存在离子溶解、氧化等行为,导致其亲水性较强,但由于基面占据了整体表面积的90%以上,因此两种矿物整体上表现出较好的天然疏水性,这是其浮选分离困难的根本原因。水溶性金属盐是传统的辉钼矿和滑石的无机抑制剂,存在用量大、选择性差的缺点,因而其应用受到限制。有机高分子物质是辉钼矿/滑石抑制剂的研究热点,该类药剂在矿浆中往往表现为酸性,此时辉钼矿/滑石表面的碱度越高,两者间的相互作用就越强;在“强相互作用”时,这种酸碱相互作用可能表现为化学吸附,而在“弱相互作用”时,该作用表现为疏水吸引、氢键吸引、静电吸引等形式的弱吸附,这类抑制剂包括目前大量报道的多糖、腐殖酸等。因此,基于抑制剂在官能团种类与数量、空间构型等因素作用下与两种矿物的基/端面的Mo/Mg金属位点吸附的构效关系,采用组合或者接枝合成等方式设计高选择性分子结构,是开发辉钼矿/滑石抑制剂的思路之一。传统辉钼矿捕收剂以烃油类和巯基类药剂为主,但分别存在分散性差和对辉钼矿-硫化矿脉石的选择性差的缺陷,因此在烃油类捕收剂基础上,从捕收剂分子与辉钼矿端面暴露位点、氧化组分、溶解组分的化学作用出发,设计含有N、P、S等元素的高选择性捕收剂,实现表面氧化、溶解严重的微细粒辉钼矿的选择性捕收,是辉钼矿捕收剂分子设计的方向之一。抑制剂和辉钼矿捕收剂是辉钼矿和滑石浮选分离的关键,设计绿色高效的新型药剂对辉钼矿的开发具有重要意义。

关键词：浮选辉钼矿滑石捕收剂抑制剂构效关系

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复合纳米载体在微波可控释药方面的研究进展

工程科学与技术 2024年第2期56卷 139-150页

作者：刘雪茹刘叶刘超惠壮崔斌西北大学化学与材料科学学院陕西西安710127 西北大学化学国家级实验教学示范中心(西北大学) 陕西西安710127 西安工业大学新生院陕西西安710021 中南大学化学与化工学院湖南长沙410083

在现代癌症治疗中,传统化疗药物缺乏靶向性,常伴随严重的毒副作用,限制了化学疗法的临床应用。近年来,随着纳米技术的发展,基于纳米材料的靶向化疗成为一种新的治疗策略,特别是复合纳米材料在微波刺激下的药物释放性能,展现出了优异的... 详细信息

在现代癌症治疗中,传统化疗药物缺乏靶向性,常伴随严重的毒副作用,限制了化学疗法的临床应用。近年来,随着纳米技术的发展,基于纳米材料的靶向化疗成为一种新的治疗策略,特别是复合纳米材料在微波刺激下的药物释放性能,展现出了优异的应用前景。本文综述了这一领域的最新进展,重点分析了复合纳米材料如何在微波刺激下实现精准的药物释放,以及这种方法在癌症治疗中的潜力。复合纳米材料因其独特的物理化学性质,如高稳定性和良好的生物相容性,被广泛应用于癌症治疗中。在微波刺激下,这些材料能够实现药物的精准控制释放,从而提高治疗效果并减少对健康组织的损害。然而,复合纳米载体在生物体内的分布、靶向性和生物安全性等方面仍面临一定的挑战。例如,纳米粒子的体内稳定性和靶向能力需要进一步优化,以提高其治疗效果和减少副作用。在微波刺激诱导的药物控制释放方面,虽然已取得了一定的成果,但精确控制微波能量的传递和局部组织的加热效果仍是主要挑战之一。此外,如何确保微波能量集中于肿瘤组织而不损害周围健康组织,也是当前研究需要解决的问题。未来,随着纳米技术的不断进步和微波控制技术的改进,预计将开发出更为高效和安全的复合纳米载体,不仅能够提高药物的靶向性和治疗效果,还能在微波刺激下实现更为精准的药物释放控制。综上所述,复合纳米材料在微波刺激下的药物释放性能将是癌症治疗领域的一个重要研究方向,有望为癌症患者带来更有效的治疗选择。

关键词：复合纳米材料纳米载体靶向给药微波可控释药

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辉铜矿化学-生物溶解机制及浸出动力学进展

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 283-297页

作者：房朝军王军邱冠周河南理工大学化学化工学院焦作454000 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心焦作454000 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

辉铜矿是最具生物冶金工业利用价值的含铜矿物之一,然而,其生物浸出效率仍有较大提升空间。为了更好地揭示辉铜矿的生物浸出过程,对辉铜矿化学-生物溶解机制和浸出动力学相关研究进展进行综述。系统阐述辉铜矿的晶体结构,总结辉铜矿的... 详细信息

辉铜矿是最具生物冶金工业利用价值的含铜矿物之一,然而,其生物浸出效率仍有较大提升空间。为了更好地揭示辉铜矿的生物浸出过程,对辉铜矿化学-生物溶解机制和浸出动力学相关研究进展进行综述。系统阐述辉铜矿的晶体结构,总结辉铜矿的化学溶解机制、电化学溶解机制和生物溶解机制,讨论辉铜矿的浸出动力学以及不同浸出参数对辉铜矿浸出的影响,总结辉铜矿生物冶金在工业应用中存在的问题。尽管如此,辉铜矿生物浸出的精细过程和浸出机制仍有待进一步研究。未来可采用同步辐射等多种新型研究方法在化学-生物多学科交叉基础上探明次生硫化铜矿的精细氧化溶解机制,为辉铜矿高效环保提铜奠定基础。

关键词：辉铜矿生物浸出溶解机制动力学同步辐射

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MOFs基光电化学传感界面及其应用

化学进展 2024年第6期36卷 893-903页

作者：周存银黄娟王琼唐浩胡云楚王文磊中南林业科技大学理学院长沙410004 湖南师范大学化学化工学院化学生物学及中药分析教育部重点实验室长沙410081

光电化学传感分析是近年来迅速发展的一种新型分析技术,光电化学传感界面中的光电活性材料是光电化学传感检测的关键。金属有机框架(MOFs)及其衍生物可能是分散光电活性物质构建光电化学传感界面的理想载体。因MOFs材料中有机配体的“... 详细信息

光电化学传感分析是近年来迅速发展的一种新型分析技术,光电化学传感界面中的光电活性材料是光电化学传感检测的关键。金属有机框架(MOFs)及其衍生物可能是分散光电活性物质构建光电化学传感界面的理想载体。因MOFs材料中有机配体的“天线效应”,金属簇可看作被活化的分立的半导体量子点,使其具有与半导体类似的光电特性。对MOFs材料进行碳基化合物、有机聚合物、贵金属纳米粒子、无机氧化物、量子点修饰,构建MOFs基光电化学传感界面,可以提高MOFs的导电性,促进光生电子-空穴的分离,从而提高光电转换效率。利用MOFs基光电化学传感界面对光电化学传感产生信号放大的作用,可实现对目标物的超灵敏检测。基于此,本文对MOFs基材料光电活性机理、合成方法及光电活性界面构建策略进行了介绍,综述了近年来MOFs基材料在小分子化合物、免疫分析、酶活性及环境分析等光电化学传感检测中的应用,并对其发展前景进行了展望。

关键词： MOFs基材料光电化学传感界面光电化学传感分析

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氯化物体系中微量金的协同萃取分离研究

湿法冶金 2024年第1期43卷 60-66页

作者：朱山卢杨潇胡久刚张谌虎六盘水师范学院化学与材料工程学院贵州六盘水553000 中南大学化学化工学院湖南长沙410083

研究了用DIBK(二异丁基酮,HA)和TBP(磷酸三丁酯,B)协同萃取体系分离和富集氯化物体系中的金,考察了萃取体系及组成、萃取时间和温度、水相中氯离子浓度、萃取相比(V_(O)/V_(A))对金萃取分离性能的影响,并采用斜率法初步探究萃取机制。... 详细信息

研究了用DIBK(二异丁基酮,HA)和TBP(磷酸三丁酯,B)协同萃取体系分离和富集氯化物体系中的金,考察了萃取体系及组成、萃取时间和温度、水相中氯离子浓度、萃取相比(V_(O)/V_(A))对金萃取分离性能的影响,并采用斜率法初步探究萃取机制。结果表明:在协同萃取体系为TBP-DIBK、萃取剂总浓度1.5 mol/L、n(TBP)∶n(DIBK)=1∶4、萃取时间20 min、萃取温度20℃、V_(O)/V_(A)=2/1、水相中氯离子浓度6 mol/L条件下,金萃取率可达98.82%,最大金/铜萃取分离系数为1189.05;斜率法研究表明,萃合物组成可能为[AuCl_(6)·3A·B],其萃取化学反应式可改写为Au^(3+)+6Cl^(-)+3HA+B→[AuCl_(6)·3A·B]+3H^(+)。

关键词：酸性溶液二异丁基酮磷酸三丁酯协同萃取微量贵金属金

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