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TiB_(2)/WS_(2)复合薄膜退火处理下的结构演变与磨损失效分析

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中国表面工程 2024年第3期37卷 220-231页

作者：刘进龙李红轩吉利刘晓红张定军中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730030

在严苛的航空航天工况环境下,WS_(2)基复合薄膜在减摩耐磨方面的结构演变和失效规律仍须进一步探索。为扩展其在温域上的应用范围,采用磁控溅射技术在硅片和718高温合金块上沉积TiB_(2)/WS_(2)复合薄膜,分别在200、450和600℃大气环境... 详细信息

在严苛的航空航天工况环境下,WS_(2)基复合薄膜在减摩耐磨方面的结构演变和失效规律仍须进一步探索。为扩展其在温域上的应用范围,采用磁控溅射技术在硅片和718高温合金块上沉积TiB_(2)/WS_(2)复合薄膜,分别在200、450和600℃大气环境下对复合薄膜进行退火处理。利用扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、纳米压痕仪和球盘高温摩擦试验机等分析技术对退火处理前后薄膜的组分、结构、力学性能和摩擦磨损性能进行研究。结果表明:随着退火温度的升高,复合薄膜中硫元素的分解率增大,S/W比降低,薄膜氧化程度增加。未退火处理薄膜在摩擦过程中由于形成易于剪切滑移的WS_(2)(002)晶体取向结构保持了低且稳定的摩擦因数。200℃退火处理后薄膜的致密性增加,硬度得到明显的提升,显示良好的减摩耐磨性能[摩擦因数氧化相WO_(3)、TiO_(2)导致摩擦因数波动上升,磨损率增加。600℃退火处理后薄膜瞬时失效,主要是由于薄膜中硫元素的大量分解流失难以形成润滑相和薄膜表面形成松散堆积结构所造成的。通过观察退火处理前后复合薄膜微观结构的变化明确了其在不同温度下的磨损失效演化规律。

关键词： TiB_(2)/WS_(2)复合薄膜退火处理硫元素流失摩擦磨损

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B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢溶液中的摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 562-572页

作者：朱国菁李文波曹学乾尚伦霖孔令刚张广安中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730070

采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性能及过氧... 详细信息

采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性能及过氧化氢水溶液中与不同对偶球的摩擦学行为.结果表明:B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Al_(2)O_(3)球相对摩擦时,有严重的磨粒磨损行为,摩擦系数与磨损率较高.此外,B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Si_(3)N_(4)和SiC球相对摩擦时发生了复杂的摩擦化学反应,形成了硅胶和硼酸的摩擦化学产物,发挥了减摩抗磨作用[磨损率较低分别为0.8×10^(-7)和1.0×10^(-7)mm^(3)/(N·m)].因此,本研究为碳基薄膜在氧化条件下摩擦副的合理设计和应用提供了试验依据,同时也为保护在苛刻环境工作的机械部件提供了1种可行方法.

关键词：类金刚石碳摩擦配副双氧水硅氧化合物元素掺杂

含Ag@Ni核壳结构粉体镍基复合涂层的多循环高温摩擦学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 618-628页

作者：何乃如方子文贾均红杨杰陈威辛骅陕西科技大学机电工程学院西安710021 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明:Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层... 详细信息

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明:Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层中Ag与NiCrAlY的界面结合强度,进而显著提高复合涂层的硬度。Ni覆层有效地抑制了Ag在高温摩擦过程中的扩散与耗散。800℃时NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层的摩擦因数仅为0.25,磨损率仅为1×10^(-5)mm^(3)/(N·m),显著低于NiCrAlY-Mo-Ag涂层。同时,Ag的核壳结构设计使得涂层在高温多循环工况下始终保持良好的自润滑性和耐磨性。

关键词：核壳结构 Ag@Ni Ni基复合涂层摩擦学性能高温热循环

AuNPs@Pullulanase生物传感器检测稻米中直链淀粉含量

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分析试验室 2024年

作者：王艳程美佳孙立瑞窦博鑫谢金晖刘天娇辛嘉英张娜哈尔滨商业大学食品科学与工程重点实验室中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室

本研究利用普鲁兰酶（Pullulanase）可水解直链淀粉分子中的α-1，6 糖苷键的特性，结合纳米金颗粒（AuNPs）放大电信号，采用杂化技术制备酶生物传感器，实现了对直链淀粉的快速定量检测。采用电沉积法制备AuNPs@pullulanase生物传感... 详细信息

本研究利用普鲁兰酶（Pullulanase）可水解直链淀粉分子中的α-1，6 糖苷键的特性，结合纳米金颗粒（AuNPs）放大电信号，采用杂化技术制备酶生物传感器，实现了对直链淀粉的快速定量检测。采用电沉积法制备AuNPs@pullulanase生物传感器，通过循环伏安法，对稻米中的直链淀粉进行检测。优化的实验条件为：选用AuNPs（13 nm）和普鲁兰酶（40 U），利用电沉积法以0.07 V/s的扫速扫描30圈，共修饰4层AuNPs@pullulanase。60 ℃下，pH 4.5的0.3 mol/L乙酸钠溶液为缓冲液，稻米淀粉与缓冲液体积比为1:3时，电流响应值最大。该酶生物传感器在淀粉浓度1×10-7～1×10-5mol/L范围内具有良好的线性关系，线性方程为y=0.0018x+1.3897(R2=0.9987)，检测限为3.904×10-9mol/L。本研究所建立的电化学检测方法为淀粉中直链淀粉的检测提供了新的思路。

关键词：普鲁兰酶纳米金杂化酶酶生物传感器直链淀粉检测

无溶剂体系脂肪酶催化及其在食品领域的应用研究进展

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食品工业科技 2024年

作者：辛嘉英宋琪徐景懿张卫丹贺姣夏春谷哈尔滨商业大学食品科学与工程重点实验室中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室

脂肪酶是食品工业中重要的水解酶之一，广泛应用于风味酯生产、功能性酯开发及油脂改性等多个领域。然而，传统的脂肪酶催化反应体系需要使用大量有机溶剂，一旦处理不当，有机溶剂散失到环境中将造成严重污染，有害物质的残留将直接影... 详细信息

脂肪酶是食品工业中重要的水解酶之一，广泛应用于风味酯生产、功能性酯开发及油脂改性等多个领域。然而，传统的脂肪酶催化反应体系需要使用大量有机溶剂，一旦处理不当，有机溶剂散失到环境中将造成严重污染，有害物质的残留将直接影响食用者的健康而引发食品安全事件。无溶剂体系脂肪酶催化具有不使用有毒有害试剂，安全性高，反应速度快、转化率高和选择性好等诸多优势，引起了学术界和食品行业的高度关注。然而无溶剂反应体系也有其固有的缺点，如：反应条件要求较高，某些反应难以进行、反应体系流动性差导致扩散困难等。由此，研究人员开发了机械、微波和超声等多种辅助强化手段优化反应。本文从无溶剂体系脂肪酶催化的反应类型、辅助强化手段及在食品领域的应用展开综述，以期为后续的研究和应用提供参考。

关键词：无溶剂体系脂肪酶催化反应辅助强化方法

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机械酶催化及其在食品领域的应用研究进展

食品工业科技 2024年

作者：郑梦迪辛嘉英崔添玉陈立新程伟刘天复哈尔滨商业大学食品科学与工程重点实验室中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室

机械酶催化是一种新兴的生物催化技术，该技术通过机械化学手段强化无溶剂体系酶催化反应，可以显著提高反应效率、减少溶剂使用和增强酶的稳定性，符合绿色化学和可持续发展的理念。本文从机械酶催化反应的反应体系、反应方式、影响因... 详细信息

机械酶催化是一种新兴的生物催化技术，该技术通过机械化学手段强化无溶剂体系酶催化反应，可以显著提高反应效率、减少溶剂使用和增强酶的稳定性，符合绿色化学和可持续发展的理念。本文从机械酶催化反应的反应体系、反应方式、影响因素、酶在机械作用下维持稳定的原理和机械酶催化反应在食品添加剂合成、功能性成分提取和食品加工副产物降解中的应用等几个方面展开综述，从绿色化学角度展示了机械酶催化应用于食品领域的优势，并对机械酶催化反应面临的挑战和未来的发展方向进行了讨论。

关键词：机械酶催化无溶剂体系绿色化学食品添加剂功能性成分食品加工副产物

鱼皮多肽作为水基润滑添加剂的摩擦学性能与机理研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第2期44卷 233-241页

作者：张恩惠王宁丽李维民赵改青王晓波中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室甘肃兰州730000 青岛市资源化学与新材料研究中心山东青岛266100 淄博高端合成润滑材料创新中心山东淄博255000

采用酶解和大孔树脂分离技术从渔业废弃物中提取了3种不同极性的多肽,研究了多肽在水乙二醇溶液中溶解性、摩擦学性能,并探讨了其摩擦学机理.结果表明,所制备的3种不同极性的多肽在水乙二醇体系中均具有良好的溶解性,且具有较高的热稳定... 详细信息

采用酶解和大孔树脂分离技术从渔业废弃物中提取了3种不同极性的多肽,研究了多肽在水乙二醇溶液中溶解性、摩擦学性能,并探讨了其摩擦学机理.结果表明,所制备的3种不同极性的多肽在水乙二醇体系中均具有良好的溶解性,且具有较高的热稳定性.摩擦学研究表明,多肽可显著提升水乙二醇溶液在钢/钢摩擦副间的减摩、抗磨性能,有效保护摩擦副表面,其中小极性的多肽抗磨性能最强,磨损体积比水乙二醇溶液降低55.49%,并且3种多肽均可显著提升水乙二醇的抗承载性能.多肽的分子结构中存在较多的极性基团,有助于多肽与金属摩擦副表面发生物理吸附,而且多肽在摩擦副表面还形成1层以含碳、氮有机化合物、铁氧化物为主的化学反应膜.因此,多肽优异的摩擦学性能是摩擦化学反应和物理吸附协同作用的结果.

关键词：水基润滑剂环境友好润滑添加剂多肽摩擦学性能摩擦学机理

制备方法对Pt-Sn-K-Mg/γ-Al_(2)O_(3)催化剂正十二烷脱氢性能的影响

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分子催化（中英文） 2024年第2期38卷 130-138,I0002,I0003页

作者：王帅孙杰陈诚魏海国丑凌军杨建宋焕玲中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083

以正十二烷脱氢反应为探针反应,采用顺序浸渍、乙醇共浸渍、盐酸共浸渍的方法制备了Pt-Sn-K-Mg/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,并采用NH_(3)-TPD、CO脉冲吸附、H_(2)-TPR、准原位XPS等表征手段探究浸渍顺序和溶剂对催化剂构效关系的影响.结果表... 详细信息

以正十二烷脱氢反应为探针反应,采用顺序浸渍、乙醇共浸渍、盐酸共浸渍的方法制备了Pt-Sn-K-Mg/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,并采用NH_(3)-TPD、CO脉冲吸附、H_(2)-TPR、准原位XPS等表征手段探究浸渍顺序和溶剂对催化剂构效关系的影响.结果表明,盐酸水溶液共浸渍的方法制备的催化剂表现出了最佳的初始活性和较好的稳定性.催化剂的弱酸性位点的增加有利于Pt的分散,从而提高催化性能.采用乙醇为溶剂的共浸渍方法更有利于PtSn间形成更强的相互作用生成更多的PtSn合金,这对初始活性不利,但对选择性影响较小.

关键词：长链烷烃脱氢 PtSn合金浸渍顺序溶剂效应

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机械酶催化反应的研究进展

食品科学 2024年

作者：崔添玉辛嘉英孙立瑞李越刘静雪张健雄夏春谷中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室哈尔滨商业大学旅游烹饪学院哈尔滨商业大学食品科学与工程重点实验室

近年来，在全球面临的资源紧缺的背景下，机械酶催化反应凭借其高效、绿色、节能、可持续的特点引起了学术界和食品行业的高度关注。有机合成反应通常使用大量化学试剂，且需要严格的反应条件和复杂的下游操作来分离纯化产品，食品中应... 详细信息

近年来，在全球面临的资源紧缺的背景下，机械酶催化反应凭借其高效、绿色、节能、可持续的特点引起了学术界和食品行业的高度关注。有机合成反应通常使用大量化学试剂，且需要严格的反应条件和复杂的下游操作来分离纯化产品，食品中应少用或不用。“机械酶学”技术能够在无溶剂的体系下，通过机械能促进酶催化反应，符合当今发展的需求及理念。该文主要对机械酶学的起源、发展、影响因素、反应机理、酶的种类和应用展开综述，通过汇集已报道的实例，以期为食品化学和生物催化领域提供理论指导。

关键词：机械酶催化反应无溶剂体系固体反应绿色化学酶应用