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实现生物单分子成像的液相扫描电镜新技术

北京工业大学学报 2024年第9期50卷 1144-1150页

作者：王丽曹聪慧宋晶崔依然李长硕翟亚迪李劲涛吉元韩晓东北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 北京工业大学物理与光电工程学院北京100124 北京工业大学化学与生命科学学院北京100124

细胞膜蛋白的定位和分布在疾病发生发展中起着重要的作用,而原位表征纳米级膜蛋白需要单分子水平技术。为实现生物样品的原位液态环境高分辨成像,发展了一套基于扫描电镜液体环境的单分子成像技术。该技术采用扫描透射成像装置和商业化... 详细信息

细胞膜蛋白的定位和分布在疾病发生发展中起着重要的作用,而原位表征纳米级膜蛋白需要单分子水平技术。为实现生物样品的原位液态环境高分辨成像,发展了一套基于扫描电镜液体环境的单分子成像技术。该技术采用扫描透射成像装置和商业化液体芯片装置组合,利用该技术观察了三阴性乳腺癌细胞膜蛋白表皮生长因子受体的精确定位、分布和聚合态。结果表明,采用高真空环境大约10~(-4) Pa、加速电压30 kV、束流约10~(-10) A实验参数,液体环境扫描透射成像模式,图像分辨率达到2~3 nm。标定膜蛋白的量子点ZnS@CdSe和Au纳米颗粒,具有相对于生物和液体更高的原子序数,因此在成像中形成了更好的衬度和信噪比。该技术为解决细胞生物学领域的高分辨单分子成像提供了一种先进的原位研究方法和直观观测平台。

关键词：扫描电镜液体环境原位膜蛋白单分子扫描透射模式

硫酸铵和硫酸镁浸取风化壳淋积型稀土矿机制研究

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中国稀土学报 2024年

作者：冯凯程福祥吴声廖春生严纯华中稀(北京)稀土研究院有限公司北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心

风化壳淋积型稀土矿中以离子态形式吸附在矿土颗粒表面的稀土可通过电解质溶液浸取的方式开采，其中的离子交换反应机制是工艺开发和优化设计以及浸取过程仿真模拟的基础。尽管硫酸铵作为浸矿剂具有浸取效率高、浸矿液后处理工艺简单等... 详细信息

风化壳淋积型稀土矿中以离子态形式吸附在矿土颗粒表面的稀土可通过电解质溶液浸取的方式开采，其中的离子交换反应机制是工艺开发和优化设计以及浸取过程仿真模拟的基础。尽管硫酸铵作为浸矿剂具有浸取效率高、浸矿液后处理工艺简单等优势，但无法规避的氨氮污染问题促使近年硫酸镁作为浸矿剂逐渐在风化壳淋积型稀土矿开采工业生产中得到广泛应用。为探究硫酸铵和硫酸镁浸取过程的离子交换机制，通过柱浸实验对比研究了使用两种浸矿剂时浸矿液中离子的穿透行为，并采用多级逆流浸取实验和反浸取实验分别研究了硫酸镁和硫酸铵浸取过程中的离子交换反应化学计量关系。结果显示，以硫酸铵作为浸矿剂时，浸矿剂铵离子通常在稀土离子浓度接近峰值时才开始穿透，而以硫酸镁作为浸矿剂时，浸矿剂镁离子与稀土离子和铝离子几乎同时穿透；铵离子与稀土离子和铝离子间的离子交换化学计量比分别为3:1和2:1，镁离子与稀土离子、钙离子和铝离子间的离子交换化学计量比分别为1.5:1、1:1和1.25:1。

关键词：风化壳淋积型稀土矿多级逆流浸取反浸取硫酸铵硫酸镁

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金钗石斛多糖的酶解工艺优化及其抗氧化活性

精细化工 2024年

作者：王筱玥刘学刘春环刘晶杨成江南大学化学与材料工程学院国珍健康科技(北京)有限公司

采用α-半乳糖苷酶对金钗石斛多糖30%醇沉（30%为乙醇水溶液中乙醇的质量分数）组分（DNP-30）进行了酶解。以酶解产物（DNP-30E）对2，2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐(ABTS+)自由基清除率为指标，通过单因素和响应面实验... 详细信息

采用α-半乳糖苷酶对金钗石斛多糖30%醇沉（30%为乙醇水溶液中乙醇的质量分数）组分（DNP-30）进行了酶解。以酶解产物（DNP-30E）对2，2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐(ABTS+)自由基清除率为指标，通过单因素和响应面实验确定了最佳酶解条件。采用FTIR、NMR、高效凝胶渗透色谱仪对DNP-30和DNP-30E进行了表征。基于体外和细胞内抗氧化活性实验、建立十二烷基硫酸钠（SDS）刺激HaCaT细胞氧化应激模型，探究了DNP-30和DNP-30E的抗氧化能力。结果表明，在α-半乳糖苷酶加酶量20 U/mL、pH＝7.0、酶解温度46 ℃、酶解时间11 h的最佳酶解条件下，DNP-30E对ABTS+自由基清除率平均值为85.62%。与DNP-30D相比，NP-30E还原糖含量由0.63%±0.35%升至48.66%±0.51%，重均相对分子质量由7.95×105Da降至2083 Da。酶解过程造成多糖中的葡萄糖（1α→6）-甘露糖〔Glu（1α→6）-Man〕键发生断裂，并引起葡萄糖端基氢构型翻转。当多糖质量浓度为2 g/L时，DNP-30E提高了ABTS+自由基、羟基自由基、超氧自由基清除率和铁离子还原/抗氧化能力；当多糖质量浓度为5～10 g/L时，DNP-30E细胞毒性比DNP-30显著降低。多糖浓度为0.5 g/L时，DNP-30E组比DNP-30组的活性氧含量降低了34.21%，丙二醛含量降低了50.2%，超氧化物歧化酶活力提升了84.17%，表现出更强的抗氧化能力。

关键词：金钗石斛多糖 α-半乳糖苷酶酶解工艺优化抗氧化活性 HaCaT细胞中药现代化技术

风化壳淋积型稀土矿浸取过程的模拟计算研究IV：考虑净吸附的液-固萃取模型

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中国稀土学报 2024年

作者：程福祥吴声廖春生孙聆东严纯华中稀(北京)稀土研究院有限公司北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心

风化壳淋积型稀土矿山粘土中常具有对浸矿剂离子或稀土离子的净吸附能力。假定净吸附形式为对浸矿剂NH4+的物理吸附和专性吸附以及对RE3+的离子交换吸附，建立了考虑净吸附的风化壳淋积型稀土矿液-固萃取浸取模型，并计算讨论了不同净... 详细信息

风化壳淋积型稀土矿山粘土中常具有对浸矿剂离子或稀土离子的净吸附能力。假定净吸附形式为对浸矿剂NH4+的物理吸附和专性吸附以及对RE3+的离子交换吸附，建立了考虑净吸附的风化壳淋积型稀土矿液-固萃取浸取模型，并计算讨论了不同净吸附类型对于稀土浸取过程和浸取效果的影响。结果显示，矿土中存在对NH4+的物理吸附和专性吸附均可导致浸出液中稀土峰值浓度降低；矿土对NH4+的净吸附能力增加还将导致浸矿剂消耗增加。通常半风化矿可净吸附离子相稀土，对于相同稀土品位的半风化原矿，净吸附RE3+能力越强，母液中稀土穿透越为滞后，稀土穿透曲线拖尾现象也越严重，同时因净吸附稀土的矿土相当于提升了稀土品位而使硫酸铵投入/稀土产出比增大；半风化层中存在的稀土净吸附位点因可吸附前锋浸矿液中的RE3+离子，理论上与已吸附了RE3+离子的位点等效消耗浸矿剂。

关键词：风化壳淋积型稀土矿柱浸液-固萃取模型离子交换机理净吸附

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锂离子电池高镍正极材料前体的制备工艺

化工进展 2024年第9期43卷 5079-5085页

作者：吴剑扬王汝娜陈耀申兰耀于永利蒋宁邱景义周恒辉北京大学化学与分子工程学院北京100871 北京泰丰先行新能源科技有限公司北京102200 防化研究院北京102205

高镍三元正极材料因其高的充放电比容量(270mA·h/g),被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的一种关键材料。高镍三元正极材料的前体通常采用共沉淀法制备,其性质对最终烧结得到的三元正极材料的性能有显著影响。在共沉淀反应制备前体... 详细信息

高镍三元正极材料因其高的充放电比容量(270mA·h/g),被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的一种关键材料。高镍三元正极材料的前体通常采用共沉淀法制备,其性质对最终烧结得到的三元正极材料的性能有显著影响。在共沉淀反应制备前体的过程中,氨含量、pH、反应温度、固含量、搅拌速率、杂质等诸多因素共同影响着产物的物理化学性质,增加了合成特定指标三元正极材料的难度。本文探究了具有不同粒径分布,镍含量(镍在镍钴锰三元素中的摩尔分数)分别为88%、90%、92%、94%的高镍三元前体的制备工艺与基本性质。进一步地,选择镍摩尔分数为94%的前体材料,从氨含量、pH及搅拌速率三个方面探究了合成参数对前体产物的影响,发现在相对较低的氨含量、pH以及搅拌速率条件下,更容易制备得到粒径分布均匀、形貌完好的前体,并且得到的三元材料具有更高的放电容量以及首圈库仑效率。

关键词：电化学制备高镍材料正极锂离子电池工艺

点亮纳米科学的量子点——2023年诺贝尔化学奖浅谈

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大学化学 2024年第1期39卷 1-6页

作者：孙聆东王颖霞北京分子科学中心北京大学化学与分子工程学院北京100871

随着化学学科的发展,人们能够制备出的化合物种类越来越多,对物质的研究也遍及不同的尺度:从宏观到微观以及二者之间的介观——通常在纳米量级。在纳米尺度上,很多材料的性质表现出与尺寸之间的关联效应,量子点就是其中最典型的代表。... 详细信息

随着化学学科的发展,人们能够制备出的化合物种类越来越多,对物质的研究也遍及不同的尺度:从宏观到微观以及二者之间的介观——通常在纳米量级。在纳米尺度上,很多材料的性质表现出与尺寸之间的关联效应,量子点就是其中最典型的代表。量子点指尺寸与其激子波尔半径相近时表现出尺寸依赖的量子效应的一类半导体,在保持组成不变的前提下,通过尺寸调控就可以改变其带隙以及相应的吸收和发射光谱。这一特性为半导体纳米材料的研究与应用带来了新的机遇。2023年诺贝尔化学奖授予量子点的工作,赞扬其点亮纳米科学。本文主要围绕三位获奖科学家的工作,从量子点的发现和合成的研究历程出发,对相关的科学发展和事件做简要的总结和评述。

关键词：量子尺寸效应量子点纳米科学合成化学

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航空发动机多支撑附件系统振动传递路径分析

航空学报 2024年第4期45卷 51-66页

作者：朱清玉韩清凯王维民江志农大连理工大学机械工程学院大连116024 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 北京化工大学机电工程学院北京100029

附件系统是航空发动机的重要组成部分,发动机过度振动常常会造成附件结构的局部破坏。针对某航空发动机具有多个安装结构支撑的滑油箱系统,开展不同飞行状态(空中慢车、巡航以及最大工作转速状态)下滑油箱振动传递路径分析(TPA)。首先,... 详细信息

附件系统是航空发动机的重要组成部分,发动机过度振动常常会造成附件结构的局部破坏。针对某航空发动机具有多个安装结构支撑的滑油箱系统,开展不同飞行状态(空中慢车、巡航以及最大工作转速状态)下滑油箱振动传递路径分析(TPA)。首先,基于TPA基本原理,建立了多支撑滑油箱系统TPA有限元模型,并验证了模型的有效性。然后,基于某发动机实测滑油箱振动载荷谱,仿真分析了滑油箱多个目标点的振动响应。进一步地,基于仿真TPA方法,比较研究了不同飞行状态下安装结构对滑油箱振动响应的贡献量大小。结果表明,在N1、N2及2N1处,滑油箱振动响应相对较大;在空中慢车和巡航状态,安装结构不同振动传递方向对目标点振动响应贡献量排序为Y>X>Z;在最大工作转速状态,不同安装结构Y向和X向振动传递方向对目标点振动响应贡献量相对较大。最后,通过降低主要传递路径的传递函数和工况载荷,滑油箱振动响应分别下降了1.5、2.8 dB。本文所使用的TPA分析方法可用于指导航空发动机复杂多支撑外部附件系统的动力学设计。

关键词：附件系统传递路径分析仿真TPA 传递函数逆矩阵法动力学设计

Ti-DLC薄膜压阻性能及载流子输运行为研究

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无机材料学报 2024年第8期39卷 879-886,I0001,I0002页

作者：赵志翰郭鹏魏菁崔丽刘山泽张文龙陈仁德汪爱英宁波大学材料科学与化学工程学院宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室宁波315201 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

围绕压阻传感器领域对高性能类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)薄膜压阻敏感材料的需求,针对金属掺杂DLC存在的载流子输运行为和实际多工况(如温度、湿度等)下压阻性能不明的问题,本工作以Ti-石墨复合拼接靶为靶材,采用高功率脉冲磁控... 详细信息

围绕压阻传感器领域对高性能类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)薄膜压阻敏感材料的需求,针对金属掺杂DLC存在的载流子输运行为和实际多工况(如温度、湿度等)下压阻性能不明的问题,本工作以Ti-石墨复合拼接靶为靶材,采用高功率脉冲磁控溅射技术,高通量制备出4种Ti含量(原子分数为0.43%~4.11%)的Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜,研究了Ti含量对薄膜组分结构、电学性能、变湿度环境下压阻性能的影响规律。结果表明:Ti含量(原子分数)在0.43%~4.11%范围内,掺杂Ti原子均以固溶形式均匀镶嵌于非晶碳网络中,Ti-DLC薄膜电学行为表现为典型半导体特性,在200~350 K温度范围内,薄膜电阻率均随温度升高而降低。载流子传导机制在200~270 K内为Mott型三维变程跳跃传导,在270~350 K范围内则为热激活传导。Ti-DLC薄膜压阻系数(Gauge Factor,GF)最大值为95.1,在20%~80%相对湿度范围内,所有样品GF均随湿度增加而增大,这可能是引入的固溶Ti原子缩短了导电相之间的平均距离,同时吸附表面水分子导致电阻变化。

关键词： Ti掺杂类金刚石薄膜电学性能可变湿度压阻行为

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巯基吡啶异构体对电镀铜填盲孔的影响研究

电镀与精饰 2024年第9期46卷 1-9页

作者：陈洁宗高亮代禹涵赵晓楠肖宁北京化工大学化学工程学院北京100029 深圳市板明科技股份有限公司广东深圳518105

本文以同分异构体2-巯基吡啶(2-MP)和4-巯基吡啶(4-MP)为研究对象,在对比其作为整平剂填充盲孔性能差异的基础上,阐述其分子构效关系。首先,通过哈林槽镀铜实验研究了2-MP与4-MP的填盲孔性能,结果表明,2-MP的填孔性能更佳,其填孔率可达... 详细信息

本文以同分异构体2-巯基吡啶(2-MP)和4-巯基吡啶(4-MP)为研究对象,在对比其作为整平剂填充盲孔性能差异的基础上,阐述其分子构效关系。首先,通过哈林槽镀铜实验研究了2-MP与4-MP的填盲孔性能,结果表明,2-MP的填孔性能更佳,其填孔率可达82%。之后,通过量子化学计算,发现2-MP分子中S原子电子云密度低于4-MP,这说明2-MP更易吸附在铜表面。计时电位法测试结果表明:Cl^(-)可促进2-MP在铜表面的吸附,此外,2-MP与PEG之间的相互作用显著强于4-MP。最后,通过X射线光电子能谱(XPS)检测到了Cu-S键的存在,证明两种整平剂分子在铜表面均发生了化学吸附。然而,由于2-MP分子中的巯基S原子与N原子处于邻位,可以形成S-Cu^(2+)-N配合物,进而与Cl^(-)、PEG形成复杂且致密的抑制层,强烈抑制表面铜沉积,从而提高了其盲孔填孔率。

关键词：电镀铜填充盲孔整平剂 2-巯基吡啶 4-巯基吡啶