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聚酰亚胺辅助制备高定向石墨烯基全炭泡沫及其在导热聚合物复合材料中的应用

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 271-282页

作者：熊科孙智鹏胡吉辰马成王际童葛翔乔文明凌立成华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237 常州富烯科技股份有限公司江苏常州213144

石墨烯及其衍生物具有高纵横比的二维层状结构,在加工过程中通常倾向于水平排列。因此,石墨烯基复合热界面材料虽然具有较高的面内热导率,但其表现出的低面外热导率难以满足实际应用需求。本文通过定向冷冻策略制备了竖直排列的聚酰亚胺... 详细信息

石墨烯及其衍生物具有高纵横比的二维层状结构,在加工过程中通常倾向于水平排列。因此,石墨烯基复合热界面材料虽然具有较高的面内热导率,但其表现出的低面外热导率难以满足实际应用需求。本文通过定向冷冻策略制备了竖直排列的聚酰亚胺/石墨纳米片(PG)导热骨架以提高聚合物复合材料的面外热导率,其中石墨纳米片(GNs)为高导热石墨烯薄膜的粉体边角料。在该过程中,采用水溶性聚酰胺盐溶液直接分散疏水的GNs,热亚胺化后获得的聚酰亚胺在辅助GNs定向排列的同时经石墨化处理转变为人造石墨。同时,GNs的引入提高了PG骨架的有序度和密度,进一步提高了聚二甲基硅氧烷(PDMS)基复合材料的强度和导热性能。结果表明,所制备的PDMS/PG复合材料(PG:21.1%)的面外热导率达14.56 W·m^(−1)·K^(−1),是纯PDMS的81倍。这种简便的聚酰亚胺辅助二维疏水填料定向排列的方法为各向异性热界面材料的规模制备提供了思路,同时实现了石墨烯薄膜边角料的再利用。

关键词：石墨烯膜二次利用热导率各向异性泡沫热界面材料

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分子生物学全英文课程建设的探索与实践

中国生物化学与分子生物学报 2024年第10期 1471-1478页

作者：陈雨蒙蔡孟浩吴海珍范立强赵健张惠展范建华华东理工大学生物工程学院应用生物学系

“分子生物学”是普通高等院校生物类相关专业的核心课。随着“双一流”建设、一流本科建设等政策的推进，全英文课程建设面对机遇与挑战。华东理工大学2019年首次开设《分子生物学全英文》课程，对课程建设进行了改革和实践，包括形象... 详细信息

“分子生物学”是普通高等院校生物类相关专业的核心课。随着“双一流”建设、一流本科建设等政策的推进，全英文课程建设面对机遇与挑战。华东理工大学2019年首次开设《分子生物学全英文》课程，对课程建设进行了改革和实践，包括形象性、生动性与课堂授课的结合，先进性、前沿性与经典理论的结合，全方位覆盖教学过程等，有效推动了分子生物学课程的建设与实践。从“分子生物学”全英文课程教学执行4期的成效看，学生的专业和科研能力、学生国际化视野和英语学术交流能力、学生综合能力和满意度、授课教师的教研业务能力均得到有效提升，助力提升国家“一流本科”专业创新性人才培养及分子生物学课程建设。

关键词：全英文授课分子生物学课程建设专业英语

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PEGMA刷微图案诱导聚苯乙烯纳米颗粒阵列化

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材料导报 2024年第14期38卷 270-276页

作者：高浩魏中华邓佳陈涛赵海利昆明理工大学化学工程学院昆明650504

基于光引发原子转移自由基聚合(ATRP)反应,在疏水性引发剂表面制备亲水性聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)聚合物刷微图案,以PEGMA聚合物刷图案化表面为模板,借助亲疏水区域间表面能的差异使聚苯乙烯(PS)纳米颗粒在亲水区域精准组装制备纳... 详细信息

基于光引发原子转移自由基聚合(ATRP)反应,在疏水性引发剂表面制备亲水性聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)聚合物刷微图案,以PEGMA聚合物刷图案化表面为模板,借助亲疏水区域间表面能的差异使聚苯乙烯(PS)纳米颗粒在亲水区域精准组装制备纳米颗粒微阵列。采用X射线光电子能谱仪(XPS)与拉曼光谱仪(Raman)对各阶段基体表面化学组分进行表征,结果表明,聚多巴胺/3-(三甲氧基硅烷基)丙基2-溴-2-甲基丙酸酯(PDA/SiBr)复合涂层、PEGMA聚合物刷以及PS纳米颗粒微阵列被成功制备。采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜对PEGMA聚合物刷图案化表面及PS纳米颗粒阵列化表面进行观察,结果表明PS纳米颗粒在PEGMA聚合物刷微图案区域选择性组装。研究了PS纳米颗粒微阵列表面BSA蛋白吸附行为,荧光图像结果表明PS纳米颗粒在PEGMA聚合物刷微图案表面组装后可以有效促进BSA蛋白在该区域的黏附。相关研究工作拓展了图案化聚合物刷在纳米颗粒微阵列制备中的应用,为纳米颗粒在高质量生物微阵列、生物探针等领域的应用提供了技术支持。

关键词：聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)刷微图案亲疏水反差特性聚苯乙烯(PS)纳米颗粒微阵列蛋白吸附

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固定床生物反应器中慢病毒生产工艺的优化

过程工程学报 2024年第6期24卷 734-745页

作者：陶思然程俊曹磊周燕谭文松华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室上海200237

慢病毒载体能将外源基因稳定整合至多种细胞的基因组,在基因治疗领域中具有广泛应用。固定床反应器可规模化培养贴壁细胞并通过质粒瞬时转染的方式生产慢病毒,但其慢病毒产量受到各种操作参数的影响。本研究对慢病毒生产过程中质粒转染... 详细信息

慢病毒载体能将外源基因稳定整合至多种细胞的基因组,在基因治疗领域中具有广泛应用。固定床反应器可规模化培养贴壁细胞并通过质粒瞬时转染的方式生产慢病毒,但其慢病毒产量受到各种操作参数的影响。本研究对慢病毒生产过程中质粒转染条件和细胞培养参数进行优化,并在国产固定床反应器中验证了优化后的工艺。结果表明,在质粒转染过程中,当PEI与DNA混合时质量比在2:1及以上、转染时的DNA浓度等于或高于2μg/mL、转染6 h及以上时可显著提高质粒转染效率;而混合时的DNA浓度和混合时间对转染效率的影响较小,其主要影响外源基因在细胞中的表达。在HEK293T细胞培养中,在5.0×10^(4)cells/cm^(2)的高接种密度下细胞在固定床载体表面均匀分布并较快进入指数生长期;而转染时过高或过低的细胞密度均不利于慢病毒生产,当细胞密度为1.0×10^(6) cells/cm^(2)时,可获得较高的慢病毒滴度。采用上述优化的工艺条件,在表面积为2.0 m2的国产固定床反应器中收获的慢病毒产量达2.4×10^(10)TU。本研究结果为建立基于固定床反应器的慢病毒载体高效生产工艺提供数据支撑。

关键词：固定床生物反应器慢病毒转染条件细胞培养参数

Ru/NiPO_(x)高效电催化醛还原胺化反应的研究

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化学学报 2024年第5期82卷 477-485页

作者：刘浩徐旭莉郭勇刘晓晖王艳芹华东理工大学化学与分子工程学院、工业催化研究所、上海市功能性材料化学重点实验室上海200237

电催化还原胺化是一种环境友好且可持续的合成胺途径.本工作建立了一个以2Ru/NiPO_(x)为阴极催化苯甲醛和环己胺电化学还原胺化反应的体系,该体系可以高效获得95.1%的N-苄基环己胺产率,以及64.7%的法拉第效率,其中活化二甲基亚砜(DMSO)... 详细信息

电催化还原胺化是一种环境友好且可持续的合成胺途径.本工作建立了一个以2Ru/NiPO_(x)为阴极催化苯甲醛和环己胺电化学还原胺化反应的体系,该体系可以高效获得95.1%的N-苄基环己胺产率,以及64.7%的法拉第效率,其中活化二甲基亚砜(DMSO)还原胺化与DMSO自身反应之间具有相匹配的活性是实现定向氢转移还原胺化的关键.最后,通过漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)表征、自由基捕获实验和DMSO-D6同位素标记实验探索了反应的机理.

关键词：电催化还原胺化 N-苄基环己胺 Ru基催化剂磷酸镍自由基反应

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机器学习辅助乙硫醇高效吸收溶剂分子设计

化工学报 2024年第3期75卷 914-923,F0001页

作者：陈宇翔刘传磊龚子君赵起越郭冠初姜豪孙辉沈本贤华东理工大学石油加工研究所上海200237 中国科学院过程工程研究所北京100190 华东理工大学绿色能源化工国际联合研究中心上海200237 新疆大学石油天然气精细化工教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046

针对传统胺洗脱硫工艺中有机硫脱除效率低,溶剂开发周期长、成本高等问题,利用7种机器学习算法建立了乙硫醇溶解度的定量构效关系模型,运用SHAP方法阐释了乙硫醇的吸收机理,对备选分子库进行了虚拟筛选,识别出高效吸收脱除乙硫醇的溶剂... 详细信息

针对传统胺洗脱硫工艺中有机硫脱除效率低,溶剂开发周期长、成本高等问题,利用7种机器学习算法建立了乙硫醇溶解度的定量构效关系模型,运用SHAP方法阐释了乙硫醇的吸收机理,对备选分子库进行了虚拟筛选,识别出高效吸收脱除乙硫醇的溶剂。基于COSMO-RS模型计算了14732种溶剂的乙硫醇溶解度,这些分子覆盖了广泛的化学空间;XGBoost算法在预测乙硫醇溶解度方面表现最佳,该算法的R^(2)_(test)为0.66,RMSE为1.22,MAE为0.84;分子结构的复杂程度、共价键分布、电荷分布是影响乙硫醇溶解能力的关键因素;确定了4种候选溶剂:3-乙氧基丙胺、3-二乙胺基丙胺、1,4-二甲基哌嗪和3-丁氧基丙胺;平衡溶解度测定实验的结果表明3-丁氧基丙胺的乙硫醇吸收性能最优,亨利常数为37.34kPa。

关键词：分子设计机器学习溶解度吸收

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基于活细胞仪优化毕赤酵母发酵生产植酸酶研究

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食品与发酵工业 2024年

作者：徐鸿飞李连伟王凤超李超李玉强王永红青岛蔚蓝生物集团有限公司华东理工大学生物工程学院

为了进一步提高毕赤酵母发酵生产植酸酶的产量和原材料利用率，该文在毕赤酵母生产植酸酶过程中引入在线活细胞传感仪，在验证电容值与活菌浓度呈良好线性相关的基础上，通过在线活细胞仪反映的电容值、电导率值并结合氧消耗速率(oxygen... 详细信息

为了进一步提高毕赤酵母发酵生产植酸酶的产量和原材料利用率，该文在毕赤酵母生产植酸酶过程中引入在线活细胞传感仪，在验证电容值与活菌浓度呈良好线性相关的基础上，通过在线活细胞仪反映的电容值、电导率值并结合氧消耗速率(oxygen uptake rate，OUR)研究了营养盐添加量和诱导阶段甲醇流加速率对植酸酶产量的影响。结果表明，在营养盐添加量75%、甲醇最大流加速率1:10(占空比)的工艺条件下，发酵终点植酸酶的最大酶活力和总酶活力分别达到16 900 U/mL和853.39×106U，比优化前提高了29.8%和42.6%。

关键词：植酸酶毕赤酵母在线活细胞仪电容值过程优化

高碳排工业“碳中和”潜在途径——碳酸盐矿物催化加氢转化的研究进展

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化工进展 2024年

作者：邵斌栗粟马榕廷谢志成高梓皓贾中昊王文慧孙哲毅胡军华东理工大学化学与分子工程学院

碳酸盐矿物高温炼制过程高碳排和高能耗是建材、钢铁、有色冶金等传统工业发展面临的巨大挑战，碳酸盐催化加氢转化技术通过将金属氧化物的生产过程与碳资源的高附加值转化过程耦合，有望从生产源头颠覆传统碳酸盐热分解必产二氧化碳的... 详细信息

碳酸盐矿物高温炼制过程高碳排和高能耗是建材、钢铁、有色冶金等传统工业发展面临的巨大挑战，碳酸盐催化加氢转化技术通过将金属氧化物的生产过程与碳资源的高附加值转化过程耦合，有望从生产源头颠覆传统碳酸盐热分解必产二氧化碳的途径。在该过程中，利用供氢分子（如氢气、低碳烷烃、液态有机富含氢物质等）直接将碳酸盐矿物中的碳物种原位转化为高值含碳化学品，从而有望大幅降低减排成本，有望成为基于碳酸盐矿物为原料的高碳排工业“碳中和”创新技术。本文以碳酸盐催化加氢转化技术制备不同产品为出发点，从过程特点、反应机理、催化剂设计和关键技术瓶颈等方面进行了综述，分析了碳酸盐加氢转化技术制备不同产品的研究现状和现存问题；结合近期关于碳酸盐催化加氢的最新研究进展，提出了基于碳酸盐矿物原料加氢转化在建材、钢铁、耐材等重排放工业过程碳减排的应用展望，为实现CO2的高效转化和减排增效提供了思路。

关键词：碳中和碳酸盐矿物加氢催化二氧化碳减排

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凝固浴槽的圆形自由射流数值模拟

工程塑料应用 2024年第4期52卷 94-100页

作者：邓启帆王贝沈春银戴干策华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

非溶剂致相分离的干喷湿纺法所制中空纤维膜的微结构与凝固浴的流场结构密切相关。常见的凝固浴流动更新类似于圆形自由射流。该流场结构不仅影响溶液纺丝的稳定性,还影响其分相成膜时的双扩散行为。合适的湍流模型能提高计算的准确性... 详细信息

非溶剂致相分离的干喷湿纺法所制中空纤维膜的微结构与凝固浴的流场结构密切相关。常见的凝固浴流动更新类似于圆形自由射流。该流场结构不仅影响溶液纺丝的稳定性,还影响其分相成膜时的双扩散行为。合适的湍流模型能提高计算的准确性与可靠性,因此采用9种湍流模型来模拟圆形自由射流流动,得到了不同模型下的流体速度分布、起始段长度、湍流动能(k)、卷吸量等参量结果,并与实验值及理论解进行对比分析。结果表明,在k与湍流动能耗散率(ε)中增加了两个附加项(D,E)的Launder与Sharma(LS)模型,对速度分布的预测最准确,轴向无量纲速度平均误差为7.14%,起始段长度与实验值相比平均误差最小为10.7%;Prandtl数σk对水流扩散有较大影响,通过修正σk,能提高LS模型的速度分布预测能力,当σk取0.15时,起始段与主体段的平均相对误差降至2.75%,雷诺数为6378.2条件下的卷吸量预测平均误差为3.57%。因此,在具有圆形自由射流的凝固浴槽数值模拟中,建议采用LS模型。

关键词：数值模拟湍流模型自由射流卷吸效应凝固浴槽