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AI+化学:从自动化迈向智能化探索

西北大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 1-16页

作者：韩英锋鲁欣月张乐西北大学化学与材料科学学院陕西西安710127

当前,多学科交叉范式的逐渐深入发展对传统化学合成提出了更精确、更高效的新要求。近年来,随着以机器学习为代表的人工智能技术快速发展,“AI+化学”模式使自动化合成逐渐迈向智能化。人工智能通过挖掘海量化学实验数据,不但可以帮助... 详细信息

当前,多学科交叉范式的逐渐深入发展对传统化学合成提出了更精确、更高效的新要求。近年来,随着以机器学习为代表的人工智能技术快速发展,“AI+化学”模式使自动化合成逐渐迈向智能化。人工智能通过挖掘海量化学实验数据,不但可以帮助研究者做出合理分析预测,而且可以将研究者从繁琐复杂的日常实验中解放出来,大大加速相关研发过程。梳理了化学研究领域由自动化合成迈向智能化的发展历程,介绍了实验室自动化平台的发展历程,随后系统讨论了实验室自动化平台构建范式,强调自动化合成技术与人工智能结合以期实现化学合成的智能化闭环策略,最后展望了该领域的未来发展前景。

关键词：实验室自动化自动化合成人工智能化学机器学习学科交叉

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3,4-双(3-硝基呋咱-4-氧基)呋咱合成、晶体结构及热性能（英文）

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含能材料 2015年第1期23卷 18-22页

作者：翟连杰王伯周霍欢胡怀明苏鹏飞樊学忠李辉西安近代化学研究所陕西西安710065 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710069

以二氨基呋咱为原料,经氧化、水解、中和和取代反应合成了3,4-双(3-硝基呋咱-4-氧基)呋咱,并采用红外光谱、核磁共振、元素分析,X射线单晶衍射等进行了结构表征。晶体属于单斜晶系,空间群为P2_1/c,a=15.256(3)A,b=11.579(3)A,c=14.981(3... 详细信息

以二氨基呋咱为原料,经氧化、水解、中和和取代反应合成了3,4-双(3-硝基呋咱-4-氧基)呋咱,并采用红外光谱、核磁共振、元素分析,X射线单晶衍射等进行了结构表征。晶体属于单斜晶系,空间群为P2_1/c,a=15.256(3)A,b=11.579(3)A,c=14.981(3)A,β=117.624(4)°,M_r=328.14,V=2344.7(9)A^3,Z=8,D_c,=1.859 g·cm^(-3),F(000)=1312,μ=0.177 mm(^-1),S=1.012,R_1=0.0433,wR_2=0.0987。晶体结构分析结果表明,在不对称单元中存在两种构象不同的分子,分子中含有大量的弱键,能够提高化合物的密度和热稳定性。采用差示扫描量热法和热重分析研究了3,4-双(3-硝基呋咱-4-氧基)呋咱的热分解过程,在10℃·min^(-1)的升温条件下,其熔点为72.9℃,在245~346℃之间存在明显放热过程。

关键词：有机化学呋咱醚晶体结构构象热行为

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核桃青皮生物炭对重金属的吸附效应分析

环境科学 2023年第10期44卷 5599-5609页

作者：朱晓丽程燕萍申烨华张子夜王军强尚小清西北大学城市与环境学院西安710127 西北大学化学与材料科学学院西安710127 西安金博瑞生态科技有限公司西安710065

以核桃青皮为原料,分别在300、500和700℃的条件下经过限氧热解制备了核桃青皮生物炭WP300、WP500和WP700,并应用于溶液中Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的吸附去除.结果表明,中等热解温度下的WP500具有最高的重金属吸附性能,且在溶液初始pH... 详细信息

以核桃青皮为原料,分别在300、500和700℃的条件下经过限氧热解制备了核桃青皮生物炭WP300、WP500和WP700,并应用于溶液中Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的吸附去除.结果表明,中等热解温度下的WP500具有最高的重金属吸附性能,且在溶液初始pH为8时吸附效果最佳,对Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的去除率分别为97.87%、99.78%和71.15%.不同吸附体系下所需的生物炭投加量不一致,在单一金属体系中,WP500对Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的最佳投加量为1.3、2.1和1.9 g·L^(-1),而在复合污染体系下,生物炭最佳投加量为5.1 g·L^(-1).此外,在单一和复合重金属反应体系中,WP500对3种重金属的吸附量均呈现出Pb^(2+)>Cu^(2+)>Cd^(2+)的规律,且在竞争吸附条件下,3种吸附质之间不存在协同或拮抗作用.等温吸附模型拟合结果显示,WP500对Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的固定方式较为多元,而动力学拟合结果则证明了WP500与Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)之间主要是化学吸附.分析表明核桃青皮生物炭对3种重金属的吸附机制涉及孔隙填充、静电吸附、离子交换、矿物沉淀、官能团络合和π-π电子供体-受体相互作用.本研究为核桃青皮的资源化利用提供了一种新的视角.

关键词：核桃青皮生物炭镉铜铅复合污染体系吸附动力学等温吸附模型

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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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基于Pickering乳液介质萃取苯胺的研究

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高校化学工程学报 2012年第3期26卷 418-423页

作者：刘登卫贺拥军郭晓滨张超李紫萱高绮西安科技大学化学与化工系陕西西安710054 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710069

以Pickering乳液为介质,研究了苯胺的静态和动态萃取过程。考察了乳液用量、氧化镁粒子用量和萃取级数对静态萃取效率的影响作用,以及苯胺进水浓度、乳液用量和进水流速对动态萃取过程的影响作用。结果表明,在静态条件下,乳液单级萃取... 详细信息

以Pickering乳液为介质,研究了苯胺的静态和动态萃取过程。考察了乳液用量、氧化镁粒子用量和萃取级数对静态萃取效率的影响作用,以及苯胺进水浓度、乳液用量和进水流速对动态萃取过程的影响作用。结果表明,在静态条件下,乳液单级萃取苯胺的效率为70%,三级萃取效率超过98%。随着Pickering乳液的用量和萃取级数的增加,静态萃取效率提高;随着MgO粒子用量的增大,静态萃取效率呈现先提高后减小的变化趋势。苯胺的动态萃取行为与固定床吸附过程类似,随着乳液用量增加、进水流速减小和进水浓度的减小,出水保持较低浓度(萃取效率高于99%)的时间延长,相应的穿透时间也增长。该研究方法为萃取工艺开辟了新的思路,还可用于中草药有效成分提取、污水处理等分离过程。

关键词：苯胺 Pickering乳液萃取固定床

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硫化锌镉固溶体光催化分解水产氢研究现状

无机化学学报 2020年第12期36卷 2227-2239页

作者：薛文华白雪樊君刘恩周西北大学化工学院西安710069 西北大学化学与材料科学学院西安710000

硫化锌镉(Cd1-xZnxS,0 详细信息

硫化锌镉(Cd1-xZnxS,0

关键词：光催化氢气水分解

Keggin型磁性多酸负载型催化剂的制备及其燃油氧化脱硫性能

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石油学报（石油加工） 2022年第1期38卷 37-45页

作者：李斯文张海艳韩天昊吴文琪王伟赵建社长安大学水利与环境学院陕西西安710061 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710127

采用简单的一锅法合成了一类氨基修饰的磁性MIL-101(Cr)载体固载下的Keggin型多酸催化剂,即Fe3O4@MIL-101-PMoW(简称FeCuP),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附等温(BET)以及振动样品磁强计(VSM)等手段对其组... 详细信息

采用简单的一锅法合成了一类氨基修饰的磁性MIL-101(Cr)载体固载下的Keggin型多酸催化剂,即Fe3O4@MIL-101-PMoW(简称FeCuP),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附等温(BET)以及振动样品磁强计(VSM)等手段对其组成、形貌等进行表征。采用该催化剂催化以空气中的氧气为氧化剂、以二苯并噻吩(DBT)为硫源的正十二烷模拟油样。结果表明,多酸具有较好的脱硫效果,随着多酸活性组分的引入,在最优反应条件下,FeCuP催化氧化模拟燃油中DBT的脱硫率可在75 min内达到100%。此外,磁性材料的修饰可大大增加FeCuP催化剂的回收率,采用简单的外加磁场即可实现催化剂的回收与再利用,重复使用10次以上仍保持95%以上的脱硫率。FeCuP催化剂在脱硫率以及重复使用次数上的明显优化满足了当今脱硫工业化的使用要求,具有较大的利用及推广价值。

关键词：杂多酸磁性材料氧化脱硫重复使用二苯并噻吩

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K4169合金在人工海水中的腐蚀磨损图

摩擦学学报 2016年第5期36卷 636-642页

作者：张丽敏董沫辰吕晋军西北大学化学与材料科学学院合成与天然功能分子化学教育部重点试验室陕西西安710127

采用恒电位测试方法研究了当载荷范围为5～20 N、电位范围为–0.6～0.3 V时镍基合金K4169/氧化铝陶瓷球摩擦副在人工海水中的腐蚀磨损行为,并根据试验数据获得了K4169合金的腐蚀磨损图（总损失图、磨损机理图和交互作用图）.结果表明：K... 详细信息

采用恒电位测试方法研究了当载荷范围为5～20 N、电位范围为–0.6～0.3 V时镍基合金K4169/氧化铝陶瓷球摩擦副在人工海水中的腐蚀磨损行为,并根据试验数据获得了K4169合金的腐蚀磨损图（总损失图、磨损机理图和交互作用图）.结果表明：K4169合金在室温下的人工海水中有良好的耐腐蚀性能,腐蚀速率为0.004 2 mm/a;磨损量Wc为总损失量T值的87.1%～96.8%,表明腐蚀磨损中K4169合金的损失以机械磨损为主,腐蚀损失量Cw很小.以ΔCw/ΔWc为判据可知：协同作用、加和作用和对抗作用均存在于K4169合金在人工海水的腐蚀磨损中.

关键词：镍基合金K4169 腐蚀磨损图协同作用人工海水腐蚀磨损机理

不同配副下ZrB_2-SiC复相陶瓷的摩擦学性能

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摩擦学学报 2017年第5期37卷 581-586页

作者：海万秀陈浩吕晋军刘利盟江涌陈宇红吴澜尔北方民族大学材料科学与工程学院宁夏银川750021 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710127

以微米级ZrB_2和SiC粉末为原料,采用热压烧结制备ZrB_2-SiC复相陶瓷,考察了SiC含量,摩擦对偶,速度和载荷对ZrB_2-SiC复相陶瓷摩擦磨损特性的影响.结果表明:ZrB_2-SiC复相陶瓷的摩擦系数和磨损率对SiC含量和摩擦对偶的变化较为敏感,速度... 详细信息

以微米级ZrB_2和SiC粉末为原料,采用热压烧结制备ZrB_2-SiC复相陶瓷,考察了SiC含量,摩擦对偶,速度和载荷对ZrB_2-SiC复相陶瓷摩擦磨损特性的影响.结果表明:ZrB_2-SiC复相陶瓷的摩擦系数和磨损率对SiC含量和摩擦对偶的变化较为敏感,速度和载荷变化,摩擦系数和磨损率的波动较大;以WC为对偶,速度0.1 m/s,载荷5 N时的ZrB_2-SiC复相陶瓷的平均摩擦系数和磨损率分别仅为0.4和2.41×10–4 mm3/(N·m).ZrB_2-SiC复相陶瓷的磨损机制以机械磨损为主,伴有轻微摩擦氧化,摩擦层的形成有利于摩擦系数的减小.

关键词： ZrB2-SiC复相陶瓷摩擦磨损摩擦对偶