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木质素分子在储能器件中的应用研究进展

林业工程学报 2024年第1期9卷 1-20页

作者：刘伟王庆徐伟卓徐国号李伟朋唐琳泞柳凯中南大学化学化工学院长沙410083

木质素是一种绿色环保、低成本的不规则酚类聚合物,其结构中富含羟基和甲氧基等官能团,并且可以从造纸工业的副产品以及农林废弃物中大量获取,因此在各行各业中具有巨大的应用潜力。在储能领域,大量的研究报道了木质素作为可再生碳源制... 详细信息

木质素是一种绿色环保、低成本的不规则酚类聚合物,其结构中富含羟基和甲氧基等官能团,并且可以从造纸工业的副产品以及农林废弃物中大量获取,因此在各行各业中具有巨大的应用潜力。在储能领域,大量的研究报道了木质素作为可再生碳源制备用于储能装置的电极材料。近年来,越来越多的研究关注了木质素结构中丰富的官能团结构,并充分利用官能团性质将其应用于储能设备,如:利用羟基的亲水性将木质素应用于液流电池的膜结构中提高膜的质子传导率,利用酚-醌结构的可逆变化增加超级电容器的赝电容,利用与苯环共轭的发色基团对太阳能电池光电化学界面进行调控与敏化,利用木质素结构高电荷密度的含氧官能团改善锂离子电池存储的不稳定性,利用木质素分子中丰富的碳和杂原子官能团制备电极从而提高燃料电池的电化学性能。基于木质素分子的官能团结构和性能特点,概述木质素分子对超级电容器、锂离子电池、燃料电池、太阳能电池、液流电池等主流储能器件电化学性能的提升作用和代表性应用,认为最大化保留木质素分子的官能团并将其应用于电化学器件,可以实现木质素分子的多功能化应用,充分发挥木质素基团的特点以提高储能设备的电化学性能。最后,总结归纳了木质素分子应用于储能材料所面临的困难与挑战,展望了木质素分子应用于储能材料未来可能的发展前景和研究方向,以期为设计和开发低成本、高电化学性能的木质素基储能材料提供参考。

关键词：木质素分子官能团储能器件复合电极隔膜修饰

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可渗透反应墙除砷的研究进展与展望

环境化学 2024年第3期43卷 895-910页

作者：夏文彬熊思敏刘广义陈伟中南大学化学化工学院长沙410083

砷类化合物造成的环境污染严重影响生态和人类健康,有效地去除和防治砷污染是当前工业发展中亟待解决的问题之一.基于原位修复的可渗透反应墙(PRB)技术具有低成本、高效能、可持续性和工艺简单等优点,利用PRB技术防治砷污染是一种绿色... 详细信息

砷类化合物造成的环境污染严重影响生态和人类健康,有效地去除和防治砷污染是当前工业发展中亟待解决的问题之一.基于原位修复的可渗透反应墙(PRB)技术具有低成本、高效能、可持续性和工艺简单等优点,利用PRB技术防治砷污染是一种绿色、经济又高效的选择.PRB中的填充材料是除砷的反应主体,因此总结了PRB除砷填充材料及其除砷性能与机理,包括黏土矿物、碳基材料、钙基材料、铁基材料和固体废弃物等.其中,铁基材料对砷物种的固定能力较其它材料更为突出,零价铁、铁矿物、废铁材料等铁基材料广泛应用于砷污染修复,廉价易得又高效的铁基材料是未来PRB除砷材料的重要研究方向.在此基础上,简要介绍了除砷PRB填充材料的实验研究与模拟,并通过PRB除砷工程或中试实验阐述了PRB的运行监测与砷污染治理效果,展望了PRB除砷材料和工程应用的发展前景与挑战,以促进我国地表径流砷污染治理PRB材料和技术的开发与进步.

关键词：砷可渗透反应墙固化铁基材料除砷机理

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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

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

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定石煤钒矿石中钒、铁、钛的含量

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中国无机分析化学 2024年第3期14卷 324-329页

作者：严慧戴长文叶明王干珍汤行邓飞跃湖南省地质实验测试中心长沙410007 中南大学化学化工学院长沙410083

研究一种快速准确测定石煤钒矿石中钒、铁、钛含量的方法对石煤钒矿检测行业的发展和石煤钒矿资源的开发利用、综合评价具有重要的意义。试样经过氧化钠在650℃完全熔融后保持1~3 min,取出冷却,热水浸提,盐酸酸化,定容稀释,选择V 292.40... 详细信息

研究一种快速准确测定石煤钒矿石中钒、铁、钛含量的方法对石煤钒矿检测行业的发展和石煤钒矿资源的开发利用、综合评价具有重要的意义。试样经过氧化钠在650℃完全熔融后保持1~3 min,取出冷却,热水浸提,盐酸酸化,定容稀释,选择V 292.402 nm、Fe 259.940 nm、Ti 334.941 nm为分析谱线,利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES),建立了石煤钒矿石中同时测定钒、铁、钛含量的方法。优化了钒、铁、钛元素的分析谱线和背景校正模式,采用全程序样品空白稀释配制的校准曲线消除盐度钠基影响;研究了坩埚、熔剂种类、直接碱熔与灼烧-碱熔前处理方式、酸度效应的影响。结果表明:方法检出限为0.009%~0.019%,定量限为0.027%~0.057%;铁、钛、钒3种元素浓度在0.10~30.0μg/mL时,校准曲线线性回归方程的相关系数均大于0.9999;采用国家一级标准物质(GBW07876、GBW07877、GBW07878)进行验证,相对标准偏差(RSD,n=12)为0.49%~0.87%,且测定值与标准值吻合。方法具有快速简便、精密度好、准确度高、同时测定钒、铁、钛等优点,满足石煤钒矿石化学分析检测需求,且可为石煤钒矿化学分析标准方法的建立提供技术支撑。

关键词：过氧化钠碱熔石煤钒矿电感耦合等离子体原子发射光谱法

组合捕收剂协同增效机制及其在浮选中的应用进展

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有色金属（选矿部分） 2024年第7期 1-11页

作者：韩嘉琦尉江刘广义中南大学化学化工学院长沙410083

组合捕收剂的协同增效对改善单一捕收剂性能缺陷有着重要作用,通过广大研究者针对组合捕收剂的最新研究,详细阐述了组合捕收剂协同增效的具体机制和原理,主要分为共吸附机理、电荷补偿机理、疏水强化机理和捕收剂性质互补机理。针对组... 详细信息

组合捕收剂的协同增效对改善单一捕收剂性能缺陷有着重要作用,通过广大研究者针对组合捕收剂的最新研究,详细阐述了组合捕收剂协同增效的具体机制和原理,主要分为共吸附机理、电荷补偿机理、疏水强化机理和捕收剂性质互补机理。针对组合捕收剂在浮选中的不同应用,分类描述了不同种类组合捕收剂在浮选中的最新使用情况。针对组合捕收剂协同增效现有研究的不足,提出建立理论计算与分析表征相结合的捕收剂间协同增效机制研究平台,发展新的分析表征技术,加强捕收剂间促溶、促分散等方面的基础研究,建立对应的构效关系,并使用大数据、机器学习和人工智能,这将对高效组合捕收剂的研究有着重要意义。

关键词：组合捕收剂协同增效浮选

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难浮煤−极性捕收剂相互作用研究新视角:分子对接与诱导契合效应

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 283-290页

作者：蘧鹏程夏阳超薛志刚邢耀文桂夏辉田佳中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083

研究煤泥与浮选药剂间的相互作用将是浮选过程强化的热点和难点,针对难浮煤表面强亲水的化学结构特性,将生物医药领域诱导契合效应引入到难浮煤−极性捕收剂的相互作用研究中。基于煤样性质检测结果,构建了3D煤分子结构,采用原型分子(Pro... 详细信息

研究煤泥与浮选药剂间的相互作用将是浮选过程强化的热点和难点,针对难浮煤表面强亲水的化学结构特性,将生物医药领域诱导契合效应引入到难浮煤−极性捕收剂的相互作用研究中。基于煤样性质检测结果,构建了3D煤分子结构,采用原型分子(Protomol)技术搜索并表示煤分子活性口袋,在活性口袋中搜索极性捕收剂与难浮煤的分子对接最优构象,根据极性药剂与煤分子相互作用最优构象的结合能大小,分析分子对接和诱导契合效应研究结果与浮选结果之间的对应性关系。结果表明分子对接结果与难浮煤可燃体回收率均呈现出十二醇研究煤分子与药剂相互作用,可为浮选捕收剂的快速筛选提供技术途径和科学指导。

关键词：难浮煤极性捕收剂分子对接对接打分方法诱导契合

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煤泥深度浮选脱灰提质增值化利用试验研究

煤质技术 2024年第3期39卷 30-38页

作者：邓惠贤符剑刚张作庆李鑫源蔺玥中南大学化学化工学院湖南长沙410083

炼焦煤煤泥经深度脱灰提质后的高品质精煤产品可作为1种优质的炼焦原料,从而有效实现对炼焦煤煤泥的增值化利用。拟以内蒙古某洗煤厂的炼焦煤煤泥为试验对象并进行浮选试验研究,探究不同磨矿细度、捕收剂和抑制剂对浮选试验结果的影响规... 详细信息

炼焦煤煤泥经深度脱灰提质后的高品质精煤产品可作为1种优质的炼焦原料,从而有效实现对炼焦煤煤泥的增值化利用。拟以内蒙古某洗煤厂的炼焦煤煤泥为试验对象并进行浮选试验研究,探究不同磨矿细度、捕收剂和抑制剂对浮选试验结果的影响规律,以期优化浮选流程结构。结果表明,控制磨矿细度为<0.074 mm占97.12%,以M231作为捕收剂、D8211作为抑制剂,采用带有精扫选的“一粗-一扫-三精”浮选试验流程,针对煤泥特点与性质进行全流程闭路浮选试验而得到精煤和尾煤产品,其精煤灰分在12%以内,尾煤灰分在82%以上。精煤产品达到炼焦原料的要求,尾煤可以用作建材原料,可实现炼焦煤煤泥深度脱灰提质的增值化利用与高效回收。

关键词：炼焦煤煤泥煤泥浮选磨矿细度捕收剂抑制剂浮选流程结构精煤灰分

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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