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让我们联系起来!一个为盲人和视力障碍学习者设计的合作聚合物工作坊
现代化学教育方法常常依赖视觉信息。然而,这种对视觉信息的依赖给盲人及视力受损的学习者带来了显著障碍,导致他们被排除在科学学习及实验室活动之外。这项源自Wissinger及其同事的研究活动专门为盲人及视力受损的学习者设计了可访问性的学习体验,提供了包容性的动手学习机会。该工作坊分为两个模块:(1)通过使用常见家居物品构建模型来帮助学习者理解聚合物网络结构;(2)通过制备和拆解藻酸盐基聚合物网络,让他们获得第一手的科学体验。这项工作体现了中学科学教师、聚合物专家、法定盲人课程顾问以及当地视力受损社区成员之间的合作,确保了教学方法的有效性、科学内容的准确性以及学习的全面可访问性。调查结果显示,参与者
来源:Journal of Chemical Education
时间:2025-10-28
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BiV1–xOy/贵金属纳米粒子结构通过反向电荷传输机制,显著提升了甘油向二羟基丙酮的光电化学转化效率
使用BiVO4光阳极进行的光电化学甘油氧化(PecGO)是一种生产高附加值二羟基丙酮(DHA)的有前景的方法,但其选择性和效率受到表面暴露的Bi原子对甘油二级羟基吸附和活化能力有限的制约。在此,我们提出了一种基于强金属-载体相互作用(SMSI)的策略,以提高BiVO4光阳极中表面Bi原子的暴露比例,同时通过类似核壳结构的BiV1–xOy/Au纳米粒子(NP)域实现Bi的p带中心调节。这些BiV1–xOy/Au NP域不仅增加了甘油二级羟基的吸附位点,还降低了活化二级羟基的能量障碍。结果表明,含有BiV1–xOy/Au NP域的光阳极在1.23 V电压下可达到5.5 mA cm–2的光电流密度,
来源:Journal of the American Chemical Society
时间:2025-10-28
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在阳离子型、亲电性的六价钼氮化物配合物中,芳香底物的快速分子间C–H活化:C–H胺化反应的机理细节
当在不存在捕获亲核试剂的情况下,由二硼酸盐五齿配体支持的六价钼(Mo(VI))阳离子八面体末端氮化物复合物生成时,它会活化简单芳烃中的C(sp2)–H键,形成阳离子亚胺复合物[[ArMoV]≡NR]+(其中R = H;PhX,X = H,o,m,p-F)。密度泛函理论计算和实验研究支持一种新的反应机制,该机制具有均裂芳香取代的特征:亲电试剂对芳烃π系统的进攻引发N–C键的形成,但随后利用Mo≡N三键中的电子通过一个开壳层单重态完成键的形成,这一过程使金属中心还原为Mo(V)并赋予芳烃环自由基性质。该过渡态的能量比相关系统中常见的“Wheland型”亲电芳香取代途径中的过渡态低15 kcal/m
来源:Journal of the American Chemical Society
时间:2025-10-28
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通过高熵FeCoNiZnMoSe2@N掺杂碳核壳阳极实现的高倍率和超稳定钠离子存储
为了解决钠离子电池(SIB)阳极在结构损伤和电化学降解方面的问题,我们开发了一种合理设计的核壳结构阳极:该阳极由单相多面体高熵合金FeCoNiZnMoSe2构成,其外层包裹着非晶态氮掺杂碳壳(HE-FCNZMSe2/N-CS)。高熵工程与碳壳结构的协同作用显著提升了阳极的结构完整性、电子导电性以及Na+的扩散性能。结果表明,该阳极在8.0 A g–1的电流密度下具有413.8 mAh g–1的高可逆容量,并且在5.0 A g–1的电流密度下经过5000次循环后仍保持92.6%的容量。当这种阳极与Na3V2(PO4)3正极组装成完整的SIB电池时,该电池展现出290.1 Wh kg–1–1
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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单分子囊泡包裹的纳米晶体作为构建氢键超晶格的多功能基础单元,可显著提升其机械性能
我们提出了一种利用单体胶束包裹的纳米晶体(MENCs)作为构建块来制备机械性能优异的超晶格的通用策略。MENCs是通过将单个纳米晶体包裹在聚(苯乙烯-马来酸酐)的胶束中形成的,这一过程由苯乙烯段与表面配体之间的疏水相互作用驱动。马来酸酐基团的水解会产生羧基,这些羧基在胶束内部形成氢键(H键),从而使MENCs在水溶液中保持稳定。当溶剂蒸发后,MENCs会自组装成长程有序的三维超晶格。关键的是,组装后的胶束间氢键会自发地将相邻的MENCs连接成一个连续的、交联的结构。这种双层次的氢键作用赋予了超晶格极强的结构凝聚力,使其弹性模量高达18.73 GPa,远超传统的通过范德华力或氢键作用稳定的超晶格
来源:Journal of the American Chemical Society
时间:2025-10-28
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在机械活化Al2O3载体上负载的Pt单原子前驱体的等离子体预处理:显著提升了丙烷脱氢反应的性能
本研究探讨了使用“冷”等离子体预处理催化剂对Pt单原子催化剂(SAC)在丙烷脱氢(PDH)反应中的催化性能的影响。研究发现,采用氢等离子体预处理的Pt/Al₂O₃催化剂在常规煅烧和还原步骤之前,其丙烷转化率显著提高,同时未降低产物选择性。相比之下,使用氩等离子体预处理的催化剂并未表现出类似的性能提升。此外,氢等离子体处理的催化剂表现出更低的失活速率,这表明其具有更好的长期稳定性。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线吸收谱(XAS)、X射线光电子能谱(XPS)和漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)等技术,对催化剂的结构和化学演变进行了深入分析,发现氢等离子体具有以下三个主要作用:(i)部分还
来源:Journal of the American Chemical Society
时间:2025-10-28
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一种多产品生物炼制厂的优化集成设计:该炼制厂可生产绿色化学品以及苹果汁
在当前社会,食品浪费已成为一个严峻的挑战,不仅影响食品供应链的效率,还对环境造成重大负担。据欧洲统计,每年产生的食品废弃物高达5900万吨。面对这一问题,食品废弃物的高值化利用(valorization)正逐渐成为研究热点,因为它能够有效降低环境和经济压力,并推动循环经济的发展。近年来,研究者们关注于通过创新技术从水果加工副产品中提取有价值的化学品和生物燃料。这些副产品不仅含有可发酵糖分,还富含果胶和生物活性化合物,这些成分可以转化为多种高附加值产品和生物能源。因此,优化食品废弃物的处理过程,不仅有助于提高资源利用效率,还能增强工业的可持续性。在本研究中,我们聚焦于苹果加工过程中的副产品——苹
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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结构调控、结构-活性关系以及海藻酸钠改性聚羧酸醚超塑剂的分散机制
在这项研究中,采用了一种“刚性侧链支撑-多齿配位锚定-两亲性调控”策略,以克服传统聚羧酸超塑化剂(TPCE)线性构型的局限性,并减少对石油基原材料的依赖。以可再生的天然多糖海藻酸钠(SA)作为功能单体原料,研究了海藻酸钠改性的聚羧酸减水剂(SA-PCE)的结构调控、结构-活性关系及分散机制。首先,通过酸降解将大分子海藻酸钠(M-SA)转化为小分子海藻酸钠(D-SA),并通过Ugi反应在D-SA中引入不饱和碳-碳双键,合成Ugi改性的海藻酸钠(Ugi-SA)。随后,以Ugi-SA和丙烯酸(AA)作为小单体、异戊二烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)作为大单体、过硫酸铵(APS)作为引发剂、甲基磺酸钠(MA
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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煅烧和还原条件对Co/Al2O3催化剂在p-碘硝基苯选择性氢化反应中性能的影响
首次在连续流反应器中研究了Co/Al2O3催化剂对p-碘硝基苯的选择性加氢性能。研究重点在于温度处理条件对催化剂催化性能的影响。通过熔融浸渍法制备了一系列高负载量的钴催化剂(20% Co/Al2O3),随后进行煅烧(250–450 °C)和还原(400–600 °C,持续时间为0–6小时)。根据样品的物理化学研究结果,催化剂的催化活性因硝酸盐残留量、钴与载体之间的相互作用强度以及钴的还原程度不同而有所差异。在400 °C下煅烧并在500 °C下还原的Co/Al2O3催化剂实现了最高的p-碘硝基苯转化率(96%)和p-碘苯胺选择性(97%)。
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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阐明水分活度对Ye’elimite-硫酸钙水合物体系水合动力学和热力学的影响
已知相对湿度和水活度(aH)的降低会抑制无水水泥熟料相的水化过程。然而,ye’elimite(C4A3$)的水化动力学与水活度之间的关系仍不清楚。本研究采用实验和热力学建模方法来探讨水活度对“C4A3$ + 水”以及“C4A3$ + 石膏 + 水”体系中ye’elimite水化的影响。实验结果表明,随着水活度的降低,C4A3$的水化逐渐减弱,直至在某一阈值aH时反应完全停止。通过热力学分析得到的临界水活度aH及其对应的C4A3$溶解度常数分别为0.46和10–24.554。这些临界参数是进行基于C4A3$的水泥体系水化过程数值建模的基础数据。此外,热力学建模还用于研究异丙醇侵入对水化相组合的沉
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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基于N-磷酸化氮杂环丁烷的反向硫化聚合物制成的固有阻燃且可回收的粘合剂
粘合剂在工业和日常生活中得到广泛应用,人们对其多功能性能(如阻燃性和可回收性)的需求日益增长。本文提出了一种策略:在1,3-二异丙基苯(DIB)与元素硫的逆向硫化过程中,使用N-磷酸化氮杂环丁烷作为共聚单体,从而制备出具有优异阻燃性能且粘合性更强的聚硫化物。在有机催化和无催化剂的热条件下,均证实了N-磷酸化氮杂环丁烷与硫之间的环开反应。随后,将其与DIB和硫进行三元共聚,得到了目标聚硫化物,其结构通过FT-IR、XPS和SEM-EDS分析进行了表征。所得聚合物表现出出色的粘合性能,在铝材上的搭接剪切强度可达5.8 MPa,在钢材上可达7.3 MPa,显著优于不含二苯基磷酰胺基团的聚(DIB-S
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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通过计划行为理论探讨母乳喂养行为的预测因素:新调查工具的开发与验证
摘要 背景: 母乳喂养为婴儿的生长、发育和防御机制提供了必要的营养和免疫支持。计划行为理论(Theory of Planned Behavior)是一个常用于研究影响母乳喂养意愿因素的框架。 目的: 本研究旨在通过系统化的工具开发与验证方法,创建一种用于评估影响母乳喂养意愿的关键因素的工具。 方法: 根据计划行为理论的结构,设计了一组调查条目。召集了一组6位量表内容专家,分两轮对这些条目进行评估,直至达成共识。随后在路易斯安那州558
来源:The Journal of Perinatal & Neonatal Nursing
时间:2025-10-28
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氨在流化床煤/氨共燃过程中的原位催化预裂解
在碳中和的背景下,氨作为一种无碳燃料替代品逐渐受到关注,这得益于其化学稳定性、高氢密度(17.8%)以及成熟的合成基础设施。然而,氨的低燃点和高氮含量带来了挑战,包括燃烧不稳定性和NH3燃烧过程中NOx排放的增加。本研究提出了一种新策略,通过利用锅炉烟气热量对氨进行原位预裂解,从而实现NH3的清洁高效燃烧。研究中评估了一系列用于NH3裂解的催化材料:负载在γ-Al2O3/蜂窝陶瓷(HC)上的Fe、Ni或Ru;基于碳的材料(煤焦和石油焦);以及天然矿物(赤铁矿)。在200–900°C的温度范围内进行了系统的活性测试,研究了活性组分、载体、温度和空速的影响。对于活性较高的Fe/γ-Al2O3、Ni
来源:Energy & Fuels
时间:2025-10-28
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通过配体-壳层-核三重模型理解金属纳米簇的近红外(NIR)发射特性
近红外(NIR)发射的贵金属纳米簇因其低毒性和可调节的光学特性而受到广泛关注。尽管这些纳米簇在化学传感、生物成像和催化等领域展现出巨大的应用潜力,但它们的光致发光量子产率(PLQY)仍然相对较低,这限制了其实际应用。为了提高PLQY和稳定性,研究人员采用了多种后修饰策略,如聚集诱导发光(AIE)、合金化和掺杂以及表面工程。尽管已有进展,但这些方法的普遍性仍存在问题,其发光机制尚未完全明确。因此,理解这些机制仍是当前研究的重点。200 cm⁻¹),从而将Au₂₅(SR)₁₈的量子产率提升至40%。同样,Bootharaju等人指出,立体位阻较大的二硫醇配体可以限制Au₂₅(SR)₁₈中稳定结构的
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利用拉曼光谱和量子化学计算研究低摩尔比NaF-AlF3熔盐中的物种
了解NaF-AlF3熔盐的离子结构对于推进铝电解技术至关重要。拉曼光谱和量子化学计算证实了该体系中存在AlF63–、AlF52–、AlF4–和Al2F7–离子。值得注意的是,这项研究首次提供了NaF-AlF3熔盐中Al2F7–存在的光谱证据。研究表征了两种具有D3h和D3d点群对称性的Al2F7–结构异构体。前线轨道分析表明,D3h异构体的HOMO(最高占据轨道)与LUMO(最低未占据轨道)之间的能隙更窄,这意味着其离子导电性优于D3d构型。波函数分析进一步显示,在阳极处氟原子优先被氧化,而铝原子在阴极处作为主要的电子受体。价电子密度图和Mayer键级分析表明,桥接氟原子与末端铝原子之间形成了
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-10-28
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温度驱动的二维Si2Te3电子结构的突变:基于第一性原理的研究
Si2Te3作为一种有前景的二维材料脱颖而出,因为它与现有的基于硅的半导体工艺兼容,具有罕见的p型导电性,并且在多种应用中具有潜力。最近的研究表明,Si2Te3的光学和电学性质会随温度发生变化。尽管这些现象可能与Si–Si二聚体的排列方式有关,但其背后的机制仍不清楚。在这里,我们利用第一性原理密度泛函理论(DFT)计算来研究Si–Si二聚体排列方式对Si2Te3电子结构的影响。我们的研究结果表明,Si–Si二聚体的不同排列方式可以导致直接带隙和间接带隙之间的转变,并显著改变空穴的有效质量。这些结果揭示了Si–Si二聚体的排列方式与Si2Te3的光学和电学性质之间的直接关联,为理解Si2Te3的
来源:Inorganic Chemistry
时间:2025-10-28
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用于研究分子间相互作用的部分供给高效液相色谱基础
针对部分供给型高效液相色谱(HPLC)的基础研究旨在将其应用于分子间相互作用的分析。作为一种新颖的实验方法,研究人员系统地推导了用于分析部分供给型HPLC所得色谱数据的矩方程,这些方程考虑了两种不同类型的分子间相互作用:一种溶质分子与多个配体分子之间的相互作用,以及多个溶质分子与一个配体分子之间的相互作用。通过改变流动相溶剂与部分供给溶剂中的甲醇含量,进行了模拟的部分供给型HPLC实验。根据色谱理论估算的溶质峰的一阶绝对矩和二阶中心矩值与实验数据相符。由于扩散现象导致的部分供给区域的扩展似乎对部分供给型HPLC行为的分析影响较小。对部分供给区域展宽的理论分析也得出了相同的结论。
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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用于氯碱电解过程中盐水浓缩的机械蒸汽再压缩的确定性全局优化
可再生能源在电力结构中所占比例的不断增加,要求人们改变消费模式并推动电气化进程。因此,作为最大电力消耗者之一的氯碱电解(CAE)的灵活性变得尤为重要。然而,由于氯的利用率高且储存能力低,其灵活性受到了限制。我们研究了盐液预处理的电气化方案,特别是通过机械蒸汽压缩(MVR)将高盐度废液浓缩至接近饱和状态,以便作为CAE的原料。我们采用了一种混合模型来优化MVR的设计和稳态运行参数,该模型结合了机械质量和能量平衡以及基于人工神经网络(ANN)的替代模型,并利用高精度热力学数据进行了训练。我们考虑了16种不同的布局方案,并使用MAiNGO v0.8.1软件将其优化至全局最优状态。结果表明,热集成单效
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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通过将高陶瓷复合电解质与热聚凝胶结合,制备出稳定性极高的固态锂离子电池
与液态电池相比,固态锂离子电池在安全性方面具有优势,因为它们具有优异的热稳定性、不可燃性和出色的机械性能。基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的复合固态电解质因其高离子导电性、高机械强度和良好的电极相容性而受到广泛关注。然而,在制备过程中,这种电解质会残留二甲基氟仿(DMF)溶剂。DMF会在界面与锂金属阳极发生副反应,从而降低电池的循环寿命。本研究通过增加原料中的陶瓷含量来减少复合电解质中的DMF残留量,从而提高电解质与锂金属阳极之间的界面稳定性。此外,由于陶瓷含量较高,复合电解质具有较高的机械强度,能够有效抑制锂枝晶的生长。同时,研究还结合了热聚合凝胶技术,以缓解因陶瓷含量增加而导致的界面接触问题。
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28
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分层强化学习与动态元代理结合,用于整数规划中的自适应割选策略,及其在传感器网络设计中的应用
为工业过程设计最优的传感器网络面临重大的组合挑战。这些问题通常被表述为大规模整数规划(IP)问题。由于复杂性,高效解决这些IP问题(尤其是通过割平面选择)仍然是一个关键瓶颈。割平面选择是许多IP求解器中的基本技术,它涉及迭代地向问题表述中添加有效的线性不等式(割),以消除非整数解,同时不去除任何可行的整数解。本研究提出了一种分层强化学习(HRL)框架,并结合动态代理分配机制,以增强这些问题求解过程中的割平面选择能力。该框架采用基于近端策略优化(PPO)的双层架构,其中包含一个元代理,负责选择割策略并分配底层代理来细化整数规划松弛问题。我们在具有挑战性的传感器网络设计问题和合成IP实例上评估了这
来源:Industrial & Engineering Chemistry Research
时间:2025-10-28