关键词： 矽肺   烟酰胺单核苷酸   转录组测序   免疫调控  

摘要： 目的 研究烟酰胺单核苷酸（Nicotinamide mononucleotide, NMN）缓解二氧化硅（SiO2）诱导肺损伤的作用与机制，为矽肺的辅助治疗提供新的选择。方法 雄性C57BL/6小鼠按体重随机分为对照组（Control组）、SiO2染尘组（SiO2组）、和NMN干预组（SiO2+NMN组）,每组10只。通过单次非暴露式气管滴注法向小鼠滴注SiO2悬液（50 mg/ml, 80μl）构建SiO2染尘模型；NMN干预组小鼠采用相同方法染尘后通过灌胃每日给予NMN（1 000 mg/kg）,分别持续7天、28天。通过组织病理学染色观察肺部病变情况；采用转录组学测序分析肺组织基因表达谱，筛选关键基因。结果 NMN干预减轻SiO2染尘小鼠的肺组织病变。基因聚类结果显示NMN干预能够在一定程度上改善染尘诱导的基因表达谱紊乱，在28天时改善效果更好。染尘7天和28天后，与对照组相比SiO2组上调、且与SiO2组相比NMN干预组下调的基因共有1 163个，其中445个为差异基因；染尘7天后和染尘28天后，与对照组相比SiO2组下调、且与SiO2组相比NMN干预组上调的基因共有1 657个，其中571个为差异基因。以上差异基因主要富集的GO条目为RNA聚合酶及转录调控等；KEGG通路为IL-17信号通路（P<0.001）、细胞因子-细胞因子受体相互作用（P<0.001）、Th17细胞分化（P<0.001）、TNF信号通路（P<0.001）等。按差异基因参与调控的通路数筛选出其中TOP 8的核心基因，为Mapk11、Mapk12、Il1b、H2-Ob、Csf2、Shc2、Mmp9、Ccl25。结论 NMN通过调节免疫缓解SiO2染尘小鼠的肺损伤。

关键词： 金属有机框架   氧化石墨烯   稀土回收   吸附机理  

摘要： 稀土元素（Rare earth elements,REEs）凭借独特的4f电子层结构和其优异的物理化学特性,在改善材料性能、推动技术创新和促进产业升级等方面发挥着不可替代的作用。当前,稀土资源已深度渗透至国民经济关键领域,涵盖先进材料制备、精密仪器制造、国防军工、清洁能源等战略性产业。然而,全球稀土供需格局呈现显著结构性失衡:一方面,由于稀土资源属于不可再生资源,钕、镝等战略金属面临严峻的供给危机;另一方面,全产业链中稀土综合回收率不足30%,导致大量含稀土废弃物（年产生量>15万吨）在生态环境中持续累积。面对日益凸显的稀土供应困难和环境污染问题,构建稀土元素高效回收体系成为实现可持续发展的关键课题。因此,基于材料功能化设计理念,选择对金属具有高吸附能力的二维氧化石墨烯（GO）作为基体材料,结合具有选择性配位优势的金属有机框架材料（MOFs）,合成了一系列MOFs/GO纳米复合材料,并将其用于对微量稀土元素的吸附性能与机理探究。研究主要分为以下几部分: （1）选用具有高比表面积的氧化石墨烯（GO）作为基体材料,以Zn2+作为MOFs金属中心,2-甲基咪唑作为有机配体,采用室温一锅法制备ZIF/GO复合材料,通过加入不同质量分数的GO对配方进行优化。结果表明,ZIF-1和ZIF-0.5在酸性条件下具有良好的稳定性,吸附机理主要是通过复合材料自身的多孔特性和表面丰富的含氧官能团协同作用,优化组分的复合材料对Dy（Ⅲ）和Nd（Ⅲ）的最大吸附容量分别为289.20 mg·g-1和306.60 mg·g-1。相比单一的ZIF和GO材料,ZIF/GO复合材料对稀土离子的吸附量明显增加。 （2）以Zr4+作为MOFs金属中心,均苯三甲酸（H3BTC）作为有机配体,GO为基体,采用冷凝回流法合成ZrBTC/GO复合材料,通过加入不同质量分数的GO对配方进行优化。对吸附材料进行单因素变量吸附实验,结果表明,优化组分的复合材料对Ce（Ⅲ）和Gd（Ⅲ）的最大吸附容量分别为277.36 mg·g-1和278.15 mg·g-1。 （3）以Fe3+作为MOFs金属中心,对苯二甲酸（H2BTC）作为有机配体,GO为基体材料,通过溶剂热法成功制备了MIL-Fe/GO复合材料,通过加入不同质量分数的GO对配方进行优化。吸附实验结果表明,优化组分的复合材料对La（Ⅲ）和Pr（Ⅲ）的最大吸附容量分别为263.00 mg·g-1和430.00 mg·g-1,且制备的MIL-Fe/GO对稀土离子的吸附性能高于之前文献报道的吸附材料。 （4）以GO为基体,Cu2+作为MOFs金属中心,2-氨基对苯二甲酸（2-APDC）作为有机配体,采用溶剂热法一锅合成Cu ATA/GO复合材料,通过加入不同质量分数的GO对配方进行优化。2-氨基对苯二甲酸中的含N官能团增加了吸附位点,在吸附过程中更容易产生质子化反应,更有利于材料对稀土离子的吸附。对Eu（Ⅲ）和Sm（Ⅲ）进行吸附实验,结果表明,优化组分的复合材料对Eu（Ⅲ）和Sm（Ⅲ）的最大吸附容量分别为270.20 mg·g-1和281.70 mg·g-1,且经过五次吸脱附循环试验后,材料依旧表现出了良好的稳定性。

关键词： 羟基磷灰石   纳米氧化锌   抑菌机制  

摘要： 羟基磷灰石作为传统骨修复材料具有生物相容性好、生物活性高、可降解等优势,但自身缺乏抗菌性能。本研究通过添加纳米氧化锌颗粒,应用化学合成法制备纳米氧化锌/羟基磷灰石复合材料,使用平板培养法计算材料对大肠杆菌抑菌率,通过测定细菌培养基中蛋白浓度以及RNA浓度,活死细菌染色,线粒体膜电位染色,探究合成材料的抑菌机制;CCK-8法验证材料对小鼠前成骨细胞的毒性。结果表明纳米氧化锌/羟基磷灰石复合材料具有良好的抑菌效果,推测纳米氧化锌影响菌体膜的结构和功能,导致菌体膜破裂及死亡,但对小鼠前成骨细胞未表现出毒性作用。据此得出结论,纳米氧化锌/羟基磷灰石复合材料具有良好的抑菌作用,且对正常细胞生长没有影响,有望作为新型临床应用材料。

关键词： 电磁衰减   CoMoMOF   g-C3N4   rGO   多重损耗  

摘要： 随着智能电子设备的深度普及,电磁污染对人员健康与国防安全构成的潜在威胁日益凸显。开发具有高效吸收与屏蔽性能的电磁衰减材料成为当前研究热点。近年来,碳基二维层状材料,因其较低的密度、稳定的化学属性以及卓越的介电性能,已被广泛用于电磁衰减材料的研究。尽管如此,其差的阻抗匹配特性限制了其在电磁衰减领域的应用。作为一种典型的有机-无机杂化材料,金属有机框架（MOF）及其衍生材料在电磁衰减材料领域具有显著的优势。特别地,MOF衍生材料通常具有优异的磁损耗特性,将其与碳基二维层状材料复合,能够充分发挥两者的优点,实现介电损耗与磁损耗的协同作用,优化阻抗匹配,进一步提高电磁波的衰减效果。基于此,本研究以碳基二维层状材料（g-C3N4和石墨烯）为研究对象,并与双金属有机框架衍生物进行有效复合,探究组分调控与微观结构设计对电磁性能的影响,揭示其电磁衰减机理。主要研究内容如下: （1）首先采用原位刻蚀和离子交换策略制备得到CoMo双金属有机框架（CoMoMOF）,随后以三聚氰胺热聚合得到的g-C3N4和CoMoMOF为前驱体,通过简单的研磨和退火工艺获得了具有独特三维网络框架结构的CoMoMOF/g-C3N4-800复合材料,其中氮掺杂的类石墨烯碳纳米片（CNs）与封装Co-Mo2C颗粒的竹节状碳纳米管（BCNT）相互交联在一起。研究发现,相比于单一Co金属,CoMo双金属的引入显著促进了体系中BCNT的生成。得益于其独特的三维网络框架结构,以及磁-介电的协同作用,通过调控CoMoMOF/g-C3N4-800与石蜡的填充比可以实现电磁屏蔽和微波吸收的有效调节。在填充比为40 wt%时,CoMoMOF/g-C3N4-800复合材料的电磁屏蔽效能（SET）为78.9 dB;在填充比为8 wt%时,CoMoMOF/g-C3N4-800复合材料的最小反射损耗(RLmin)达到了-44.5 dB,有效吸收带宽（EAB）为5.10 GHz。 （2）为了进一步获得轻质高效且更具实用性的电磁衰减材料,以rGO和CoMoMOF为前驱体,通过简单的热还原手段和退火工艺制备得到了磁性CoO/Co纳米颗粒均匀负载在rGO纳米片上的三维多孔复合气凝胶（CoMoMOF/GO-750）。通过调变前驱体组分和GO添加量,探究了结构组成对复合材料的电磁减衰减性能的影响。其三维多孔结构可有效降低体系重量密度,改善阻抗匹配特性;CoO/Co纳米颗粒在rGO表面的均匀分散可形成丰富的异质界面,在交变电磁场下引发界面极化损耗;反铁磁CoO和铁磁Co可显著提升材料的磁损耗能力。在多重损耗机制的协同作用下,CoMoMOF/GO-750可实现高效的电磁波衰减。当填充比为40wt%时,其SET值最高达85.4 dB;当填充比为8 wt%时,RLmin可达-60.9 dB,EAB可达4.08 GHz。

关键词： 软磁复合材料   界面反应工程   羰基铁粉   磁性能   粒间绝缘  

摘要： 通过界面反应工程实现绝缘包覆是优化软磁复合材料（SMCs）性能的重要途径，但传统方法面临绝缘层与软磁粉末晶格失配导致界面裂纹的问题。本研究创新性地提出引入羰基铁粉（CIPs）掺杂策略，利用其高塑性和高比表面积特性，协同碱性化合物热分解构建CaSiO3?Ca2Al2O5?CaO复合绝缘层。结果表明，Ca（OH）2在热处理过程中会分解为固相CaO和气相H2O，其中CaO倾向于在FeSiAl软磁粉末基体表面形核，并沿着掺杂的CIPs生长，最终形成由CaSiO3?Ca2Al2O5?CaO组成的复合绝缘层。高塑性CIPs与包覆层结合后，有效填补SMCs内部孔隙；小粒径CIPs的高比表面积为Ca（OH）2分解及复合绝缘层生长提供更多的反应位点，促进绝缘层在软磁粉末和CIPs表面均匀分布，实现CIPs在绝缘层内部的有效掺杂，削弱绝缘层与软磁粉末间晶格失配带来的负面影响。通过改变CIPs掺杂量，能够实现SMCs磁性能的精确调控，当CIPs掺杂量为20wt%,SMCs展现出最佳的综合磁性能。在10 mT, 200 kHz条件下，饱和磁化强度达145.1 A?m2/kg，磁导率为40.5，磁损耗低至50.6 kW/m3，是高性能电磁元件的理想选择。与其他基于界面反应工程的绝缘层制备策略相比，本研究提出的方法利用CIPs的高塑性和高比表面积的优势，通过与界面反应工程结合，有望成为解决绝缘层与软磁粉末间晶格失配的新思路，为SMCs的性能优化提供了理想解决方案。

关键词： 锂硫电池   异质结构   正极材料   欧姆接触   复合材料  

摘要： 电动汽车等新能源设备的快速发展,为人类绿色环保的生活方式提供了更加便利的条件。但是,目前传统的磷酸铁锂电池和三元锂电池较低的能量密度难以满足对储能设备更高的性能需求。锂硫电池由于其低廉的成本和超高的能量密度以及对环境的友好性受到了研究人员的广泛关注,但是受限于锂硫电池自身特殊的硫键化学储能方式带来的不利影响,使其进一步的商业化应用受到了阻碍。 硫正极作为锂硫电池中的关键活性材料,其性能的优化对提升电池整体性能至关重要。因此,通过合理设计来优化硫正极,被视为解决锂硫电池当前所面临挑战的有效策略。在之前的研究中,研究人员发现,当金属和半导体接触时,会出现莫特肖特基结与欧姆接触两种现象。这两种现象均可以提升电子在材料中的迁移效果,有利于降低极化,提升电化学表现。但是,与欧姆接触相比,莫特肖特基结中存在莫特肖特基势垒,这会降低电池的工作效率。同时,与莫特肖特基结相比,欧姆接触则具有更优异的稳定性,这使得电池具有更长的使用寿命。不幸的是,欧姆接触在锂硫电池正极中的应用却鲜有报道。基于此本工作,首先将欧姆接触应用到锂硫电池正极中,并通过双异质结构设计、熵调控、缺陷调控的手段,进一步优化欧姆接触在锂硫电池正极中的实际应用效果。具体工作内容如下: （1）采用两步水热法将金属相材料（1T-Mo S2）和半导体相材料（Sn S2）构建成具有欧姆接触的电催化剂用于抑制多硫化锂的溶解,改善锂硫电池的反应动力学。根据密度泛函理论的计算,发现具有欧姆接触的样品可以有效地降低反应自由能以加速反应动力学。同时,金属硫化物可以添加更多亲硫位点来促进多硫化物的捕获。得益于欧姆接触设计,CNT-1TMo S2-Sn S2在0.1 C电流密度下首次放电比容量达到了1437.2m Ah g-1并且在1 C电流密度下500次循环后仍然具有805.5 m Ah g-1的比容量,同时还制备了软包电池进行了弯折、扎孔等安全测试,证明了其实际应用的潜在价值。 （2）在第一部分工作中首次构建了欧姆接触并用在了锂硫电池的正极材料设计中,但是由于1T-Mo S2的晶体结构不稳定,无法进行进一步的改性。因此在第二个工作中采用一步水热法和静电自吸附的方式制备了具有欧姆接触的双异质结构催化剂MXene-VS4-Sn S2用于锂硫电池正极材料。通过实验和理论结果揭示了欧姆接触会诱导自发电荷重排,并由于功函数的不同在MXene-VS4-Sn S2异质结界面会形成快速的电荷转移通路,有助于降低放电/充电过程中多硫化物还原和Li2S氧化的能量势垒。同时Sn S2的添加还缩短了d-p轨道中心差值,这有利于对多硫化物的捕获与催化。因此,采用基于MXene-VS4-Sn S2设计的锂硫电池正极材料即使在高硫负载下也表现出出色的电化学性能。得益于此在0.1 C电流密度下首次充放电曲线MXene-VS4-Sn S2的首次充放电比容量达到了1466.2m Ah g-1,表明硫的利用率高。在载硫量6 mg cm-2时在100次循环后容量保持率为74.4%。 （3）为了进一步提升欧姆接触在锂硫电池中的效果。在本章工作中采用一步水热法制备了CNT-Fe OOH,并在水热过程中添加不同数量的金属元素制备了高熵碱式金属氧化物CNT-Fe0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2OOH（CNT-HEA）,通过熵调控的方式来改变欧姆接触的效果,这不仅增强了锂离子电池的催化中心,还提高了该物质的固有导电性。同时,在与CNT复合后发现,随着复合材料中构象熵的增加,CNT与金属材料之间的功函数差也随之增大,这极大地促进了Li2S4→Li2S2过程中电子的转移,也促进了Li2S2→Li2S反应中离子的扩散。在此基础上,CNT-HEA材料在0.1 C电流密度下的首次放电比容量达到了1494.5 m Ah g-1,而在2 C电流密度下长周期循环500次后,容量保持率仍为88.5%。这个工作为熵调控提升异质结构的储能效果提供了一个新的思路。 （4）首先通过一步水热法合成具有欧姆接触的复合材料C3N4-Ni12P5,随后通过添加不同含量的硼氢化钠用于制造不同程度的C3N4-Ni12P5-Vp_n磷空位。具有金属性质的Ni12P5能够提供令人满意的导电率,这有助于电子快速从外部传输到活性物质,同时C3N4和Ni12P5复合构成欧姆接触这使得复合材料具有良好的结构稳定性,使得在长期循环中保持结构完整性。另外通过磷缺陷调控Ni12P5和C3N4的功函数之间的差值用于获得更好的欧姆接触性能,这可以有效促进多硫化物的催化、捕获和转化。在电化学测试中C3N4-Ni12P5-Vp1正极在0.1 C电流密度下首次放电比容量达到1485.6 m Ah g-1。在进行软包电池点灯实验后进一步验证C3N4-Ni12P5-Vp1的实际应用价值。

关键词： 电容   聚苯胺   TiO2   Fe3+掺杂  

摘要： 制备了Fe3+掺杂的聚苯胺-TiO2复合材料（PANI-TiO2-Fe）,并对所制备的材料进行形貌结构与电化学性能表征。测试结果表明，复合TiO2并掺杂Fe3+后，PANI-TiO2-Fe三元复合材料的比电容和能量密度明显增加，在5mV/s的扫描速率下其比电容为625F/g,是PANI的2.34倍；2A/g恒电流充放电时，其能量密度为147Wh/kg,是PANI的4.7倍，表现出优秀的电容性能。

摘要： 限域在导电介孔碳中的金属有机框架(MOF)纳米复合材料在电化学中的应用越来越受到关注.然而,疏水性碳载体在亲水性溶剂中的分散性较差,“干净”的碳材料表面与MOF前驱体之间的相互作用也较弱.研究表明,这种弱相容性和弱亲和力将导致MOFs同时在碳基体内部孔道和外部孔壁上不均匀地生长.迄今为止,能够将MOF纳米粒子完全封装在介孔碳孔道中的技术还未见文献报道.此外,介孔限域纳米MOF复合材料在电化学应用方面的潜力仍有待开发.