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催化材料对病毒吸附及灭活作用特性的研究

赵春霞 , 明平文 , 杨凌 , 刘中民 , 张卓然 , 马磊 , 许磊 , 齐越 , 孙承林 , 韩秀文 , 陈严 , 曲振平 , 缪少军 , 郑丛龙 , 赵欣捷 , 杜逊甫 , 刘波 , 孔宏伟 , 王畅 , 叶芬 , 刘守新 , 胡刚 , 刘页 , 张涛 , 黄向阳 , 包信和 , 许国旺

色谱 doi:10.3321/j.issn:1000-8713.2003.03.008

以核酸分子及普通病毒作为探针和模拟对象,进行了催化材料吸附、灭活副流感病毒的研究,旨在筛选出对病毒有过滤、吸附及灭活作用的高效非特异性催化材料,以应用于病毒的各种防护设施以及有效控制非典型性肺炎的传播.共评价了93种新合成的催化剂,发现两种催化材料对病毒具有杀灭作用.

关键词: 毛细管电泳 , 副流感病毒 , 核酸 , 催化材料 , 非典型性肺炎

催化材料对病毒的吸附和灭活作用及对哺乳动物细胞的毒性

刘中民 , 张卓然 , 许国旺 , 杨凌 , 马磊 , 孙承林 , 许磊 , 齐越 , 赵春霞 , 明平文 , 陈严 , 郑丛龙 , 杜逊甫 , 韩秀文 , 张涛 , 黄向阳 , 包信和 , 刘波 , 刘守新 , 王爱琴 , 曲振平 , 缪少军 , 胡刚 , 刘页

催化学报

提出了以吸附和催化原理灭活病毒的设想,旨在开发出对病毒有过滤、吸附及灭活作用的高效非特异性催化材料,应用于各种防护设施,有效控制非典型肺炎(SARS)的传播. 采用与SARS病毒相似的副流感病毒作为模拟对象,进行了吸附及灭活该病毒的催化材料研究,并考察了催化材料对哺乳动物细胞的毒性. 结果表明,病毒气溶胶的阻留及吸附结果与基于DNA吸附的色谱分析结果相一致; 部分材料可以强烈地吸附病毒(100%),甚至在强烈振荡下并洗脱至第3次,病毒也不能脱附; 一些材料不仅可以吸附病毒,而且强烈振荡后的洗脱液虽然表现出一定的血凝效价,但接种鸡胚后,病毒并不增殖,说明材料具有明显的催化病毒灭活性能; 对细胞毒性极低的材料可以用在与人体接触的防护材料和设施中. 筛选出的性能优异的催化材料,拟进一步考察其对SARS病毒的灭活作用.

关键词: 催化材料 , 副流感病毒 , 吸附 , 灭活 , 严重急性呼吸系统综合症

高压输电耐张线夹的腐蚀行为及其影响因素

陈国宏 , 季坤 , 严波 , 詹马骥 , 王若民 , 张涛 , 杜晓东

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201704016

将JY-120/20型压接管和LGJ-120/20型钢芯铝绞线压制成耐张线夹,采用电化学法以及干湿交替周浸法研究了该线夹在不同pH和温度的5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,测试了电阻并观察了腐蚀形貌,分析了腐蚀影响因素.结果表明:耐张线夹的电阻随腐蚀时间的延长总体呈增大趋势,但由于腐蚀过程中腐蚀产物的生成与脱落,在增大趋势中出现次级波动;腐蚀优先在压接管内部缺陷处发生,逐渐向无缺陷区域发展,并在腐蚀产物脱落的区域向深处发展;随着腐蚀溶液pH的降低或温度的升高,线夹的腐蚀速率增大.

关键词: 耐张线夹 , 腐蚀速率 , 干湿交替周浸法 , 电化学

金单原子催化剂上一氧化碳低温氧化

乔波涛 , 梁锦霞 , 王爱琴 , 刘景月 , 张涛

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(16)62529-9

CO低温氧化对于基础研究和实际应用均具有重要意义.自上世纪八十年代日本的 Haruta教授发现氧化物负载金催化剂对 CO氧化的超高活性以来,负载金催化剂受到了广泛关注与深入研究,被认为是目前活性最高的 CO氧化催化剂.在诸多影响 CO氧化活性的因素中,纳米金的粒子尺寸是最重要因素之一.目前主流观点认为对于 CO氧化,纳米金有一个最优尺寸范围,在0.5–5 nm,而 Au原子/离子(Au3+, Au+)的活性则低一到两个数量级.因此,一般认为负载金单原子催
　　化剂对于 CO氧化反应的活性要比金纳米粒子和团簇低很多.然而,最近几年的理论与实验研究均表明,金单原子负载于合适的载体上可以显示出与金纳米粒子和团簇相当的活性.本文对这些新进展进行综述,阐述金单原子催化剂对 CO氧化的独特反应性能. Gates教授研究组进行了大量关于正价金对 CO氧化影响的研究,其中包括孤立的金原子(Au+).他们的研究发现, CO氧化活性随价态降低而降低,表明正价金对 CO氧化至关重要.此外,他们的研究也表明,孤立金原子对 CO氧化的活性(TOF)比金纳米粒子低一到两个数量级.然而,在他们的研究中,有几个因素可能导致催化剂的低活性.首先,他们一般采用非或弱还原性的载体.而载体的还原性对金催化剂上 CO氧化活性影响非常巨大.另外,他们所用的金原子前驱体为配合物,在催化剂制备与反应过程中配体并没有去除,可能也是导致催化剂活性低的原因之一.与此相反,张涛课题组近期采用氯金酸为前驱体,通过简单的吸附浸渍法制备了一系列负载金单原子催化剂.同时用相同的载体制备了负载金纳米粒子催化剂进行对比,可以排除载体等其它影响因素.对比结果显示,单原子催化剂均显示出与纳米粒子相当的 TOF(单位表面 Au原子)和更高的反应速率(单位重量金).首先制备了氧化铁负载金单原子催化剂,该催化剂在室温即展现出可观活性, TOF值与2–3 nm金粒子 TOF值相当(~0.5 s–1).更有趣也更重要的是,该催化剂在高温(200oC以上)展现出非常高的反应稳定性,在200oC反应100 h无失活.在300和400oC反应50 h也无失活发生,为开发高温稳定的金催化剂提供了新途径.其次制备了氧化钴负载金单原子催化剂,该催化剂以0.05%金负载量即可实现室温全转化,其 TOF值高达1.4 s–1.然而该催化剂在达到高活性之前必须首先在反应气氛中进行高温处理,这限制了其实用性.此外,催化剂需经反应气氛活化的原因尚待进一步研究.随之又制备了氧化铈负载金单原子催化剂,对富氢条件下 CO选择氧化不仅具有高活性,而且具有极高的 CO选择性.进一步研究结合理论计算表明,高选择性来自氧化铈负载的金单原子不能解离活化氢,对于氢气氧化活性极低,从而导致 CO氧化的高选择性.理论研究方面也有进展. Camellone等计算发现金原子可以取代 CeO2(111)面上的 Ce原子形成 Au+并促进 CO氧化.然而该金原子会扩散至氧空位形成带负电荷的 Auδ-,阻止 CO和 O2吸附,因而使催化剂失活.李隽课题组利用从头算分子动力学模拟首次发现氧化铈和氧化钛负载的 Au纳米粒子在 CO氧化过程中可以形成单原子的现象,并将之称为动态单原子催化剂. Yang等则计算了二维材料 BN负载 Au单原子催化 CO氧化并发现反应优先通过三原子 E-R机理进行.

关键词: 金 , 单原子催化剂 , 一氧化碳氧化 , 稳定性 , 低温

Pd/ZnO在乙炔选择加氢反应中的不同催化机制研究

周慧然 , 杨小峰 , 王爱琴 , 苗澍 , 刘晓艳 , 潘晓丽 , 苏杨 , 李林 , 谭媛 , 张涛

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61090-7

化学选择性是评价催化剂性能最重要的参数之一，它直接决定了产物的经济价值及后续的分离成本.传统的负载型金属催化剂由于其金属粒径分布不均，且不同原子数组成的粒子通常具有特征产物选择性，从而限制化学选择性的提高；另一方面，对于金属多原子活性中心，反应物在催化剂表面可以存在多种吸附构型进而衍化为不同产物，产物可控性差.因此，获得金属尺寸均一，且具有原子分散的活性中心，即单原子催化剂，成为官能团多相催化转化高选择性的迫切需求.
　　本课题组通过400 oC还原1%-Pd/ZnO得到PdZn金属间化合物，依据其规律排布的Pd-Zn-Pd单元获得Pd基单原子催化剂.该催化剂在乙烯化工中少量乙炔的加氢转化反应中获得令人欣喜的催化性能——兼具有乙炔的高转化率和乙烯的高选择性.结合微量吸附量热、理论计算等表征， Pd活性中心在PdZn金属间化合物中的特殊空间排布是其优异催化性能的根源，即乙炔以较强的σ键吸附在两个相邻的单Pd金属中心，易吸附活化加氢生成乙烯，而乙烯则吸附于单Pd金属中心，较弱的π键形式吸附有利于其脱附避免过渡加氢.基于前期研究，构筑具有均一单金属中心的负载型单原子催化剂是获得高选择性的另一有效方法，且较之于PdZn金属间化合物催化剂，该类单原子催化剂兼具有原子利用率最大化的优点.
　　本文采用等体积浸渍法制备Pd/ZnO催化剂，通过降低Pd金属含量(1 wt%→0.1 wt%→0.01 wt%)并在较低的温度下(100 oC)还原(H2-TPR表明高温还原形成PdZn金属间化合物型合金)得到负载型单原子催化剂(Pd1/ZnO SAC).高分辨电镜结果表明，当Pd负载量由1%降至0.1%，金属纳米颗粒的粒径尺寸显著降低，而在0.01%-Pd/ZnO催化剂表面， Pd活性中心则以单原子状态分散于载体ZnO表面. X-射线吸收光谱及电子能谱表明，随着负载量的降低， Pd活性物种具有更高的正电性.该催化剂在乙炔选择性加氢反应中表现出更加优越的催化性能，具有与PdZn催化剂相当的高选择性，而更优的比活性.这归结于Pd1/ZnO单原子催化剂的Pdδ+单原子活性中心有助于其与乙炔的静电相互作用并吸附活化加氢生成乙烯，并促使乙烯以较弱的π键吸附，从而易于从催化剂表面脱附获得高选择性.

关键词: 单原子催化剂 , 乙炔加氢 , 化学选择性 , 钯 , 氧化锌

《催化学报》主编林励吾院士和副主编张涛研究员分获中国催化成就奖和中国催化青年奖

催化学报

关键词:

650 ℃时效Super 304H耐热钢的显微结构与高温拉伸性能

陈国宏 , 潘家栋 , 刘俊建 , 王家庆 , 白小龙 , 张建华 , 张涛 , 汤文明

材料热处理学报

研究了650 ℃不同时间时效Super 304H钢的显微组织及高温拉伸力学性能特征,探讨其高温拉伸断裂机制.结果表明:高温时效Super 304H钢中析出ε富铜相、Nb(C,N)和M7C3等析出相颗粒.时效初期,M7C3相优先在晶界析出,Super 304H高温强度显著提高,但塑性快速下降.在时效300 ～500 h时,由于M7C3相逐渐粗化,其高温强度及塑性下降较快.继续时效导致细小ε富铜相和Nb(C,N)相在奥氏体晶内持续析出、弥散分布,其高温强度及塑性逐渐稳定.时效态Super 304H钢高温拉伸断裂呈剪切断特征.采用应力三轴度理论解释了650 ℃时效Super 304H钢的高温拉伸变形行为及拉伸断裂机制.

关键词: Super 304H耐热钢 , 高温时效 , 显微组织 , 高温力学性能 , 应力三轴度

甘蔗叶活性炭的制备工艺优化及表征

蒙冕武 , 齐丛亮 , 刘庆业 , 吕梁 , 康彩艳 , 周振明 , 张涛 , 陈春强

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.18.012

采用中心复合设计(CCD)方法研究活化剂浓度、活化温度及时间等对甘蔗叶活性炭得率及吸附性能的影响;运用Design Expert软件建立活性炭得率和碘吸附值的预测模型,优化甘蔗叶活性炭的制备工艺;并采用FT-IR、SEM和XRD等方法对甘蔗叶及其活性炭的表面官能团、微观形貌和晶体结构进行分析.结果表明,甘蔗叶活性炭最优制备工艺:活化剂浓度为2.50％(质量分数)、活化温度为705℃、活化时间为65min,样品得率和碘吸附值分别为29.33％、987.69 mg/g,与模型预测值误差分别为7.88％、2.68％;甘蔗叶活性炭的孔径范围为735.1nm～7.16 μm,微晶层距d(002)为0.3559nm,微晶尺度La、Lc分别为0.3054 nm、0.1420 nm,表面官能团主要有羧基、酚羟基、醇羟基、胺基等.

关键词: 甘蔗叶 , 活性炭 , 中心复合设计 , 表征

T92/Super304H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

张祺 , 王家庆 , 陈国宏 , 刘俊建 , 化建 , 余新海 , 张涛 , 张建华 , 汤文明

中国有色金属学报

采用钨极氩弧焊(GTAW)技术,采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝实施T92/Super304H异种钢焊接,并对接头的显微组织结构及力学性能进行测试分析.结果表明:T92侧热影响区(HAZ)中粗晶区析出大量的第二相颗粒,细晶区则为细小的索氏体组织;Super304H侧 HAZ奥氏体晶粒长大,晶界析出明显;ERNiCr-3焊接的焊缝组织呈胞状结构,晶粒粗大;ERNiCrMo-3焊接的焊缝组织呈柱状晶组织特征.ERNiCrMo-3焊接的接头强度、塑性及硬度较大,拉伸断裂位于Super304H母材;而ERNiCr-3焊接的接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝.

关键词: T92钢 , Super304H钢 , 异种钢焊接接头 , 微观组织 , 力学性能

高温时效T92/HR3C焊接接头的组织和力学性能

陈国宏 , 余新海 , 王家庆 , 化建 , 刘俊建 , 宋有明 , 张涛 , 张建华 , 汤文明

材料热处理学报

对ERNiCrMo-3镍基焊丝钨极氩弧焊（GTAW）焊接的T92/HR3C异种钢管接头,进行650℃直至1143.5 h的高温时效处理,研究时效过程中接头显微组织结构和力学性能的变化规律。结果表明：时效后接头的室温拉伸断口都位于T92母材。随时效时间的延长,接头各区域的冲击韧性单调降低,但接头强度、T92侧热影响区（HAZ）及母材的硬度先降后升,时效501.1 h后趋于稳定,这归因于不同时效时间下T92侧HAZ及母材中碳化物的形态及聚集状态的差异。HR3C侧HAZ产生时效脆化,其冲击断口呈沿晶断裂的断口特征。

关键词: 异种钢焊接 , 高温时效 , 组织结构 , 力学性能