甘油是生物质精炼的主要副产物(约占10%),年过剩量与低利用率导致其市场价格(0.24-0.6 US kg^(-1))较低.甘油是具有三个活性羟基的多元醇,被认为是生产高价值产品的理想原料.甲酸作为甘油转化最重要的产品之一,广泛应用于农药、皮革、...甘油是生物质精炼的主要副产物(约占10%),年过剩量与低利用率导致其市场价格(0.24-0.6 US kg^(-1))较低.甘油是具有三个活性羟基的多元醇,被认为是生产高价值产品的理想原料.甲酸作为甘油转化最重要的产品之一,广泛应用于农药、皮革、染料和医药行业,将甘油电氧化(EGOR)为甲酸(FA)不仅能有效避免资源过剩造成浪费,而且能满足未来对甲酸燃料电池的需求.然而甘油电催化氧化途径较为复杂,涉及反应中间产物的脱氢、吸附/解吸和C-C键裂解.本文将密度泛函理论(DFT)与实验相结合,研究了在精细构建的NiCo_(2)O_(4)纳米片上通过EGOR生产FA的反应机制.DFT计算结果表明,活性羟基(OH^(*))物种可以改变EGOR生产FA过程的决速步骤(RDS),通过调节吸附中间体的吸附能可获得理想的FA产率.其中,高度羟基化的NiCo_(2)O_(4)纳米片(311)-OH^(*)晶面上具有最低的吉布斯自由能,能显著提升反应过程动力学.在理论分析的基础上,通过简易的电沉积方法精准制备了超薄NiCo_(2)O_(4)纳米片(~1.7 nm),并采用X射线吸收精细结构谱和高分辨透射电镜对催化剂进行了结构分析.结果表明,NiCo_(2)O_(4)纳米片中四面体(A_(Td))和八面体(B_(Oh))配位具有内角共享的A_(Td)-O-B_(Oh)和边共享的B_(Oh)-O-B_(Oh)构型,金属间的协同作用有效改善了材料的电子效应,有利于提供更多的吸附位点并促进EGOR过程中的电荷转移.NiCo_(2)O_(4)纳米片在EGOR中的电荷转移电阻仅为0.94Ω,电化学活性表面积高达10.25 cm^(2).相比较电催化析氧反应,NiCo_(2)O_(4)纳米片表现出了较好的EGOR性能,在10 mA cm^(-2)的电流密度下阳极功耗降低了320 mV,在100 mA cm^(-2)的电流密度时的阳极电势仅为1.46 VRHE.此外,在120 h的稳定性测试中,甘油的转化率和FA的选择性可分别保持在89%和70%.多电位步骤实验、原位电化学阻抗谱和电子顺磁共振谱结果表明,NiCo_(2)O_(4)纳米片上原�展开更多
通过原位聚合法制备新型生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物(BHA/PAA)复合材料。采用1 H核磁共振(1 H NMR)、红外光谱(IR)、X-ray衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)对其组成结构、热性能、...通过原位聚合法制备新型生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物(BHA/PAA)复合材料。采用1 H核磁共振(1 H NMR)、红外光谱(IR)、X-ray衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)对其组成结构、热性能、力学性能和体外降解性能进行研究。结果表明:BHA颗粒均匀分散在PAA基质中,形成的复合材料具有良好的均一性;复合材料的无机相和有机相之间存在着一定的化学键相互作用;由于BHA的引入,复合材料的结晶速率加快,整体结晶度下降;复合材料具有良好的力学性能,其抗压强度随着BHA含量的增加而明显提高,抗弯强度略有减小,当BHA含量为30%(质量分数)时,复合材料的抗压强度和抗弯强度分别为141.02MPa和86.32MPa,力学性能与人体皮质骨相匹配;体外降解实验结果表明,随着BHA含量的增加,材料的降解速率加快,且在降解过程中保持良好的力学性能稳定性,在骨修复方面具有潜在的应用。展开更多
目的检测重组人骨形成蛋白2(recombinant human bone morphogenetic protein2,rhBMP-2)与纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸(nano-hydroxyapatite/collagen/polylactic acid,nHAC/PLA)复合后形成的活性nHAC/PLA(active nHAC/PLA,AnHAC/PLA)修...目的检测重组人骨形成蛋白2(recombinant human bone morphogenetic protein2,rhBMP-2)与纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸(nano-hydroxyapatite/collagen/polylactic acid,nHAC/PLA)复合后形成的活性nHAC/PLA(active nHAC/PLA,AnHAC/PLA)修复颅骨极限缺损的效果。方法新西兰大白兔48只,体重2.0～2.5kg。制备直径为15mm的颅骨全层缺损模型,随机分成4组,每组12只。阳性对照组:缺损区植入自体髂骨;空白对照组:缺损区不植入任何材料;阴性对照组:缺损区植入nHAC/PLA;实验组:缺损区植入AnHAC/PLA,每块AnHAC/PLA上平均吸附rhBMP-21.431mg。术后8、16周通过比较颅骨缺损区X线阻射面积占总缺损面积百分比、HE染色和Masson's三色法染色观察颅骨极限缺损的修复情况。结果术后8、16周,各组颅骨缺损区X线阻射程度,阳性对照组分别为67.21%±2.06%、86.48%±1.73%,空白对照组分别为5.84%±1.92%、9.48%±2.72%,阴性对照组分别为19.13%±2.51%、35.67%±3.28%,实验组分别为58.84%±2.55%、85.61%±3.36%。其中除16周实验组与阳性对照组以及空白对照组8、16周比较差异无统计学意义(P>0.05)外,其余各组各时间点比较差异均有统计学意义(P<0.05)。组织学观察显示,阳性对照组骨缺损区16周骨小梁较8周增宽,被大量骨组织充填;空白对照组8、16周骨缺损区均被纤维组织充填,无新骨生成;阴性对照16周骨缺损区为剩余材料与纤维组织充填,周边新骨较8周形成增多;实验组8周材料植入区为新生骨替代,16周新生骨呈板层状,缺损区材料残留较少,且周围可见较多成骨细胞。结论nHAC/PLA是rhBMP-2的良好载体,两者复合后制备的AnHAC/PLA具有良好骨形成能力,有望应用于临床上修复较大型骨缺损。展开更多
文摘甘油是生物质精炼的主要副产物(约占10%),年过剩量与低利用率导致其市场价格(0.24-0.6 US kg^(-1))较低.甘油是具有三个活性羟基的多元醇,被认为是生产高价值产品的理想原料.甲酸作为甘油转化最重要的产品之一,广泛应用于农药、皮革、染料和医药行业,将甘油电氧化(EGOR)为甲酸(FA)不仅能有效避免资源过剩造成浪费,而且能满足未来对甲酸燃料电池的需求.然而甘油电催化氧化途径较为复杂,涉及反应中间产物的脱氢、吸附/解吸和C-C键裂解.本文将密度泛函理论(DFT)与实验相结合,研究了在精细构建的NiCo_(2)O_(4)纳米片上通过EGOR生产FA的反应机制.DFT计算结果表明,活性羟基(OH^(*))物种可以改变EGOR生产FA过程的决速步骤(RDS),通过调节吸附中间体的吸附能可获得理想的FA产率.其中,高度羟基化的NiCo_(2)O_(4)纳米片(311)-OH^(*)晶面上具有最低的吉布斯自由能,能显著提升反应过程动力学.在理论分析的基础上,通过简易的电沉积方法精准制备了超薄NiCo_(2)O_(4)纳米片(~1.7 nm),并采用X射线吸收精细结构谱和高分辨透射电镜对催化剂进行了结构分析.结果表明,NiCo_(2)O_(4)纳米片中四面体(A_(Td))和八面体(B_(Oh))配位具有内角共享的A_(Td)-O-B_(Oh)和边共享的B_(Oh)-O-B_(Oh)构型,金属间的协同作用有效改善了材料的电子效应,有利于提供更多的吸附位点并促进EGOR过程中的电荷转移.NiCo_(2)O_(4)纳米片在EGOR中的电荷转移电阻仅为0.94Ω,电化学活性表面积高达10.25 cm^(2).相比较电催化析氧反应,NiCo_(2)O_(4)纳米片表现出了较好的EGOR性能,在10 mA cm^(-2)的电流密度下阳极功耗降低了320 mV,在100 mA cm^(-2)的电流密度时的阳极电势仅为1.46 VRHE.此外,在120 h的稳定性测试中,甘油的转化率和FA的选择性可分别保持在89%和70%.多电位步骤实验、原位电化学阻抗谱和电子顺磁共振谱结果表明,NiCo_(2)O_(4)纳米片上原�
文摘通过原位聚合法制备新型生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物(BHA/PAA)复合材料。采用1 H核磁共振(1 H NMR)、红外光谱(IR)、X-ray衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)对其组成结构、热性能、力学性能和体外降解性能进行研究。结果表明:BHA颗粒均匀分散在PAA基质中,形成的复合材料具有良好的均一性;复合材料的无机相和有机相之间存在着一定的化学键相互作用;由于BHA的引入,复合材料的结晶速率加快,整体结晶度下降;复合材料具有良好的力学性能,其抗压强度随着BHA含量的增加而明显提高,抗弯强度略有减小,当BHA含量为30%(质量分数)时,复合材料的抗压强度和抗弯强度分别为141.02MPa和86.32MPa,力学性能与人体皮质骨相匹配;体外降解实验结果表明,随着BHA含量的增加,材料的降解速率加快,且在降解过程中保持良好的力学性能稳定性,在骨修复方面具有潜在的应用。
文摘目的检测重组人骨形成蛋白2(recombinant human bone morphogenetic protein2,rhBMP-2)与纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸(nano-hydroxyapatite/collagen/polylactic acid,nHAC/PLA)复合后形成的活性nHAC/PLA(active nHAC/PLA,AnHAC/PLA)修复颅骨极限缺损的效果。方法新西兰大白兔48只,体重2.0～2.5kg。制备直径为15mm的颅骨全层缺损模型,随机分成4组,每组12只。阳性对照组:缺损区植入自体髂骨;空白对照组:缺损区不植入任何材料;阴性对照组:缺损区植入nHAC/PLA;实验组:缺损区植入AnHAC/PLA,每块AnHAC/PLA上平均吸附rhBMP-21.431mg。术后8、16周通过比较颅骨缺损区X线阻射面积占总缺损面积百分比、HE染色和Masson's三色法染色观察颅骨极限缺损的修复情况。结果术后8、16周,各组颅骨缺损区X线阻射程度,阳性对照组分别为67.21%±2.06%、86.48%±1.73%,空白对照组分别为5.84%±1.92%、9.48%±2.72%,阴性对照组分别为19.13%±2.51%、35.67%±3.28%,实验组分别为58.84%±2.55%、85.61%±3.36%。其中除16周实验组与阳性对照组以及空白对照组8、16周比较差异无统计学意义(P>0.05)外,其余各组各时间点比较差异均有统计学意义(P<0.05)。组织学观察显示,阳性对照组骨缺损区16周骨小梁较8周增宽,被大量骨组织充填;空白对照组8、16周骨缺损区均被纤维组织充填,无新骨生成;阴性对照16周骨缺损区为剩余材料与纤维组织充填,周边新骨较8周形成增多;实验组8周材料植入区为新生骨替代,16周新生骨呈板层状,缺损区材料残留较少,且周围可见较多成骨细胞。结论nHAC/PLA是rhBMP-2的良好载体,两者复合后制备的AnHAC/PLA具有良好骨形成能力,有望应用于临床上修复较大型骨缺损。
