硼碳比对碳热法制备碳化硼的影响

由于碳热还原法工艺制备碳化硼粉体的过程中,迅速的升温乃至高温会使硼酸迅速挥发,为确定合适的原料配比,避免原料的损失,以硼酸和石油焦为原料在感应炉中于1 800℃合成碳化硼,研究了不同硼碳比(n(B):n(C)分别为0. 65、0. 68、0. 71和0. 74)对碳热还原法制备碳化硼粉体的组成和显微结构的影响。结果表明:随着硼碳比的升高,碳的衍射峰明显降低;当n(B):n(C)=0. 71时,碳峰已经不再明显,物相组成较为理想,碳化硼粉体纯度较高,游离碳和氧化硼较少,且碳化硼晶体形貌比较规则,晶体表面也较为平滑;继续升高硼碳比,会有B_2O_3衍射峰的出现。

多孔硼/碳复合材料对水溶液中碘的吸附研究

放射性碘的泄漏将对环境和人类健康带来巨大威胁,发展简便高效、高选择性的新型碘吸附材料具有重要的理论和实践价值。本研究以廉价易得的淀粉为碳源、硼酸为硼源,通过一步退火处理,制备了多孔硼/碳复合材料(M-B/C)。结果表明,硼的引入不但提高了材料的机械强度,还增加了其微孔和介孔结构。将M-B/C用于水溶液中碘(I2)的吸附,其吸附容量为543 mg·g^(-1),比纯多孔碳(M-C)提高了5.8倍(94 mg·g^(-1)),同时具有良好的吸附选择性、稳定性和重复使用性能。将M-B/C装于吸附柱,成功实现了模拟海水中I2的高效连续去除,在1 mL·min^(-1)的流速下,去除率可达94.2%,表明本研究制备的M-B/C对水中I2的连续去除有良好的应用前景。

亚东-谷露断裂带中北段地热流体碳硫硼同位素特征

亚东—谷露断裂带中北段地热系统深循环过程十分复杂,对该区域地热资源的评估具有较大影响。加深对地热水起源、演化和循环过程的研究,对地热资源的勘探和开发具有较大的意义。地热流体中碳硫硼稳定同位素特征分析是研究地热水来源、地热水循环深度和地热水作用过程的方法之一。对亚东—谷露断裂带中北段地热水进行了系统性采样,测量了碳硫硼同位素。进行了碳硫硼同位素分析,结果显示:稳定同位素特征源于地热流体对围岩和地层的淋滤作用和水-岩相互作用。该地热系统中碳的主要来源为碳酸盐的溶解,与区域上分布的碳酸盐地层有关。谷露和续迈地热田δ^(34)S具有较大的分散性,显示出硫来源的非单一性,δ^(34)S均在大气碳酸盐和蒸发碳酸盐范围内,δ^(34)S同位素的来源为大气降水和热储层中的硫酸盐矿物。谷露地热田具有较低的δ^(11)B值和较低的Cl/B比值,较高的硼含量,且硼含量和硼同位素值相对集中,表明硼主要源于地热流体对围岩的淋滤作用。大气降水和冰雪融水中硼含量极少,主要起到对地热水中硼含量的稀释作用,不改变地热水中的δ^(11)B值。本研究的结果验证了亚东—谷露断裂带中北段地热系统地下热水的起源主要为大气降水,在深循环过程中存在少量岩浆流体的混入。

硼/碳热还原结合热压烧结原位制备ZrB_(2)陶瓷及其性能研究

为降低制备成本,提高ZrB_(2)陶瓷的性能,以ZrO_(2)、B_(4)C、炭黑为原料,按n(ZrO_(2))∶n(B_(4)C)∶n(C)分别为2∶1∶3、2∶1.1∶3、2∶1.2∶3、2∶1.3∶3配料,采用硼/碳热还原结合热压烧结法原位制备了ZrB_(2)陶瓷。利用反应热力学计算了不同CO分压(10^(5)、10^(2)、1和10^(-2)Pa)下ZrO_(2)-B_(4)C-C体系中各反应发生的概率和起始反应温度。研究了原料配比和热处理温度(1800、1850、1900和1950℃)对ZrB_(2)陶瓷试样性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:1)低CO分压显著降低该体系中各反应的起始温度;2)随B_(4)C加入量的增加,ZrB_(2)相含量增多,当n(ZrO_(2))∶n(B_(4)C)∶n(C)=2∶1.2∶3时,制备出氧含量仅为0.333%(w)的ZrB_(2)粉(以B_(2)O_(3)和ZrO_(2)的形式存在);3)随热处理温度的升高,试样的致密度和硬度逐渐增大,弯曲强度和断裂韧性呈先上升后下降的趋势。当热处理温度为1900℃时,试样的综合性能最佳,其相对密度、断裂韧性、弯曲强度和硬度分别为91.75%、4.87 MPa·m^(1/2)、525 MPa、18.6 GPa。

硅硼碳氮陶瓷前驱体聚硼硅氮烷的合成与表征

以三氯化硼(BCl3)、三氯硅烷(HSiCl3)和六甲基二硅氮烷(Me6Si2NH)为原料,通过聚合物前驱体转化陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)法成功合成了硅硼碳氮(SiBNC)陶瓷前驱体--聚硼硅氮烷(PBSZ)。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振、X射线光电子能谱、热重分析和差示扫描量热对PBSZ的结构和热性能进行分析。结果表明,PBSZ结构中存在硅氮硼(Si—N—B)网络和六元硼氮(B—N)环。在氮气中,800℃时PBSZ的陶瓷产率为53.9%。

钛碳硼复合粒子对ZL205A齿轮室铸件组织和力学性能的影响

采用一种新型的Al-TCB中间合金对ZL205A齿轮室铸件进行晶粒细化,研究了添加不同含量的Al-TCB中间合金对齿轮室铸件组织和力学性能的影响。结果表明,Al-TCB加入能明显细化ZL205A合金组织,当加入1.0%Al-TCB时,合金晶粒尺寸由240μm细化至60μm左右,合金晶粒细小、组织均匀、致密度高,析出的钛碳硼复合粒子为初生α-Al生长的异质形核质点。随着Al-TCB中间合金加入量的增加,断口形貌中韧窝区面积和析出相的密度同步增加,合金强韧化效果显著,试样的显微硬度、抗拉强度和伸长率最高达到HV143、502 MPa和5.1%。

碳硼烷作为药效团在硼中子俘获疗法中的研究进展

硼中子俘获疗法(Boron neutron capture therapy,BNCT)是一种肿瘤选择性粒子放疗,是基于给予肿瘤细胞优先掺入的硼载体,然后用热或超热中子束照射,能最大限度地减少对健康组织的损伤。然而,目前已经进入临床研究的两个硼载体-硼苯丙氨酸(BPA)和巯基钠氢氯十二碳酸钠(BSH),存在硼含量低、体内稳定性差、溶解度差、缺乏靶向性和成像示踪功能等问题,导致BNCT的临床治疗并未得到广泛应用。因此,开发符合BNCT要求的新一代硼载体或硼药是促进BNCT发展的关键。碳硼烷化合物由于10B含量高、稳定性好、毒性低,现已逐渐成为BNCT中的硼递送剂和抗肿瘤研究的热门选择。现简要介绍碳硼烷分子,并综述碳硼烷及其衍生物在BNCT中的应用以及作为BNCT/PDT双重增敏剂在抗肿瘤研究中的研究进展。

吲哚基官能化邻碳硼烷的研究

以炔丙基吲哚为原料,直接与硼烷发生加成反应,即可得到吲哚修饰的邻碳硼烷单C-H键活化衍生物(C_(8)H_(6)NCH_(2))-C_(2)HB_(10)H_(10),经过核磁共振波谱、高分辨质谱、X-射线单晶衍射表征,确定了该化合物的结构。结构表明,该化合物为正交晶系,P 212121空间群。为了进一步拓展底物,在吲哚骨架上进一步衍生。采用曼尼希反应,在吲哚3-位引入四氢吡咯亚甲基,合成了化合物[3-(C_(4)H_(8)NCH_(2))C_(8)H_(5)NCH_(2)]-C_(2)HB_(10)H_(10),该化合物为单斜晶系,C_(2)/c空间群。该合成方法成功地将富电子吲哚基团引入到缺电子碳硼烷骨架中,为发展新型硼簇化合物的合成提供了一种新的方法。

硼酸碳热还原-渗硅反应烧结制备碳化硼陶瓷复合材料

碳化硼性能优良,应用广泛,但制备成本较高。为了从源头解决碳化硼陶瓷材料制备成本高的问题,本工作直接以碳热还原法合成的碳化硼-C复合粉体为原料,无需进行破碎提纯,通过渗硅反应烧结制备碳化硼复合材料,所得材料性能与以市售碳化硼粉体为原料制备的材料性能相当,有效降低了其制备成本。主要研究了原料碳硼摩尔比对合成粉体以及碳化硼复合材料物相、显微组织和性能的影响,并探讨了碳化硼陶瓷复合材料的强韧化机理。结果表明:随着碳硼摩尔比增加,合成粉体中碳化硼粉体的碳硼原子比增加,且合成粉体中游离C含量增加;当碳硼摩尔比为2.01时,游离C包覆在碳化硼粉体颗粒表面。复合材料相组成均为B_(12)(C,Si,B)_(3)、SiC和Si,随着碳硼摩尔比的增加,复合材料中碳化硼和游离Si含量降低,SiC含量、大尺寸SiC区域的尺寸、大尺寸SiC区域和纳米SiC颗粒的数量均增加。大尺寸SiC区域的产生会降低材料的强度和韧性,而SiC纳米颗粒的形成有利于提高材料的强度和韧性。当碳硼摩尔比为1.35时,复合材料的抗弯强度和断裂韧性最高,分别为338 MPa和4.06 MPa·m^(1/2)。

活塞环表面液相等离子体电解碳硼共渗研究

活塞环表面强化可减少活塞环缸套摩擦磨损,提高机械效率,是商用车低碳化战略实现的重要途径与保障。为提升活塞环性能,尝试采用液相等离子体电解碳硼共渗(PEC/B)的技术方案,进行了活塞环表面改性的研究,系统探究了操作参数对工件表面形貌、硬度、相组成、截面形貌、元素分布和摩擦学性能的影响规律。研究结果表明,改性层主要由渗硼层和渗碳过渡层组成,渗硼层主要组成相为Fe 2B,渗碳过渡层的主要组成相为Fe 3C,渗碳处理可有效提升渗硼效率。改性层厚度最大可达15μm以上,渗硼层硬度最大可达1460HV。经碳硼共渗处理后,工件的摩擦因数、磨损率约为未处理工件的11%、7%,摩擦学性能显著提升。液相等离子体电解碳硼共渗为活塞环性能的提升提供了切实可行的技术途径。

熔盐辅助合成硼化铪工艺研究

这是一篇冶金工程领域的论文。以氧化铪和碳化硼为原料,采用氯化钠为熔盐介质,通过硼/碳热还原法合成了纯度较高的硼化铪粉体。研究了反应温度、保温时间等合成工艺参数以及原料配比对材料晶相组成和显微结构的影响。结果表明,以氯化钠为熔盐介质时,氧化铪在1300℃的合成温度下开始转化为硼化铪,其温度远低于传统的硼化铪合成所需温度。在硼过量20%,反应温度和保温时间分别为1400℃和2 h所制备的硼化铪粉体纯度较高,X射线衍射中可以明显观察到硼化铪结晶峰,且在扫描电镜中可以观察到紧密团聚形貌的硼化铪。

溶剂热法结合熔盐辅助硼碳热还原合成(Ti_(0.2)Mo_(0.2)W_(0.2)Ta_(0.2)Nb_(0.2))B_(2)粉体

以(Ti、Mo、W、Ta、Nb)过渡金属氯化物、乙醇、十六烷基三甲基溴化铵及氢氧化钠为原料,采用溶剂热法合成高熵前驱体,研究NaOH加入量对合成高熵前驱体的影响;随后,以TiMoWTaNb高熵前驱体和碳化硼为原料,采用溶剂热法结合熔盐辅助硼碳热还原工艺合成(Ti_(0.2)Mo_(0.2)W_(0.2)Ta_(0.2)Nb_(0.2))B_(2)粉体,分别研究了反应温度、保温时间及反应物用量对所合成粉体的物相组成和显微结构的影响。结果表明:当反应温度为1473 K、保温时间为3 h、NaOH的加入量为64 mmol,且TiMoWTaNb高熵前驱体与碳化硼(B_4C)摩尔比为1.0∶1.1、熔盐介质/反应物质量比为5.0∶1.0时,所制得样品为纯相,合成的单相(Ti_(0.2)Mo_(0.2)W_(0.2)Ta_(0.2)Nb_(0.2))B_(2)粉体中元素分布均匀。

硼碳氮纳米管的制备及靶向递送阿霉素的抗肿瘤性能

通过改进固相合成法制备了硼碳氮纳米管(BCNNTs),并利用XRD、FTIR和SEM对其进行了表征。然后,采用叶酸(FA)对BCNNTs进行功能化修饰,用于负载阿霉素(DOX),构建了FA-BCNNTs-DOX靶向给药系统,并评价了该载药系统的抗肿瘤效果。结果表明,DOX有效负载到BCNNTs和FA-BCNNTs上,其负载量分别为67.33和87.11mg/g。与DOX和BCNNTs-DOX相比,FA-BCNNTs-DOX能引起更多的人乳腺癌MDA-MB-231细胞死亡,这归因于在叶酸受体介导的内吞作用下,MDA-MB-231细胞对FA-BCNNTs-DOX的摄取能力得到明显提高。在肿瘤细胞酸性条件下,FA-BCNNTs-DOX释放DOX,DOX在细胞核内逐步积累,从而产生优异的抗肿瘤效果。

碳硼烷衍生物在高燃速丁羟固体推进剂中的应用研究

针对高燃速推进剂的发展需求,筛选出一种成本较低的二茂铁型碳硼烷衍生物TPT-01,研究了其作为燃速催化剂对高燃速丁羟(HTPB)固体推进剂工艺性能、燃烧性能、安全性能的影响及迁移性情况。结果表明,添加6%TPT-01的HTPB推进剂药浆粘度较低,工艺性能良好;HTPB推进剂药浆及成品药安全性能良好;HTPB推进剂6.86 MPa下燃速由24.2 mm/s提高至49.6 mm/s,6.86~15 MPa的静态燃速压强指数为0.330;此外,TPT-01在HTPB推进剂中的迁移性低于辛基二茂铁,有利于HTPB推进剂的燃烧稳定性和界面粘接性能;相较于辛基二茂铁和正己基碳硼烷NHC物理掺混使用,TPT-01是一种效果更好的燃速催化剂。

用于硼中子俘获治疗的碳硼烷多肽衍生物

含碳硼烷多肽衍生物的设计和应用得到越来越多人们的关注,尤其是作为硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)硼携带剂用于治疗恶性肿瘤极具发展前景。BNCT利用10B与中子俘获反应,放出α粒子杀死肿瘤细胞。作为一种二元靶向疗法,其成功关键就是硼携带剂的靶向性和亲和力的效果,当前如何设计更高效的硼携带剂是BNCT发展的主要问题。多肽作为生物必需物质,增加其衍生物靶向性的同时被肿瘤特异性摄取,是含碳硼烷多肽化合物作为硼携带剂极大的优势。本文首次对已报导的含碳硼烷多肽衍生物进行分类总结,并评估作为硼携带剂应用于中子俘获治疗的发展潜力。对含碳硼烷多肽衍生物的总结,将为新一代硼携带剂设计用于中子俘获治疗发展提供研究动力。

氮硼共掺杂碳量子点的制备及其对六价铬的检测

目的建立一种基于荧光碳量子点的快速检测方法,定量检测饮用水和食品中的六价铬[hexavalent chromium,Cr(Ⅵ)]。方法以无水柠檬酸和3-氨基苯硼酸分别作为碳、氮和硼源,通过一步水热法合成氮硼共掺杂碳量子点(nitrogen-boron-doped carbon quantum dots,N,B-CQDs),基于荧光内滤效应对Cr(Ⅵ)进行检测。结果在优化后的最佳检测条件下,N,B-CQDs对Cr(Ⅵ)在0.01~10.00 mg/L内呈现良好的线性关系,检出限低至3.81μg/L,表现出选择性好、灵敏度高等特点。将此方法应用于饮用水、白醋和虾皮中Cr(Ⅵ)含量的测定,加标回收率在85.8%~112.3%之间,相对标准偏差低于5%。结论本研究制备的N,B-CQDs在Cr(Ⅵ)检测方面具有检出限低、灵敏度高、选择性好等优点,可以为Cr(Ⅵ)快速检测提供一定的理论和技术参考。

高能球磨+硼/碳热还原法制备(Ti,Mo,Nb,Ta,Zr)B_(2)高熵陶瓷粉末的研究

以TiO_(2)、MoO_(3)、Nb_(2)O_(5)、Ta2O5、ZrO_(2)、B_(4)C和炭黑为原料,采用高能球磨+硼/碳热还原法制备(Ti,Mo,Nb,Ta,Zr)B2高熵陶瓷粉末,并借助XRD、SEM等手段对反应产物的物相组成和微观形貌进行了表征。实验结果表明:球磨时间、还原温度和保温时间是制备高品质(Ti,Mo,Nb,Ta,Zr)B_(2)高熵陶瓷粉末的重要影响因素。当球磨时间为2h、真空碳热还原温度为1700℃、保温2h时,可制备出粒径约为1~2μm、元素分布均匀且具有单一相成分的高品质(Ti,Mo,Nb,Ta,Zr)B_(2)高熵陶瓷粉末。

基于硼掺杂氮化碳材料构建ECL生物传感器用于MicroRNA的灵敏检测

研究中,用所获得的硼掺杂氮化碳(B-C_(3)N_(4))作为发射体,构建了一种用于超灵敏检测疾病标志物microRNA-222(miRNA-222)的ECL生物传感器。首先,将制得的B-C_(3)N_(4)材料修饰在玻碳电极(GCE)表面成膜,再在电极表面修饰上金纳米粒子(Au NPs)来固载DNA以实现后续传感器的构建。所设计的ECL生物传感器对miRNA-222具有良好的ECL信号响应,实现了对miRNA-222的超灵敏检测,其线性范围为1 fmol/L~1 nmol/L,并成功应用于癌症细胞裂解液中miRNA-222的检测。该项工作丰富了非金属纳米材料在ECL领域的应用,并为在临床和生物化学中的microRNA超灵敏检测提供了新的途径。

溶胶凝胶、碳热/硼热还原法制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体

以氧氯化锆(ZrOCl_(2)·8H_(2)O)、硼酸(H_(3)BO_(3))、水合氯化镧(LaCl_(3)·7H_(2)O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C_(6)H_(12)O_(6))为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和差示扫描量热分析等对ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)粉体进行表征,研究烧结温度、原料配比对复相粉体合成过程的影响。结果表明,当原料中n(Zr)∶n(B)∶n(Si)∶n(La)∶n(C)=1∶3∶0.7∶0.16∶8时,在氩气气氛中1500℃保温2 h,可合成高纯ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。颗粒平均粒径为300 nm,其中ZrB_(2)相为六方晶系,SiC相和LaB_(6)相为立方晶系,三元微晶平均尺寸为33.2 nm。

钯催化邻碳硼烷交叉偶联反应理论研究的最新进展

邻碳硼烷可在过渡金属催化的条件下能够与C、O等原子发生区域选择性交叉偶联反应,得到具有应用价值的邻碳硼烷衍生物,邻碳硼烷衍生物在硼中子捕获法、有机合成、药物设计、功能材料等领域起着重要的作用。对近三年来国内外课题组在钯催化邻碳硼烷交叉偶联反应领域理论研究成果进行了重点介绍,并对其发展前景进行了展望。