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2024年  第31卷  第3期

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特约综述
低成本粉末冶金钛合金形性调控一体化研究进展综述
甘雪猛, 李少夫, 肖顺远, 杨亚锋
2024, 31(3): 413-426. doi: 10.1007/s12613-023-2774-7
中文摘要(1768) PDF(76) SpringerLink
摘要:
粉末冶金钛合金技术在实际生产应用过程中存在以下三个关键问题：烧结致密度低导致性能差、固溶氧杂质含量高引起塑性严重衰退、混合粉体组分不均匀造成零部件的烧结变形。本论文总结并综述了本研究团队在解决上述问题的研究进展工作。首先，提出了利用反应诱发低温液相形成来强化钛合金烧结的新策略，通过开发了新型烧结辅助剂将烧结致密度提升至99%以上；然后，针对固溶氧杂质含量高诱发材料脆性问题，揭示了钛粉表面氧化膜的起始溶解温度，建立了氧杂质吸附剂的设计准则（在氧化膜溶解前对其反应清除），通过引入0.3wt%的NdB6氧吸附剂实现了钛合金塑性的大幅提升。最后，通过粉体改性技术实现了烧结助剂和氧杂质吸附剂在钛粉表面的均匀包覆，促进了冷压生坯烧结过程中的成分快速均匀化，强化了均匀线性收缩能力，解决了粉末冶金钛合金的烧结变形问题，制备出多种几何形状复杂、尺寸精度高的钛合金零部件。基于上述基础理论和研究成果形成了低成本粉末冶金钛合金形性调控一体化技术，推动了粉末冶金钛合金的技术发展和工程应用。
特约综述
管式分段串联固体氧化物燃料电池发展的最新进展：实验与数值研究
韩硕, 魏涛, 王思佳, 朱延龙, 郭星桐, 何亮, 李雄壮, 黄青, 陈代芬
2024, 31(3): 427-442. doi: 10.1007/s12613-023-2771-x
中文摘要(1190) PDF(56) SpringerLink
摘要:
固体氧化物燃料电池（SOFC）因其无需使用任何贵金属作为催化剂、具有较高的效率、对环境无污染等优点，成为了近年来的研究热点。然而，传统SOFC存在体积较大、电流泄漏、连接复杂和气体密封困难等问题。为了解决这些问题，罗尔斯-罗伊斯公司通过在绝缘多孔支撑体上串联堆叠电池的简单设计，制造出管式分段串联固体氧化物燃料电池（SIS-SOFC），获得了更高的输出电压，降低了输出电流，从而降低了电池的欧姆损失，同时也解决了传统设计中密封困难的问题。本文系统回顾了管式SIS-SOFC在结构优化、制备方法、性能改进和长期运行稳定性方面的最新实验和数值研究进展。最后，还讨论了管式SIS-SOFC面临的挑战和未来发展。这些研究成果有助于为该领域的未来发展指明方向并激发创新。
研究论文
起爆点位置对岩石中条形药包爆破的损伤与破裂特征影响效应研究
丁晨曦, 杨仁树, 郭啸, 隋哲, 肖成龙, 杨立云
2024, 31(3): 443-451. doi: 10.1007/s12613-023-2765-8
中文摘要(1319) PDF(46) SpringerLink
摘要:
为研究条形药包爆破中的起爆点位置对损伤与破裂特征的影响规律，采用计算机断层扫描和三维重构方法开展了三维爆破模型实验，并结合分形损伤理论对爆后砂岩试件的裂隙分布和损伤度进行了量化分析。结果表明：无论是反向起爆还是正向起爆，炮孔堵塞介质由于发生压缩变形和滑动摩擦阻力做功，消耗了靠近孔口处爆生气体的能量，影响了孔口附近岩石的有效破碎，从而导致第Ⅰ段和第Ⅱ段区域的损伤度均小于第Ⅲ段和第Ⅳ段区域的损伤度。正向起爆条件下，孔口自由面处岩体的反射拉伸破坏和堵塞的压缩变形及摩擦作用均消耗了更多的爆破能量，致使正向起爆的爆破能量利用率较低。造成了正向起爆组试件的整体损伤度显著小于反向起爆组的。可见，反向起爆条件下，爆破能量的利用效率更高，使得试件整体上能够达到更大的损伤和破坏。因此，在岩巷掏槽爆破的工程实践中，为了有效利用爆破能量并加强岩石破碎效果，建议采用反向起爆。此外，三维岩石爆破中，反向起爆条件下炮孔底部发生明显的端部效应，炮孔底部岩石的裂纹分布呈喇叭状。三维条形药包爆破模型实验中端部效应的形成与起爆点位置和堵塞条件均有关系。
研究论文
单宁预处理在菱镁矿和白云石浮选分离中的作用研究
宫秀峰, 姚金, 郭俊, 杨斌, 孙浩然, 印万忠, 王余莲, 付亚峰
2024, 31(3): 452-461. doi: 10.1007/s12613-023-2708-4
中文摘要(567) PDF(26) SpringerLink
摘要:
菱镁矿及其含钙碳酸盐矿物的浮选分离一直是一个难点问题。当前菱镁矿浮选脱钙的一些热点研究集中在新型调整剂的使用方面，传统调整剂如单宁虽然在工业上应用较多，但因在菱镁矿和白云石单矿物浮选试验中的作用效果不佳而很少作为重点研究的调整剂。在褐铁矿预先脱泥方法与菱镁矿调浆搅拌前添加调整剂做法的启发下，本研究创新地使用了单宁预处理方法分选菱镁矿和白云石，即使用单宁预处理菱镁矿和白云石单矿物，将处理后的两种矿物样品开展浮选试验。微浮选试验发现，单宁预处理方法可以选择性大幅降低白云石的浮选回收率，却不影响菱镁矿的浮选回收率。接触角测量表明，NaOl存在时，单宁预处理菱镁矿的接触角大幅上升，而白云石则下降。Zeta电位和傅立叶变换红外分析表明，单宁预处理方法高效地阻碍了NaOl在白云石表面的吸附，却无法阻碍NaOl在菱镁矿表面的吸附。X射线光电子能谱和密度泛函理论计算表明，单宁与白云石之间的相互作用能力要明显强于单宁与菱镁矿之间的相互作用能力，单宁与白云石Ca位点之间的强烈选择性作用是抑制白云石浮选的关键因素。
研究论文
木犀草素作为新型抑制剂从方解石中浮选分离白钨矿
李小康, 张英, 何海洋, 吴宇, 武丹宇, 管侦皓
2024, 31(3): 462-472. doi: 10.1007/s12613-023-2755-x
中文摘要(365) PDF(25) SpringerLink
摘要:
本文提出木犀草素（LUT）作为一种新型抑制剂，用于油酸钠（NaOL）体系中白钨矿和方解石的浮选分离。通过微浮选试验证实了LUT作为方解石抑制剂的适用性。在pH=9时，当LUT浓度为50 mg·L–1，NaOL浓度为50 mg.L–1时，白钨矿的回收率达到80.3%，而方解石的回收率为17.6%，表明此时两种矿物的可浮性存在显著差异。随后，使用吸附容量测试、Zeta电位分析、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）对LUT处理后白钨矿和方解石的表面性质变化进行了表征，研究了LUT对方解石的选择性抑制机理。吸附容量测试和Zeta电位分析表明，LUT在方解石表面有显著的吸收，从而阻碍油酸钠的进一步吸附，而其对白钨矿的影响最小。FT-IR和XPS分析揭示了LUT在方解石表面的选择性吸附，在羟基和存在的钙离子之间形成了强的化学吸附键。AFM直接说明了LUT在两种矿物类型上的不同吸附密度。因此，LUT可以有效地作为方解石的抑制剂，使白钨矿和方解石能够成功分离。
研究论文
闪速还原熔分–磁选处理硼铁精矿的新方法
鲍其鹏, 郭磊, Hong Yong Sohn, 左海滨, 刘枫, 高永亮, 郭占成
2024, 31(3): 473-484. doi: 10.1007/s12613-023-2756-9
中文摘要(601) PDF(69) SpringerLink
摘要:
硼是一种重要的工业原料，硼资源常常与铁、镁等矿相伴生，而且矿相之间以细密的形式掺杂在一起，很难通过常规的选矿工艺实现不同矿相的解离和分离。本文提出一种闪速还原熔分–磁选处理硼铁精矿的新方法，该方法可以实现矿粉在颗粒尺度的渣铁熔分，结合破碎–磁选操作获得金属铁粉和富硼渣。分离出的渣相中B2O3含量可达18%以上，而金属铁中B含量低于0.03%。本文分别对一步法和两步法闪速还原熔分开展了研究，探究了矿粉粒度、温度等因素对还原和熔分过程的影响规律。并对闪速还原熔分过程中矿粉颗粒的矿相转变和形貌演变规律进行了深度解析。
研究论文
熔剂性球团焙烧过程中石灰石和石英的扩散反应机制研究
郭宇峰, 张金来, 王帅, 范建军, 李昊堃, 陈凤, 刘阔, 杨凌志
2024, 31(3): 485-497. doi: 10.1007/s12613-023-2739-x
中文摘要(514) PDF(33) SpringerLink
摘要:
提高熔剂性球团在高炉炉料中的比例是降低炼铁过程中碳排放的有效途径。本文通过设计扩散偶试验，研究了焙烧过程中石灰石和石英与铁矿粉之间的相互作用以及熔剂性铁矿球团矿化机理。利用扫描电子显微镜和能谱技术研究了焙烧过程中元素的扩散和相变过程。研究结果表明，在预热过程前期石灰石迅速分解为氧化钙，磁铁矿被氧化成赤铁矿。随着焙烧温度的升高，Fe和Ca的扩散速度明显加快，而Si的扩散速度相对缓慢。经1200°C焙烧9 h时，Fe2O3–CaO系扩散偶的互扩散系数数量级为10−10 m2·s−1。Fe2O3–CaO–SiO2扩散界面的初始产物为Ca2Fe2O5，随后Ca2Fe2O5继续与Fe2O3反应生成CaFe2O4。随着扩散区域的扩大，石英固溶进CaFe2O4产生复合铁酸钙液相，从而提高了熔剂性球团的固结强度。同时，少量石英颗粒周围还会形成有利于熔剂性球团固结的钙铁榴石相。此外，还形成了熔剂性球团焙烧过程石灰石和石英扩散反应的机理模型。
研究论文
基于熔剂性球团的高铬型钒钛磁铁矿高炉全球团炉料结构优化及软化–熔化行为
陈泊键, 姜涛, 温婧, 杨广东, 余唐霞, 朱凤湘, 胡鹏
2024, 31(3): 498-507. doi: 10.1007/s12613-023-2719-1
中文摘要(408) PDF(35) SpringerLink
摘要:
高铬型钒钛磁铁矿是待开发的重要多金属伴生资源，目前高炉炼铁是高效利用它的有效途径之一。全球团炉料结构是高炉减少CO2排放量的未来发展的趋势之一。本研究结合钒钛高炉的生产数据，对高铬型钒钛磁铁矿全球团炉料结构的软化–熔化行为进行了探索并获得了最优的全球团炉料结构。结果表明，70%熔剂型球团与30%酸性球团矿的炉料结构获得了较好的软化–熔化性能。与单一炉料相比，该炉料方案的软化–熔化特征温度更高，软熔区间从307°C先升高至362°C后降低至282°C，最大压差由26.76 kPa降低至19.01 kPa，透气性指数由4643.5 kPa·°C降低至2446.8 kPa·°C。综合炉料的软化–熔化性能提升明显。软化过程中酸性球团起到抵抗载荷的作用，熔化过程中组合炉料中的熔剂型球团表现出更高的渣系熔点，达到提高熔化特征温度的效果。渣系成分的均质性和部分炉渣过还原产生的TiC导致了单一炉料透气性的恶化。综合炉料中高铬型钒钛磁铁矿和普通铁矿间的偏析以及酸性球团和熔剂性球团间的偏析是综合炉料软化–熔化性能较优的主要原因。
研究论文
基于具有遗忘机制的在线顺序极限学习机预测转炉炼钢石灰脱磷利用率
张润灏, 杨健, 孙晗, 杨文魁
2024, 31(3): 508-517. doi: 10.1007/s12613-023-2732-4
中文摘要(1349) PDF(53) SpringerLink
摘要:
将多元线性回归（multiple linear regression，MLR）、支持向量回归（support vector regression，SVR）和极限学习机（extreme learning machine，ELM），以及在线顺序ELM（online sequential ELM，OS-ELM）和具有遗忘机制的OS-ELM（OS-ELM with forgetting mechanism，FOS-ELM）模型应用于转炉炼钢石灰脱磷利用率的预测。与MLR和SVR模型相比，ELM模型表现出最好的预测性能。OS-ELM和FOS-ELM被应用于顺序学习和模型更新。FOS-ELM模型有效期内的最佳样本数被确定为1500个，最小总体平均绝对相对误差为0.058226。变量重要性分析表明，石灰质量、铁水初始磷含量和铁水质量是石灰利用率的最重要的变量。石灰利用率随着石灰质量的减少，以及初始磷含量和铁水质量的增加而增加。基于FOS-ELM的预测系统在实际工业生产中应用了一个月。在±1%、±3%和±5%的误差范围内，预测石灰利用率的命中率分别为61.16%、90.63%和94.11%。决定系数、平均绝对相对误差和均方根误差分别为0.8670、0.06823和1.4265。该系统在实际工业生产中，表现出良好的性能。
研究论文
有机酸辅助回收废旧锂离子电池中的Li、Ni、Co和Mn：工艺优化及浸出机理
任浏祎, 刘博, 包申旭, 丁威, 张一敏, 侯晓川, 林潮, 陈波
2024, 31(3): 518-530. doi: 10.1007/s12613-023-2735-1
中文摘要(860) PDF(80) SpringerLink
摘要:
随着电动汽车和便携式电子产品用量的不断增长以及对可持续资源管理需求的提升，废旧锂离子电池的回收变得越来越重要。对废旧锂离子电池进行合理的回收利用，不仅可以促进有价资源的循环利用，同时也可以消除其对环境的负面影响。在本研究中提出了一种新型环保的湿法冶金工艺，以柠檬酸作为还原剂，硫酸作为浸出剂从废旧三元锂电池中回收锂(Li)、镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)。考察了硫酸浓度、浸出温度、浸出时间、固液比和还原剂种类及用量对目标金属元素浸出行为的影响。在此基础上利用响应面法(RSM)对试验参数进行了优化，以实现最大限度地从废旧三元锂电池中回收目标金属。结果表明，在硫酸浓度为1.16 mol/L，柠檬酸用量为15wt%，固液比为40 g/L，浸出温度为83°C，浸出时间为120 min的条件下，Li、Ni、Co和Mn的最大浸出率分别可达99.08%、98.76%、98.33%和97.63%。在硫酸与柠檬酸协同浸出过程中，柠檬酸能够提供具有强还原作用的$ {\text{CO}}_{\text{2}}^{\text{·}-} $与正极材料中高价态的过渡金属离子发生还原反应生成低价态的过渡金属离子，破坏正极活性物质的结构，促进目标金属的浸出。此外，柠檬酸还可以水解提供H+，较高的H+浓度一方面促进了有价金属的浸出，另一方面降低了所需的硫酸浓度和硫酸用量，因此，柠檬酸在浸出过程中除了能作为还原剂以外，还可以作为协同浸出剂起到强化酸浸出的作用。本研究为采用还原性有机酸从废旧三元锂离子电池混合电极材料中绿色、安全、高效回收有价金属提供了新的思路和技术方案。
研究论文
基于矿浆电解法强化回收富铁电解锰渣中的铁
曹文星, 舒建成, 陈佳明, 李子寒, 周松山, 廖书书, 陈梦君, 杨勇
2024, 31(3): 531-538. doi: 10.1007/s12613-023-2729-z
中文摘要(598) PDF(50) SpringerLink
摘要:
富铁电解锰渣是电解金属锰生产过程排放的一般工业固废，其中含有大量的铁锰资源以及重金属，直接堆存不仅造成资源浪费，且污染周边环境。本研究采用矿浆电解技术从富铁电解锰渣中回收高纯铁粉，探究了富铁电解锰渣和H2SO4质量比、电流密度、反应温度和电解时间对Fe浸出率和电流效率的影响规律。研究结果表明，在H2SO4与富铁电解锰渣质量比1:2.5、反应温度60℃、电流密度30 mA/cm2、反应时间8 h条件下，Fe的浸出率、电流效率和纯度分别达到92.58%、80.65%和98.72wt%。此外，矿浆电解得到的阴极铁粉顽力达到54.5A/m，达到高级磁性铁粉等级（DT4A矫顽力标准）。本研究为富铁电解锰渣中铁资源的回收提供了一种新的思路。
研究论文
铝合金预强化成形工艺中Al–Cu合金的微观组织和力学性能稳定性研究
唐丽平, 魏鹏飞, 胡志力, 庞秋
2024, 31(3): 539-551. doi: 10.1007/s12613-023-2758-7
中文摘要(432) PDF(25) SpringerLink
摘要:
预强化成形工艺（Pre-hardening Forming, PHF）中预强化板材的微观组织和力学性能的室温存储稳定性直接决定了构件的成形质量，也是工程批量应用的关键。通过DSC、TEM和SAXS研究预强化板材的微观组织稳定性，通过单轴拉伸试验和板料成形试验分析其力学性能和成形性。研究发现PHF板材经1个月室温存储（自然时效处理）力学性能稳定：极限抗拉强度（UTS）、屈服强度（YS）和板材成形性（埃里克森值）的偏差均小于2%。在PHF过程中对板材进行48–720小时的自然时效处理，有趣的是，自然时效对板材实现了20 MPa的屈服强度增长，而延伸率保持不变。PHF过程中的自然时效处理对板材的强韧性有一定的促进作用，这种有限的促进作用主要归因于预强化处理的早期阶段只有部分的团簇转化为GP区，随着析出相的析出演变θ''相的形成抑制了GP区的成核和生长。
研究论文
构筑无钝化层的Al@Sn–C作为锂离子电池负极材料
曹康哲, 王思甜, 何亚楠, 马佳慧, 岳紫薇, 刘会俏
2024, 31(3): 552-561. doi: 10.1007/s12613-023-2720-8
中文摘要(450) PDF(32) SpringerLink
摘要:
铝因其高理论容量和适当的锂化-脱锂电位而被视为一种有前途的锂离子电池负极材料。然而，基于合金反应机制，铝负极在储锂过程中会发生剧烈的体积膨胀，导致电极结构不稳定性，引起容量衰减和较差的循环稳定性。更糟糕的是，由于铝的活性强，铝颗粒的表层有氧化铝钝化层。作为电子的绝缘体，氧化铝钝化层会导致铝负极锂化过程中存在电压降，降低电极可逆容量。本研究通过加减法策略合成了无钝化层的核-壳结构Al@C–Sn颗粒，并用作锂离子电池负极材料。在该策略中，经过聚多巴胺包覆的商业铝颗粒与氯化亚锡充分混合后在惰性气氛中进行热处理。在此过程中，天然的氧化铝钝化层被原位生成的酸性气体刻蚀消除，同时，聚多巴胺衍生的碳被引入作为双功能外壳，它既保护了无钝化层的铝核被再次氧化，又作为缓冲基质缓解了材料在锂化过程中的体积变化张力。由于C–Sn外壳的引入和氧化铝钝化层的消除，所制备的Al@C–Sn颗粒电极表现出很小的电压降，并在0.1 A·g–1电流密度下展现出1018.7 mAh·g–1的可逆容量，在2.0 A·g–1电流密度下经过1000个循环后电极的可逆比容量为295.0 mAh·g–1。此外，该电极的扩散控制比容量得到了显著提高，证实了精心设计的纳米结构有助于锂离子快速扩散，并进一步增强了锂储存活性。
研究论文
含橄榄石类铜镍渣基胶凝材料二氧化碳矿化潜力探究
王倩倩, 姚泽群, 郭利杰, 沈晓冬
2024, 31(3): 562-573. doi: 10.1007/s12613-023-2743-1
中文摘要(431) PDF(38) SpringerLink
摘要:
富含橄榄石矿物相的水淬铜镍冶金渣具有制备二氧化碳矿化胶凝材料的潜力。本文采用不同的化学活化方法制备了大掺量铜镍渣基胶凝材料(CNCM)，以提高其水化反应性和二氧化碳矿化能力，并研究了养护龄期和碳化反应工艺条件对于其固碳及力学性能的影响。基于热重–差示扫描量热法和X射线衍射法评估了CNCM的二氧化碳吸附量和碳化产物。利用背散射电子成像（BSE）和能谱X射线分析技术对碳化CNCM试块的微观结构进行了研究。研究结果表明，经过3天水养护的CNCM样品在80°C和72小时的碳化反应条件下，其二氧化碳封存量最高，为8.51wt%，同时抗压强度为39.07 MPa。这一结果表明，1吨这种CNCM可以封存85.1公斤的CO2并具有高抗压强度。尽管柠檬酸的添加并未改善强度发展，但在相同的碳化条件下有利于增加二氧化碳在硬化体的扩散和吸附量。这项工作为利用大量含有橄榄石矿物的冶金渣制备二氧化碳矿化胶凝材料提供了指导。
研究论文
具备改进的水和废水处理能力的复合聚硅酸镁–硫酸铁混凝剂的简易合成
霍向涛, 柴荣霞, 勾立争, 张梅, 郭敏
2024, 31(3): 574-584. doi: 10.1007/s12613-023-2704-8
中文摘要(317) PDF(9) SpringerLink
摘要:
混凝工艺是一种广泛应用于水和废水处理的技术。本论文以Na2SiO3·9H2O、Fe2(SO4)3和MgSO4为原料，合成了新型复合聚硅酸镁–硫酸铁混凝剂。系统地研究了老化时间、Fe:Si:Mg和OH:M摩尔比（M表示金属离子）对所制备的PFMS的混凝性能的影响，以获得最佳的混凝剂。结果表明，PFMS混凝剂对处理模拟腐殖酸-高岭土地表水和活性染料废水具有良好的混凝性能。当摩尔比控制在Fe:Si:Mg=2:2:1和OH:M=0.32时，所获得的PFMS表现出优异的稳定性和高的凝固效率。紫外线(UV)254的去除率为99.81%，在30 mg·L–1的剂量下，地表水的残余浊度达到0.56 NTU。混凝剂在实验室静置120 d后，对地表水UV254和残余浊度的去除率分别为88.12%和0.68 NTU，符合地表水处理要求。此外，结合镁盐和铁盐的优点，大大提高了活性染料废水的混凝性能。与聚硅酸硫酸铁（PFS）和聚硅酸硫酸镁（PMS）相比，PFMS混凝剂在7–13的pH范围内具有更好的脱色作用。
研究论文
H3PO4和ZnCl2改性废弃胺肟树脂制备功能化活性炭吸附剂及其对Cr(VI)的吸附性能
何春林, 刘云, 齐明伟, 刘尊章, 韦悦周, 藤田豊久, 王桂芳, 马少健, 杨文超
2024, 31(3): 585-598. doi: 10.1007/s12613-023-2737-z
中文摘要(450) PDF(27) SpringerLink
摘要:
随着树脂在各个领域的应用，产生了大量难以处理的废弃树脂。含Cr(VI)的工业废水严重污染了土壤和地下水环境，从而危及人类健康。因此，本文以废弃胺肟树脂为原料，采用H3PO4和ZnCl2对废弃胺肟树脂进行改性，然后通过缓慢热分解方式进行碳化，合成了一种新型功能化介孔吸附材料PPR-Z，用于吸附Cr(VI)。PPR-Z的静态吸附符合准二阶动力学模型和Langmuir等温线模型，表明PPR-Z对Cr(VI)的吸附主要为单层化学吸附。吸附材料对Cr(VI)的饱和吸附量可达255.86 mg/g，对电镀废水中的Cr(VI)表现出良好的选择性。吸附剂可以有效地将Cr(VI)还原为Cr(III)，降低对土壤和地下水的毒性。吸附的主要机制是静电和配位协调作用。本文中制备的吸附剂不仅解决了废弃树脂的处理问题，而且有效地控制了Cr(VI)污染，实现了“以废治废”的理念
研究论文
高效X射线激发光动力治疗纳米系统构筑及低剂量下治疗策略研究
田倚, 付之光, 朱笑生, 展春景, 胡锦伟, 范黎, 宋朝君, 杨倩, 王宇, 石梅
2024, 31(3): 599-610. doi: 10.1007/s12613-023-2717-3
中文摘要(1304) PDF(46) SpringerLink
摘要:
X射线激发光动力学治疗（X-ray excited PDT，X-PDT）采用可被X射线激发的纳米发光材料（XLNPs）产生的可见光作为内部光源，激发与之耦合的光敏剂产生单态氧进行光动力治疗，得到了极大关注。X-PDT通过X射线激发被负载光敏剂的纳米颗粒发光，将能量传递给光敏剂产生肿瘤的光动力效应，产生ROS，促使肿瘤细胞凋亡。同时，一定X射线剂量下的X-PDT被视作放疗与光动力治疗的联用，可发挥二者的协同效果，实现高效深部肿瘤无创治疗。本文中采用共沉淀法合成NaLuF4:15%Tb3+（NLF）作为X射线激发的发光纳米粒子并与光敏剂MC540通过表面吸附耦合，成功构建NLF-MC540的X-PDT系统。对该体系的X-PDT治疗效果进行体内外评价后，进一步探索了NLF-MC540的X-PDT系统对肿瘤免疫的激活能力。最终成功制备纳米发光颗粒NLF，可将X射线高效地转换为波长545 nm的可见光。以10:1质量比构建NLF-MC540治疗系统；该系统的体外实验中，在较低的剂量0.1Gy–0.3Gy下NLF-MC540可抑制CT26细胞存活率最低达24%，体内实验中，0.1 Gy射线激发的X-PDT治疗组抑瘤率89.5% ± 5.7% ，治疗效果明显 低于X-PDT 文献报道的最低剂量，远低于临床常用的常规放疗剂量。各组别荷瘤小鼠实施X-PDT后，小鼠瘤体切片染色发现该组内瘤体中有大量Ly6G+、CD8+、CD11c+细胞浸润；治疗组小鼠体内分泌IFN-γ、TNF-α细胞因子的免疫细胞的水平升高，血清内两种细胞因子的水平同样发生了升高，且单侧的X-PDT照射能抑制远处肿瘤的生长，我们得知NLF-MC540系统在0.1 Gy低剂量X-PDT过程中发生了肿瘤局部的急性炎症反应。且低剂量X-PDT成功激活了小鼠的肿瘤免疫能力，提高了对肿瘤细胞杀伤能力。最终本研究成功构建新型 X-PDT 系统，该系统实现了低剂量X射线照射与光动力治疗的协同作用，能降低辐射产生的正常组织损伤；该系统的X-PDT治疗可以激活小鼠的抗肿瘤免疫并抑制远处肿瘤的生长。

版权所有 ©《矿物冶金与材料学报（英文）》编辑部

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