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新型铋基半导体光催化材料的构筑及其光催化性能研究

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新型铋基半导体光催化材料的构筑及其光催化性能研究

作者：刘修凡中南民族大学

学位级别：硕士

在铋基材料家族中,富氧态碘氧铋BiOI纳米材料以及硅酸铋纳米材料作为一种新型的环境友好型光催化剂,具有独特的能带结构以及特殊的层状结构,能够有效的产生/分离光生电子-空穴对,具备良好的可见光驱动光催化活性。这使BiOI纳米材料和硅... 详细信息

在铋基材料家族中,富氧态碘氧铋BiOI纳米材料以及硅酸铋纳米材料作为一种新型的环境友好型光催化剂,具有独特的能带结构以及特殊的层状结构,能够有效的产生/分离光生电子-空穴对,具备良好的可见光驱动光催化活性。这使BiOI纳米材料和硅酸铋纳米材料在新能源开发和环境治理方面具有很大的应用前景。另外,光催化剂的微观结构(尺寸、3D形貌、表面形貌、晶体缺陷等)以及改性(金属沉积、离子掺杂等)对材料的性能、效率和应用具有很大的影响。本文的工作着眼于新型BiOI以及BiSiO纳米光催化材料的构筑、表征和可见光催化性能的研究,通过混合醇体系对材料的形貌和组成进行了调控,并研究了不同因素对光催化活性的影响等。本论文研究的主要内容分为以下几个部分:第一部分,在甲醇/乙二醇混合醇溶液作为溶剂的混合醇体系下,即选用甲醇作为溶剂,乙二醇作为还原剂与助溶剂,采用溶剂热法,合成了具有氧空位的Bi/BiOI多级微球,即成功一步引入Bi单质和氧空位晶体缺陷到BiOI材料中。通过使用不同乙二醇和甲醇比例的混合醇体系,调控反应生成的Bi单质和氧空位的含量。分析了该体系下BiOI中Bi单质和氧空位相对含量对材料物化性质的影响,研究发现适量的Bi单质量和氧空位浓度能够极大提升材料的可见光吸收能力,光生电子空穴对分离能力。在可见光下,本章考察了不同光催化剂的光催化降解MO和BPA性能,发现V:V=1条件下制备的催化剂活性最佳。本章进一步研究了在可见光条件下该光催化剂的降解机理,着重分析了Bi单质与氧空位对于BiOI光催化性能提升的协同作用机理。第二部分,在乙二醇/甘油混合醇溶液作为溶剂的混合醇体系下,以甲醇作溶剂,甘油作为助溶剂,先后通过溶剂热法和低温煅烧处理,构筑出了一种具有核壳结构的BiOI微球。主要运用了XRD、SEM、PL、BET、XPS等技术手段,对这种核壳结构的BiOI微球的物化性质以及光催化性能进行了研究,并探讨不同因素对光催化性能的影响。研究发现,相比于上一章的BiOI多级微球结构,具有核壳结构的BiOI微球展现出更大的比表面积,更强的可将光响应能力,更高效的光生电子空穴对分离效率。光催化固氮和产氢活性测试结果表明,这种核壳结构BiOI微球对光催化还原反应表现出了高效的光催化还原反应活性。第三部分,在甲醇/甘油混合醇溶液作为溶剂的混合醇体系下,以甲醇/甘油作溶剂,通过溶剂热法,成功合成出了具有介孔纳米片结构的BiSiO多级微球材料,并测试了BiSiO材料的光催化性能。本章采用XRD、SEM、TEM、BET、XPS等技术手段对硅酸铋的物理化学性质进行了研究。并且光催化降解对硝基苯酚和水杨酸的实验结果表明,这种BiSiO粉末具有良好的光催化性能。由于其可观的光催化活性,所制备的BiSiO粉末可作为降解有机环境污染物的潜在材料。BiSiO材料的形貌需要进一步改进,其光催化机理也需要进一步研究。

关键词：光催化剂铋基半导体碘氧铋硅酸铋

氮掺杂缺陷TiO_(2)增强光催化净化NO性能

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稀有金属 2023年第1期47卷 145-155页

作者：郭福荣周彪刘旭鹏邢攀刘修凡艾智慧华中师范大学化学学院农药与化学生物学教育部重点实验室湖北武汉430074

半导体光催化技术能利用太阳能有效去除大气低浓度NOx,因而具有广泛应用前景。半导体光催化净化效率依赖于材料的表界面结构,而在氧空位参与的光催化分子氧活化过程中,缺陷氧化物光催化剂会面临氧填充而失活的问题。本文通过溶液-凝胶... 详细信息

半导体光催化技术能利用太阳能有效去除大气低浓度NOx,因而具有广泛应用前景。半导体光催化净化效率依赖于材料的表界面结构,而在氧空位参与的光催化分子氧活化过程中,缺陷氧化物光催化剂会面临氧填充而失活的问题。本文通过溶液-凝胶法合成了氮掺杂缺陷二氧化钛光催化剂(TiO_(2-x-y)N_(y)),TiO_(2-x-y)N_(y)可见光光催化净化低浓度(600×10^(-9))NO的效率高达72%(20 min),而TiO_(2)-x去除NO的效率仅为55%,且TiO_(2-x-y)N_(y)循环后仍能保持70%的NO去除率。光电流和交流阻抗测试结果表明氮的掺杂能够有效提高材料的载流子动力学分离效率。活性物种捕获实验表明能够产生更多的超氧自由基(·O_(2)^(–)),氮掺杂显著增强催化剂活化分子氧的能力。NO-程序升温脱附(NO-TPD),O_(2)^(-)程序升温脱附(O_(2)-TPD),原位电子顺磁共振(in-situ EPR)和差分电荷计算等结果表明TiO_(2-x-y)N_(y)催化剂表面的氧空位位点优先吸附活化O_(2),多电子中心的N能够传递电子修复氧空位,氧空位位点能持续活化分子氧,并捕获空穴促进载流子分离,从而提高TiO_(2)-x-yNy光催化净化NO效率。

关键词：二氧化钛氧空位(OVS) 氮掺杂氮氧化物

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光催化去除NO的研究进展

环境化学 2021年第11期40卷 3316-3330页

作者：尚欢陈子越李浩李美琪郭福荣刘修凡艾智慧张礼知农药与化学生物学教育部重点实验室华中师范大学化学学院武汉430079

光催化去除NO技术能利用太阳能转化大气环境中低浓度的NO为硝酸盐,在大气污染控制领域有广阔的应用前景.本文综述了光催化去除NO的表界面反应研究进展,在介绍改性策略和关键化学过程的基础上,深刻讨论了影响光催化去除NO效率和选择性的... 详细信息

光催化去除NO技术能利用太阳能转化大气环境中低浓度的NO为硝酸盐,在大气污染控制领域有广阔的应用前景.本文综述了光催化去除NO的表界面反应研究进展,在介绍改性策略和关键化学过程的基础上,深刻讨论了影响光催化去除NO效率和选择性的关键因素.最后,展望了光催化净化NO技术的发展和应用前景,为设计高效净化NO的光催化剂及净化组件提供理论依据和实践参考.

关键词：光催化 NO去除环境净化

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SO2在矿质颗粒物表面非均相反应研究进展

华中农业大学学报 2020年第5期39卷 9-16页

作者：尚欢刘修凡陈娜李美琪陈子越艾智慧张礼知华中师范大学化学学院/农药与化学生物学教育部重点实验室武汉430079

我国秋冬季雾霾频发,对人类健康造成巨大威胁。大气中SO2经系列物理化学反应产生的硫酸盐气溶胶是雾霾产生的元凶,其中矿质颗粒物参与的SO2表面非均相反应尤为重要,因此,厘清矿质颗粒物表面硫酸盐的形成机制是解析大气雾霾形成的关键科... 详细信息

我国秋冬季雾霾频发,对人类健康造成巨大威胁。大气中SO2经系列物理化学反应产生的硫酸盐气溶胶是雾霾产生的元凶,其中矿质颗粒物参与的SO2表面非均相反应尤为重要,因此,厘清矿质颗粒物表面硫酸盐的形成机制是解析大气雾霾形成的关键科学问题。本文综述了SO2在不同类型氧化型矿质颗粒物表面非均相反应的研究进展,讨论了多污染物共存体系、湿度和光照对SO2非均相反应的影响,并对目前矿质颗粒物表面非均相反应研究中存在的问题进行了评述,旨在加深对矿质颗粒物促进硫酸盐形成机制的认识,助力揭示我国雾霾的成因,进而为雾霾治理提供理论指导。

关键词： SO2 矿质颗粒物硫酸盐非均相反应光化学雾霾

绿色信贷影响高技术制造业绿色技术创新的效应与机制分析

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绿色信贷影响高技术制造业绿色技术创新的效应与机制分析

作者：刘自凡河北经贸大学

学位级别：硕士

目前我国正处在经济转型的关键时期,多年的高速粗犷式发展导致我国面临着严重的生态环境问题,尤其是在“碳达峰、碳中和”目标的提出下,经济绿色发展和生态文明建设迫在眉睫。在这多重压力背景下,我国一直秉持绿色创新的发展理念,同时... 详细信息

目前我国正处在经济转型的关键时期,多年的高速粗犷式发展导致我国面临着严重的生态环境问题,尤其是在“碳达峰、碳中和”目标的提出下,经济绿色发展和生态文明建设迫在眉睫。在这多重压力背景下,我国一直秉持绿色创新的发展理念,同时积极构建绿色金融体系,引导金融资源流向科技创新和节能环保产业,在最近召开的中央金融工作会议中,更是提出要着力做好包括绿色金融与科技金融在内的五篇大文章,深化科技金融与绿色金融发展,推动产业结构转型升级,实现我国经济可持续发展。高技术企业作为我国经济绿色转型的主力军,如何促进绿色信贷更好的服务高技术制造业等实体经济的发展,推动制造业与绿色信贷融合,提高我国制造业企业技术创新水平正逐渐成为学术界研究的热点问题。本文基于上述现实背景,对有关绿色信贷与绿色技术创新的文献进行整理与总结,阐述赤道原则、环境经济学等相关理论,同时分析我国绿色信贷规模及企业创新发展现状。最后,本文基于2012年—2021年568家中国高技术制造业企业的平衡面板数据,对绿色信贷影响高技术制造业绿色技术创新的效应及作用机制展开实证假说检验。研究发现:(1)绿色信贷对我国高技术制造业企业绿色技术创新水平有显著提升作用。(2)按照行业异质性划分时,发现绿色信贷仅对航空航天制造业的企业不存在影响,对其他行业均能产生促进作用;按照企业专利类型进行异质性分析时,发现绿色信贷对企业绿色发明、绿色实用专利的授权与申请均具有显著促进作用,但是对绿色发明专利的申请数促进作用最大。(3)通过更换实证模型、替换被解释变量等一系列稳健性检验后,本文进一步将高技术企业划分为重污染企业与节能环保企业,同时以2012年印发的《绿色信贷指引》为准自然实验构造双重差分模型,实证结果显示绿色信贷政策会促进高技术制造业中环保节能企业的创新,而对高污染企业的创新有显著抑制作用。(4)构建中介效应模型,利用企业人力资本质量和人力资本技能两个层面的指标衡量企业人力资本水平,均发现人力资本在绿色信贷与企业绿色技术创新之间发挥部分中介作用。(5)构建调节效应模型,发现企业盈利波动性与市场行业竞争水平均会抑制绿色信贷对企业技术创新的促进作用。基于以上结论,结合我国绿色信贷发展现状与高技术制造业创新活动遇到的问题,从银行、政府、企业三个层面给出相关的政策建议。本文研究为高技术制造业企业合理配置自身资源、提高创新水平提供了经验证据,同时对政府和银行等金融机构完善绿色信贷政策具有启示意义。

关键词：绿色信贷技术创新人力资本盈利波动性行业竞争

有氧运动联合薰衣草精油对睡眠剥夺大鼠学习记忆及炎症因子水平的影响

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有氧运动联合薰衣草精油对睡眠剥夺大鼠学习记忆及炎症因子水平的...

作者：刘嗣凡武汉体育学院

学位级别：硕士

目的:采用睡眠剥夺大鼠模型,通过进行4周的有氧运动联合薰衣草精油吸嗅干预,检测NF-κB信号通路关键因子及相关炎症因子表达水平,探讨有氧运动联合薰衣草精油吸嗅干预改善睡眠剥夺大鼠学习记忆可能的作用机制。方法:40只健康雄性SD(Spra... 详细信息

目的:采用睡眠剥夺大鼠模型,通过进行4周的有氧运动联合薰衣草精油吸嗅干预,检测NF-κB信号通路关键因子及相关炎症因子表达水平,探讨有氧运动联合薰衣草精油吸嗅干预改善睡眠剥夺大鼠学习记忆可能的作用机制。方法:40只健康雄性SD(Sprague Dawley,SD)大鼠,适应性喂养一周后,按随机原则分为5组,分别是空白对照组(CON组)、睡眠剥夺组(SD组)、睡眠剥夺+有氧运动组(SDE组)、睡眠剥夺+薰衣草精油组(SDL组)、睡眠剥夺+有氧运动组+薰衣草精油(SDEL组)。SDE组进行4周的有氧运动、SDL进行4周的薰衣草精油吸嗅、SDEL组进行4周的有氧运动联合薰衣草精油吸嗅之后,SD组、SDE组、SDL组以及SDEL组进行72h的睡眠剥夺。Morris水迷宫实验评估大鼠的学习记忆能力,采用苏木精-伊红染色法(HE)观察大鼠海马组织病理学形态的变化,酶联免疫吸附测定(ELISA)检测大鼠血清中TNF-α、IL-6、IL-1β表达水平,实时荧光定量PCR(RT-PCR)技术来测量大鼠海马组织中TNF-α、IL-6、IL-1β表达水平,免疫印迹试验(Western blot)来检测大鼠海马中AC-NF-κB和IκBα的蛋白表达量。结果:1、大鼠行为表现:CON组大鼠表现出活力充沛、皮毛光滑整齐和睡眠节律正常等特点。相比之下,SD组大鼠则出现了精神萎靡、毛发干燥、睡眠活动失衡的情况;造模前,各组大鼠之间体重没有明显差异,但造模后,SD组、SDE组、SDL组、SDEL组大鼠体重均明显低于CON组。2、Morris水迷宫结果显示:与CON组比,SD组大鼠的逃避潜伏期及游泳路程均明显延长(p<0.01),大鼠初次抵达平台的时间明显延长,目标象限停留时间明显缩短(p<0.01);与SD组比,SDE组、SDL组、SDEL组大鼠的逃避潜伏期缩短(p<0.05,p<0.01,p<0.01),游泳路程缩短(p<0.05,p<0.01,p<0.01),初次抵达平台的时间均明显缩短(p<0.05,p<0.05,p<0.01),目标象限停留时间均明显延长(p<0.01,p<0.05,p<0.01)。3、HE染色结果显示:与CON组比,SD组大鼠海马神经元排列疏松紊乱,密度减少。与SD组比,SDE组、SDL组、SDEL组神经元细胞排列较为规律,密度增加。4、ELISA实验结果显示:与CON组比,SD组血清中炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β的表达量均明显增加(p<0.01);与SD组比,SDE组、SDL组和SDEL组大鼠血清中的炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β的含量明显下降(p<0.01)。5、实时荧光定量PCR结果显示:与CON组比,SD组海马组织中的炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β表达量明显上升(p<0.01);与SD组比,SDE组、SDL组和SDEL大鼠海马中的炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β的表达量均明显下降(p<0.01)。6、Western blot实验结果显示:与CON组比,SD组海马组织中的IκBα表达量明显降低,AC-NF-κB表达量明显增加(p<0.01);与SD组比,SDE组大鼠海马组织中AC-NF-κB蛋白表达量减少(p<0.05),SDL组、SDEL组海马组织中的IκBα蛋白表达量均明显增加,AC-NF-κB蛋白表达量均明显减少(p<0.01)。结论:1、单独的有氧运动或薰衣草精油吸嗅均能改善睡眠剥夺大鼠学习记忆能力,但有氧运动联合薰衣草精油吸嗅的干预方式对于改善大鼠学习记忆能力的效果更加明显,二者有着联合增效的效果。2、有氧运动联合薰衣草精油吸嗅调节了海马组织中IκBα和AC-NF-κB的表达含量,这表明有氧运动联合薰衣草精油吸嗅可能是通过调控了NF-κB通路上这两种关键因子来减轻由睡眠剥夺导致的炎症反应。3、有氧运动联合薰衣草精油吸嗅干预后,检测到的海马及血清中TNF-α、IL-6、IL-1β表达量明显降低,这表明有氧运动联合薰衣草精油吸嗅能够改善睡眠剥夺导致的学习记忆损伤。

关键词：薰衣草精油有氧运动睡眠剥夺学习记忆炎症因子

负载冻干浓缩生长因子的3D打印仿生骨促进骨缺损修复的研究

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负载冻干浓缩生长因子的3D打印仿生骨促进骨缺损修复的研究

作者：刘修玉吉林大学

学位级别：硕士

基于机载激光点云的电力走廊精细化树障检测方法

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基于机载激光点云的电力走廊精细化树障检测方法

作者：刘修宁广西大学

学位级别：硕士

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高速列车主动横向悬挂系统Hopf分岔特性

力学学报 2024年第4期56卷 1088-1097页

作者：刘沿修石怀龙曾京寇云皓武士栋西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

为研究采用主动横向悬挂的高速车辆系统Hopf分岔特性,建立整车横向简化7自由度非线性动力学模型,基于传统天棚控制原理提出天棚/地棚阻尼和刚度非线性控制律,即将二系横向减振器的理想主动力表示为车体或转向架横向位移和速度的三次多... 详细信息

为研究采用主动横向悬挂的高速车辆系统Hopf分岔特性,建立整车横向简化7自由度非线性动力学模型,基于传统天棚控制原理提出天棚/地棚阻尼和刚度非线性控制律,即将二系横向减振器的理想主动力表示为车体或转向架横向位移和速度的三次多项式函数,理论研究状态反馈量和控制增益对车辆系统蛇行运动Hopf分岔速度、极限环幅值和频率的影响规律.结果表明:被动悬挂难以兼顾车辆一次和二次蛇行失稳工况;地棚阻尼和刚度控制律中一次项和三次项增益对一次蛇行分岔特性影响很小;优化地棚阻尼和刚度控制律一次项增益可提升二次蛇行失稳临界速度,其中地棚阻尼控制律提升效果更为显著;优化地棚阻尼控制律三次项增益可以显著降低极限环幅值且不改变蛇行频率,而地棚刚度三次项增益则不影响系统蛇行分岔特性;优化天棚阻尼和刚度控制律中一次项增益能够有效抑制一次蛇行,主要原因是改变了车体悬挂模态阻尼比和频率,然而天棚刚度控制会降低二次蛇行临界速度;综上,合理设计天棚/地棚阻尼和刚度控制律及参数,能够有效调控车辆系统分岔速度及极限环幅值.研究可为基于主动横向悬挂技术的动车组蛇行稳定性和运行平稳性协调控制研究提供理论依据和参考.

关键词：高速列车动力学主动悬挂 Hopf分岔非线性天棚/地棚控制