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硅/氮化碳复合结构设计用于高性能锂离子电池

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硅/氮化碳复合结构设计用于高性能锂离子电池

作者：孙广超东华大学

学位级别：硕士

随着手机,笔记本电脑等便携式工具的普及以及电动汽车等大型交通工具的兴起,传统的锂离子电池已经不能再满足人们的需求。因此,开发出具有高安全性,高比容量,以及优异循环性能的锂离子电池成为人们迫切追求的目标。硅具有4200 mAh g的... 详细信息

随着手机,笔记本电脑等便携式工具的普及以及电动汽车等大型交通工具的兴起,传统的锂离子电池已经不能再满足人们的需求。因此,开发出具有高安全性,高比容量,以及优异循环性能的锂离子电池成为人们迫切追求的目标。硅具有4200 mAh g的超高理论容量,被视为新一代锂离子电池负极材料。然而,硅基负极材料也存在体积膨胀,颗粒粉碎以及固体电解质界面膜(SEI膜)不断变厚等问题,导致容量衰减严重,所以硅基负极材料目前难以实现商业化应用,现在的解决方法主要围绕在纳米化、合金化,多孔化等策略和表面包覆技术相结合的方法对硅进行改性。石墨相氮化碳(g-CN)作为一种新型无机非金属材料,因合成方便,软质相等优势,以及较高的热稳定性,耐酸碱,半导体性质等优点,已经广泛应用于催化,传感,器件等一系列的领域。本论文中,我们结合二维氮化碳材料的热稳定性与零维硅纳米颗粒的高比容量,通过原位复合和原位还原等手段将两者有效复合。通过复合结构设计,提高硅颗粒的分散性,增加与电解液的接触面积,提供储锂N活性位点等,解决目前硅所存在的部分稳定性问题,提高硅基负极材料的电化学性能,本文主要研究内容和结果如下:(1)通过探究固相烧结法的体系敞开与否等焙烧环境,制备出性能优异的g-CN材料。该g-CN的片层分布有序,不仅有利于与电解液的接触,还可以缓解体积膨胀带来的应力变化;适当的氮含量有助于导电性的提高,较高的吡啶氮含量提供了更多的储锂N活性位点。该g-CN在0.1 A g的电流密度下有着255.1 mAh g的初始放电比容量,循环120圈后有着70.8 mAh g的放电比容量。(2)使用溶胶-凝胶法和原位固相烧结复合法制备出一种Si@TiO@g-CN复合负极材料。TiO层可避免硅纳米粒与电解液直接接触,抑制SEI膜的持续增长,还可一定程度上提高电极的导电性。g-CN则可缓解体积膨胀,提供介孔通道和N活性位点等。在0.1 A g的电流密度下,该负极材料有着935.9 mAh g的初始放电比容量,循环50圈后还有着165.9 mAh g的放电比容量。(3)使用原位复合和原位镁热还原法制备出一种多孔Si@g-CN复合负极材料。镁热还原得到的多孔硅和多孔g-CN拥有更高的比表面积。此外,适当的N含量增加了导电性和吡啶氮的百分比,增加了更多的储锂N活性位点。在0.1 A g的电流密度下,多孔Si@g-CN有着540.5mAh g的初始放电比容量,循环60圈后有着95.9 mAh g的放电比容量,明显高于多孔Si的55.2 mAh g放电比容量。综上所述,通过结合二维氮化碳材料与零维硅纳米颗粒二者的优势,我们提出了两种硅与g-CN的复合方案,一定程度上改善了硅的循环性能。本研究为无机非金属材料与g-CN的复合,g-CN对锂离子电池的电化学性能的提高,有一定的借鉴作用。

关键词：硅基负极材料石墨相氮化碳固相烧结复合结构锂离子电池

荷载振幅对X形桩-筏复合地基动力响应特性影响的试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第2期51卷 499-506页

作者：孙广超孔纲强刘汉龙楚剑三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 重庆大学土木工程学院重庆400450 南洋理工大学土木与环境工程学院新加坡639798

基于大比例尺模型试验方法,开展砂土地基中X形桩-筏复合地基的动力特性试验研究;振动波型采用正弦波荷载,通过改变循环荷载的振幅,实测不同循环荷载下X形桩-筏复合地基的速度响应、桩身动应力响应以及动土压力响应随荷载振幅的变化规律... 详细信息

基于大比例尺模型试验方法,开展砂土地基中X形桩-筏复合地基的动力特性试验研究;振动波型采用正弦波荷载,通过改变循环荷载的振幅,实测不同循环荷载下X形桩-筏复合地基的速度响应、桩身动应力响应以及动土压力响应随荷载振幅的变化规律,揭示X形桩-筏复合地基的动力响应机理。研究结果表明:随着地基深度的增加,桩-筏复合地基的速度响应逐渐衰减、桩身动应力大致呈波动性减小;随着荷载振幅的增加,速度响应、桩顶动应力响应以及动土压力响应均近似呈线性增加;碎石垫层具有良好的减震作用。

关键词：桩-筏复合地基 X形桩振幅动力荷载模型试验

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生物制剂治疗幼年型特发性关节炎新进展

中国实用儿科杂志 2012年第8期27卷 627-632页

作者：孙广超曾华松广州市妇女儿童医疗中心过敏免疫风湿病科广州510120

幼年特发性关节炎（juvenile idiopathic arthritis, JIA）是儿童期一种常见的慢性结缔组织病，表现为16周岁以前发病，持续时间超过6周，原因不明的关节疼痛、僵硬、肿胀等关节炎病变。以前曾用“幼年类风湿关节炎（juvenile rheumatoi... 详细信息

幼年特发性关节炎（juvenile idiopathic arthritis, JIA）是儿童期一种常见的慢性结缔组织病，表现为16周岁以前发病，持续时间超过6周，原因不明的关节疼痛、僵硬、肿胀等关节炎病变。以前曾用“幼年类风湿关节炎（juvenile rheumatoid arthritis）”和“幼年慢性关节炎（juvenile ehronie arthritis）”诊断本病。Ravelli等研究证实，25％-70％的JIA患者发病后10年中仍处于疾病活动状态。

关键词：幼年特发性关节炎生物制剂

不同路堤高度下X形桩-筏复合地基动力响应模型试验

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岩土工程学报 2021年第S2期43卷 45-50页

作者：孙广超孔纲强李建林罗雅三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室深圳市龙岗区建筑工务署

为了明确路堤高度对桩-筏复合地基动力响应的影响,在砂土中展开了X形桩筏复合地基大比尺模型试验。在尺寸为5 m×4 m×7 m的模型槽里,通过将4种不同的路堤高度换算成对应的恒载然后预先施加于筏板上,再在筏板上施加循环的轮轴荷载,从而... 详细信息

为了明确路堤高度对桩-筏复合地基动力响应的影响,在砂土中展开了X形桩筏复合地基大比尺模型试验。在尺寸为5 m×4 m×7 m的模型槽里,通过将4种不同的路堤高度换算成对应的恒载然后预先施加于筏板上,再在筏板上施加循环的轮轴荷载,从而得出动力响应随恒载(即路堤高度)的变化规律。试验结果表明:由于碎石垫层的存在,速度响应从筏板顶部到地基深度0 m的0.36 m范围内速度响应锐减了34%～40%。随着恒载的增加,轮轴荷载引起的筏板振动情况逐渐减弱,筏板的速度响应v’与恒载x之间的关系曲线为v’=12.648-0.519x+0.007x~2;地基表层动土压力与桩顶动应力随恒载的增加均呈线性减小,其中地基表层的动土压力σsd与恒载x之间的关系曲线为σsd=7.629-0.085x,桩顶动应力σpd与恒载x之间的关系曲线为σpd=284.978-3.660x。

关键词：桩-筏复合地基模型试验 X形桩路堤高度动力响应

无砟轨道X形桩–筏复合地基动土压力分布规律试验研究

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岩土工程学报 2016年第11期38卷 1933-1940页

作者：刘汉龙孙广超孔纲强李辉重庆大学土木工程学院河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室河海大学土木与交通学院

基于1∶5的轨道–路基–桩筏复合地基模型,采用能够近似模拟列车单个轮轴荷载的正弦波荷载,在砂土地基中通过开展不同激振频率下无砟轨道X形桩–筏复合地基的动力特性模型试验,研究不同激振频率引起的轨道–路基–桩筏复合地基中的速度... 详细信息

基于1∶5的轨道–路基–桩筏复合地基模型,采用能够近似模拟列车单个轮轴荷载的正弦波荷载,在砂土地基中通过开展不同激振频率下无砟轨道X形桩–筏复合地基的动力特性模型试验,研究不同激振频率引起的轨道–路基–桩筏复合地基中的速度和动土压力,测得了速度响应、动土压力随深度和激振频率的变化规律。研究结果表明:在路堤横截面方向上,振动响应主要集中在轨道–路基结构中,基床表层中的动土压力在路堤横截面方向呈"W"形分布,地基表面的动土压力呈"U"形分布。基床表层中的动土压力荷载放大系数随激振频率的增加而逐渐增加。相关研究成果可为无砟轨道X形桩–筏复合地基的理论分析与计算以及动力荷载放大系数的确定提供参考依据。

关键词：无砟轨道桩–筏复合地基 X形桩动土压力模型试验

振动波型对X形桩桩–筏复合地基动力响应影响的模型试验研究

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岩土工程学报 2016年第6期38卷 1021-1029页

作者：孙广超刘汉龙孔纲强丁选明河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 重庆大学土木工程学院重庆400450

基于大比例模型试验系统,开展砂土地基中现浇X形桩桩–筏复合地基的模型试验研究;分析正弦波与"M"波荷载作用下X形桩桩–筏复合地基的累计沉降、动位移幅值、动刚度、振动速度等的变化规律,初步揭示X形桩桩–筏复合地基动力响应机理。... 详细信息

基于大比例模型试验系统,开展砂土地基中现浇X形桩桩–筏复合地基的模型试验研究;分析正弦波与"M"波荷载作用下X形桩桩–筏复合地基的累计沉降、动位移幅值、动刚度、振动速度等的变化规律,初步揭示X形桩桩–筏复合地基动力响应机理。试验结果表明,桩筏复合地基的沉降s与荷载循环次数N的关系曲线可近似用对数函数描述;动位移幅值和动刚度与荷载形式和振幅有关。振动速度随深度增加而逐渐衰减,碎石垫层在振动速度向地基土传播过程中起到了良好的减震作用。研究成果为X形桩–筏复合地基的应用提供了参考依据。

关键词：桩–筏复合地基 X形桩累计沉降动力荷载模型试验

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尺骨变异在健康人群中的分布

中国矫形外科杂志 2008年第21期16卷 1637-1640页

作者：刘杰刘名何磊孙广超首都医科大学宣武医院骨科北京100053

[目的]探讨尺骨变异与性别和年龄之间的关系。[方法]随机选取健康志愿者200名，均为右利手。入选标准为既往无急、慢性腕关节疾病及腕部和前臂骨折病史。其中男117名，女83名；年龄18～84岁，平均41．7±16．4岁。对入选者拍摄标准腕关... 详细信息

[目的]探讨尺骨变异与性别和年龄之间的关系。[方法]随机选取健康志愿者200名，均为右利手。入选标准为既往无急、慢性腕关节疾病及腕部和前臂骨折病史。其中男117名，女83名；年龄18～84岁，平均41．7±16．4岁。对入选者拍摄标准腕关节正位X线片，测量取得309个尺骨变异数值，按照性别、年龄、左右侧腕分组后分别进行统计学分析。[结果]在全体健康者中，尺骨变异发生率为：正向变异48．9％，中性变异39．8％，负向变异11．3％。在男性健康者中，三种尺骨变异的发生率为：正向变异50．0％，中性变异39．2％，负向变异10．8％；女性健康者中，三种尺骨变异的发生率为：正向变异47．4％，中性变异40．6％，负向变异12．0％。结果显示随着年龄的增长，尺骨变异出现正向和负向变异的比率增高，而中性尺骨变异的比率降低。这种变化规律在男女性别之间无明显差异。左腕尺骨变异发生率为：正向变异49．7％，中性变异39．3％，负向变异11．0％。右腕的正向变异为48．2％，中性变异为40．6％，负向变异为11．5％。两侧尺骨变异的分布无明显区别。[结论]（1）在健康人群中，主要为正向和中性尺骨变异，负向尺骨变异较少。（2）随着年龄的增长，尺骨变异发生动态变化。（3）在健康的男女性人群中，尺骨变异性的分布无明显差异。（4）在健康人群中，腕部日常的活动对尺骨变异的分布和变化无影响。

关键词：尺骨变异正向变异中性变异负向变异

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高纯铁铝尖晶石制备及其光芬顿催化性能

硅酸盐学报 2022年第6期50卷 1669-1676页

作者：张佳钰闫明伟孙广超李想刘开琪中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点研究室北京100190 中国科学院大学北京100086

为进一步开发新型环境友好型光芬顿催化剂,基于反应烧结法制备了铁铝尖晶石,探究了铁铝尖晶石对罗丹明B染料的光芬顿催化性能和降解机理。结果表明:试样中物相组成为具有Fe^(2+)和Fe^(3+)复合价态的高纯铁铝尖晶石。通过调整pH值、催化... 详细信息

为进一步开发新型环境友好型光芬顿催化剂,基于反应烧结法制备了铁铝尖晶石,探究了铁铝尖晶石对罗丹明B染料的光芬顿催化性能和降解机理。结果表明:试样中物相组成为具有Fe^(2+)和Fe^(3+)复合价态的高纯铁铝尖晶石。通过调整pH值、催化剂质量浓度和H_(2)O_(2)剂量,铁铝尖晶石催化罗丹明B呈现不同的降解效率。当工艺条件为pH=3.14、1.0 g/L FeAl_(2)O_(4)和2%H_(2)O_(2)时,降解效率达到90.71%,TOC去除率达76.46%。经过4次循环使用后,铁铝尖晶石仍然保持良好的稳定性。反应烧结法合成的铁铝尖晶石是一种具有潜在价值的光芬顿催化剂,在染料废水处理中具有应用前景。

关键词：铁铝尖晶石光芬顿催化反应烧结染料降解

不同激振频率下现浇X形桩桩-筏复合地基模型试验研究

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岩土力学 2017年第5期38卷 1379-1384,1396页

作者：孔纲强孙广超刘汉龙顾红伟河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 重庆大学土木工程学院重庆400450

基于大比例模型试验,采用能够近似模拟列车单个轮轴荷载的正弦波荷载,在砂土地基中通过开展不同激振频率下X形桩桩-筏复合地基的动力特性模型试验,研究激振频率对X形桩-筏复合地基动力响应的影响。着重分析了不同激振频率引起的X形桩-... 详细信息

基于大比例模型试验,采用能够近似模拟列车单个轮轴荷载的正弦波荷载,在砂土地基中通过开展不同激振频率下X形桩桩-筏复合地基的动力特性模型试验,研究激振频率对X形桩-筏复合地基动力响应的影响。着重分析了不同激振频率引起的X形桩-筏复合地基的速度、动土压力、桩身动应力等,获得了速度响应、桩身动应力随深度的变化规律。结果发现:筏板的速度响应幅值随着激振频率的增加近似呈线性增加;地基表面动土压力和动力荷载放大系数随激振频率的增大而增大,且增幅逐渐加大;桩顶动应力随激振频率的增大而逐渐增大。相关研究成果可为我国高速铁路桩-筏复合地基的理论分析与计算以及动力荷载放大系数的确定提供参考依据。

关键词：桩-筏复合地基现浇X形桩激振频率动力荷载模型试验