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引入氧空位和量子点的CdS/WO3-x光催化剂的产氢性能及电荷转移的研究

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引入氧空位和量子点的CdS/WO3-x光催化剂的产氢性能及电荷转移的...

作者：李凤远广西大学

学位级别：硕士

利用光催化技术产生氢能源旨在解决能源危机问题早已成为人类的关注热点。半导体催化剂CdS由于其高效的光能利用率,以及优异的还原能力而在光催化产氢应用的众多半导体中脱颖而出。但是,快速的电子空穴复合和严重的光腐蚀导致CdS低效的... 详细信息

利用光催化技术产生氢能源旨在解决能源危机问题早已成为人类的关注热点。半导体催化剂CdS由于其高效的光能利用率,以及优异的还原能力而在光催化产氢应用的众多半导体中脱颖而出。但是,快速的电子空穴复合和严重的光腐蚀导致CdS低效的催化效率,阻碍其进一步发展。WO由于无毒性、耐光性和良好的稳定性而被用来跟CdS复合形成CdS/WO基复合物光催化剂来改善CdS的催化性能。CdS/WO虽然在光催化分解水产氢方面已经有研究,但是CdS/WO基复合物光催化剂在没有助催化剂的辅助时光催化性能普遍偏低,稳定性较差。氧空位作为一种氧缺陷,具有调整催化剂的带隙,拓宽其光吸收范围的能力;表面氧空位还可以为催化剂提供反应活性位点。将氧空位引入WO中可构造氧空位型WO。CdS量子点(CdS QDs)具有吸引人的光学性质、光稳定性和化学稳定性。两个半导体之间光生载流子的分离与转移路径会影响复合物的氧化还原能力,进而影响光催化性能。因此,通过引入氧空位和CdS量子点来提高CdS/WO基复合物的光催化活性和稳定性,并研究其光生载流子转移机理。这会为制备高催化活性和良好稳定性的催化剂提供一种思路。本文首先制备了具有氧空位的CdS/WO基催化剂,并研究其光催化产氢性能和稳定性,通过负载Mo S作为助催化剂来进一步探索CdS与WO之间光生载流子的转移路径。其次,通过引入CdS量子点来进一步改性具有氧空位的CdS/WO基催化剂,并通过光催化降解实验来深入探究电荷的转移机理,以此明晰光催化产氢性能和稳定性提高的原因。研究的整体内容和结论如下:(1)具有氧空位的Z型结构CdS/WO光催化剂的制备、光催化产氢性能以及电荷转移机理的研究:首先用常温法制备了具有氧缺陷的WO纳米片;再用微波辅助水热法将CdS纳米球负载上WO纳米片构造type-Ⅱ型结构CdS/WO光催化剂;在CdS的前驱液里添加钼源制备了Z型结构Mo S-CdS/WO光催化剂。氧空位有利于CdS/WO光催化剂的光生载流子的分离和转移。结果显示,引入氧缺陷的Z型结构CdS/WO和Mo S-CdS/WO光催化剂的产氢速率分别为1879.0μmol gh和2163.1μmol gh,分别是单独CdS产氢速率(519.1μmol gh)的3.6倍和4.2倍。这是因为CdS和WO之间形成的Z型结构和氧空位共同促进了CdS/WO光催化性能的提高。通过负载助催化剂Mo S进一步证明CdS和WO之间光生载流子以Z型结构进行分离与转移。(2)具有氧空位和量子点的type-Ⅱ型异质结CdS/WO光催化剂的制备、光催化产氢性能以及电荷转移机理的研究:首先用常温法制备了具有氧缺陷的WO纳米片;再用常温搅拌法将CdS量子点负载上WO纳米片构造type-Ⅱ型结构CdS/WO光催化剂。氧空位型WO增强了CdS/WO复合物的光捕获能力;当CdS量子点提高了CdS/WO复合物的稳定性时。结果显示,引入氧空位和量子点调控的type-Ⅱ型结构CdS/WO的产氢速率为6545.3μmol gh,是单独CdS(121.0μmol gh)产氢速率的54.1倍。这是因为CdS和WO之间形成的type-Ⅱ型结构、氧空位和量子点共同促进了CdS/WO光催化性能的提高。CdS/WO复合物经过8个循环的产氢实验仍然保持有效的光催化活性,这是因为CdS量子点作用的结果。通过降解酸性橙Ⅱ实验进一步证明CdS和WO之间光生载流子以type-Ⅱ型结构进行分离与转移。

关键词： CdS WO3-x基纳米材料氧空位量子点光催化产氢电荷转移机理

海底隧道基岩突起段地层典型滚刀破岩实验研究

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隧道建设（中英文） 2019年第10期39卷 1720-1727页

作者：李凤远陈桥冯欢欢盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458

为制定高强度花岗岩基岩突起地层的盾构掘进方案,在汕头海湾隧道现场取回花岗岩岩样,测试出CAI值及元素成分,进行滚刀破岩实验,对比分析相同工况下48.26cm(19英寸)2种典型盘形滚刀(镶齿和一般平刃)的破岩效果,研究48.26cm(19英寸)一般... 详细信息

为制定高强度花岗岩基岩突起地层的盾构掘进方案,在汕头海湾隧道现场取回花岗岩岩样,测试出CAI值及元素成分,进行滚刀破岩实验,对比分析相同工况下48.26cm(19英寸)2种典型盘形滚刀(镶齿和一般平刃)的破岩效果,研究48.26cm(19英寸)一般平刃在不同推力和刀间距下的掘进参数变化情况。实验结果表明:1)工程现场的花岗岩岩样Si元素平均含量为37.35%,CAI值为3.56~3.91,为高磨蚀性岩石;2)相同工况下,一般平刃滚刀具有更高的掘进效率;3)单把滚刀总推力为300kN时,掘进速度为4.1mm/min。

关键词：海底隧道基岩突起滚刀破岩实验

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盘形滚刀磨损预测模型

煤炭学报 2015年第6期40卷 1290-1296页

作者：杨延栋陈馈李凤远周建军盾构及掘进技术国家重点实验室(中铁隧道集团有限公司) 河南郑州450001

盾构或TBM长距离掘进硬岩施工中,不可避免地会遇到盘形滚刀磨损问题。通过分析滚刀的磨损机理,确定了滚刀最主要的直接磨损机制是基于塑性去除的磨粒磨损;基于Rabinowicz磨粒磨损方程和CSM滚刀破岩力模型,通过近似计算和数学推导,建立... 详细信息

盾构或TBM长距离掘进硬岩施工中,不可避免地会遇到盘形滚刀磨损问题。通过分析滚刀的磨损机理,确定了滚刀最主要的直接磨损机制是基于塑性去除的磨粒磨损;基于Rabinowicz磨粒磨损方程和CSM滚刀破岩力模型,通过近似计算和数学推导,建立了滚刀直接磨损的磨损速率和线磨损速率预测模型;并通过广州地铁7号线9标和广深港狮子洋隧道正滚刀的磨损数据进行了验证。结果表明,基于材料磨损机制建立滚刀磨损预测模型的可行性,所建立的预测模型也能较准确地反映滚刀的真实磨损情况。所建立的滚刀磨损速率模型可用于预测不同安装半径滚刀的正常掘进距离,所提出的滚刀线磨损速率可以作为衡量滚刀耐磨蚀性的重要指标;并且给出了滚刀磨损速率、线磨损速率与地层抗压强度、刀刃屈服强度、滚刀安装半径、滚刀直径、刀刃宽度、刀间距、贯入度等参数之间的定量关系;但该模型仅适用于正滚刀和中心刀的正常磨损预测,对于边滚刀还需考虑二次磨损。

关键词：滚刀磨损预测模型磨损机制耐磨蚀性

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盾构刀盘多目标优化设计研究

矿山机械 2013年第7期41卷 115-119页

作者：陈桥周建军李凤远盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001

刀盘是盾构机的主要部件,其结构合理与否影响盾构机性能。为了设计合理的刀盘结构,提高设计效率,笔者将参数化设计与优化设计相结合,建立盾构刀盘多目标优化设计流程,从而减少了盾构机刀盘建模的工作量,并利用分析结果进行优化设计,快... 详细信息

刀盘是盾构机的主要部件,其结构合理与否影响盾构机性能。为了设计合理的刀盘结构,提高设计效率,笔者将参数化设计与优化设计相结合,建立盾构刀盘多目标优化设计流程,从而减少了盾构机刀盘建模的工作量,并利用分析结果进行优化设计,快速获取最优的设计方案。优化结果使得刀盘应力分布更加均匀、刀盘结构刚度增强且质量减少,为盾构机刀盘设计定型提供了参考依据。

关键词：盾构机刀盘参数化设计静力分析优化设计

固结黏土地层盾构直接破除排水板关键技术研究

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隧道建设（中英文） 2019年第6期39卷 913-918页

作者：李凤远杨延栋许华国盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458

宁波地铁5号线1期下穿高速公路路基时存在68°斜交长40 m的含塑料排水板的固结黏土地层,为研究盾构直接通过可行性、刀具选型、施工参数优化等问题,利用 TBM 掘进模态综合试验平台,进行了不同类型刀具、不同掘进参数的固结黏土地层排水... 详细信息

宁波地铁5号线1期下穿高速公路路基时存在68°斜交长40 m的含塑料排水板的固结黏土地层,为研究盾构直接通过可行性、刀具选型、施工参数优化等问题,利用 TBM 掘进模态综合试验平台,进行了不同类型刀具、不同掘进参数的固结黏土地层排水板破除试验。研究表明:对于含排水板的固结黏土地层,在合理选择刀具、盾构参数并优化掘进参数情况下,盾构法施工直接破除基本可行,试验为宁波地铁工程建设提供了依据,也可为类似工程设计及施工提供参考。

关键词：地铁盾构固结黏土地层排水板破除方法刀具优化掘进参数

基于大数据的盾构掘进与地质关联关系分析方法

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隧道建设（中英文） 2020年第2期40卷 162-169页

作者：孙振川李凤远褚长海盾构及掘进技术国家重点实验室

为解决盾构掘进参数设定主要依赖盾构司机的经验,且掘进过程中影响因素较多,很难做到掘进参数与地质参数有效关联的问题,依托盾构TBM大数据平台的海量数据,通过施工经验对关联掘进与地质的参数进行选取和分类,并确定关联参数的范围。通... 详细信息

为解决盾构掘进参数设定主要依赖盾构司机的经验,且掘进过程中影响因素较多,很难做到掘进参数与地质参数有效关联的问题,依托盾构TBM大数据平台的海量数据,通过施工经验对关联掘进与地质的参数进行选取和分类,并确定关联参数的范围。通过参数范围界定、数据连续性分析和数据频次统计等方式进行数据的初步清洗;通过提取变量的数字特征建立分布统计算法模型库的方式,对数据库中的数据实时处理,去除异常数据并确定经验区间的频数分布;通过对各关联参数的组合检索,进行关联参数的可视化分析,得到不同盾构在各类地质中主要掘进参数(如刀盘转速、刀盘转矩、掘进速度、油缸推力等)的经验区间和关联关系。将该关联分析方法部署在盾构TBM大数据平台,经过长时间的应用和现场反馈,验证了该方法的适用性和有效性,对盾构施工及盾构选型具有积极的指导作用。

关键词：盾构掘进参数地质关联分析大数据

超长距离TBM施工运输调度管理系统——以北疆某供水工程为例

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隧道建设（中英文） 2024年第S01期44卷 105-112页

作者：全永威王利明赵海雷李凤远新疆水利发展投资(集团)有限公司新疆乌鲁木齐830000 隧道掘进机及智能运维全国重点实验室河南郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458

为解决超长距离TBM隧洞多车辆行驶风险高、运输效率低、调度管理时效性差等施工难题,分析TBM隧洞施工常见的4种多车辆行驶道路模式,即单车道和双车道无轨运输、单线和四轨三线有轨运输。针对不同运输方式和道路模式设计智能调度算法逻... 详细信息

为解决超长距离TBM隧洞多车辆行驶风险高、运输效率低、调度管理时效性差等施工难题,分析TBM隧洞施工常见的4种多车辆行驶道路模式,即单车道和双车道无轨运输、单线和四轨三线有轨运输。针对不同运输方式和道路模式设计智能调度算法逻辑规则,形成基于蓝牙信号强度的隧道内车辆实时定位及轨迹预测方法,研制具有实时定位、实时语音通话、在线视频等功能的盒体式车载终端,开发具有普适性、通用性和参数化、模块化的长距离隧道施工车辆智能调度管理系统。该系统在北疆某供水工程输水隧洞长距离TBM施工单线有轨运输工况下进行应用示范,实现了多车辆智能防碰撞和语音实时对讲调度,提高了长距离物料运输效率和多车辆行驶安全性。

关键词：超长隧洞隧洞施工 TBM 物料运输运输调度防碰撞蓝牙定位

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基于隧道工程实例的TBM破岩特征参数研究

隧道建设（中英文） 2020年第S01期40卷 25-30页

作者：孙振川杨延栋李凤远张兵盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458

为评价TBM的破岩性能、反馈滚刀破岩载荷、预警TBM卡机风险,提出采用破岩系数表征宏观TBM多滚刀协同破岩特征,采用切割系数表征细观单滚刀破岩特征。通过TBM破岩系数与滚刀切割系数关系推导,得出宏观上反映TBM推力和转矩相关性的破岩系... 详细信息

为评价TBM的破岩性能、反馈滚刀破岩载荷、预警TBM卡机风险,提出采用破岩系数表征宏观TBM多滚刀协同破岩特征,采用切割系数表征细观单滚刀破岩特征。通过TBM破岩系数与滚刀切割系数关系推导,得出宏观上反映TBM推力和转矩相关性的破岩系数与细观上反映滚刀垂直力和滚动力相关性的切割系数在数值上相等,且仅与贯入度和滚刀直径有关;通过多个TBM工程现场数据验证,得到TBM破岩系数与滚刀切割系数均随滚刀贯入度的增大呈幂函数关系,TBM破岩系数在数值上明显比滚刀切割系数小,但二者呈高度线性关系,表明破岩系数与切割系数关系的理论推导研究方法的正确性。该研究建立的破岩系数、切割系数、贯入度等参数间的相关性对于预测和评价TBM的破岩性能大有益处。

关键词：隧道工程破岩性能岩石隧道掘进机(TBM) 破岩载荷卡机预警

创新思路 “五轮驱动” 打造公共机构节能新体系

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中国机关后勤 2012年第6期 15-16页

作者：李凤远山西省晋城市政府机关事务管理局局长

近年来，地处山西综改试验区、中原经济区和中部崛起三大国家战略交汇点的晋城市，认真贯彻《公共机构节能条例》和《山西省公共机构节能办法》，积极创新工作思路，从构建组织管理体系、规章制度体系、宣传培训体系、市场服务体系、监... 详细信息

近年来，地处山西综改试验区、中原经济区和中部崛起三大国家战略交汇点的晋城市，认真贯彻《公共机构节能条例》和《山西省公共机构节能办法》，积极创新工作思路，从构建组织管理体系、规章制度体系、宣传培训体系、市场服务体系、监督考核体系入手，大力推进公共机构节能。

关键词：组织管理体系公共机构节能创新思路创新工作思路规章制度体系市场服务体系中原经济区