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“双碳”背景下催化原理及应用教学模式探索与实践

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安徽化工 2024年第3期50卷 169-172页

作者：王绍庆李永军李宁李志合山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000

针对“双碳”背景下新能源科学与工程专业人才培养与新时代企业用人要求匹配差、学生上课参与度低及创新实践动手能力差等问题,将“双碳”理念贯入整个教学环节,重点探究了“教师主导、学生为主”的理论授课方法,探索了“虚拟仿真实验-... 详细信息

针对“双碳”背景下新能源科学与工程专业人才培养与新时代企业用人要求匹配差、学生上课参与度低及创新实践动手能力差等问题,将“双碳”理念贯入整个教学环节,重点探究了“教师主导、学生为主”的理论授课方法,探索了“虚拟仿真实验-实验室小试实验-企业示范装置”三级驱动实践教学方法,建立了“双碳”背景下基于学为中心的催化原理及应用教学模式,助力绿色低碳理念纳入教育教学体系。

关键词：双碳催化原理新能源学为中心教学模式

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基于生成对抗网络的红外图像超分辨率算法研究与实现

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基于生成对抗网络的红外图像超分辨率算法研究与实现

作者：王绍庆山东大学

学位级别：硕士

随着深度学习方法的飞速发展,基于深度学习的图像处理技术被广泛应用在各个领域。其中,被动式红外成像技术作为成像技术的典型代表,一直以来,在军事国防、医疗、森林防火、安防等方面发挥着不可替代的重要作用。受制于生产规模和生产成... 详细信息

随着深度学习方法的飞速发展,基于深度学习的图像处理技术被广泛应用在各个领域。其中,被动式红外成像技术作为成像技术的典型代表,一直以来,在军事国防、医疗、森林防火、安防等方面发挥着不可替代的重要作用。受制于生产规模和生产成本,目前仍难以获得分辨率与可见光图像相媲美的红外图像。因此,使用低分辨率红外相机并配合图像超分辨率算法,是较为可行的获得低成本、高分辨率红外图像的方法。针对当前红外图像超分辨率问题研究和应用中存在的问题,本文在以下几个方面开展了研究。针对深度学习模型在规模受限条件下表达能力弱的问题,借鉴模拟电路中反馈电路的结构,本文设计并应用了自反馈模块(Feedback Block,FB)。自反馈模块将输出的数据通过反馈通路的增益系数,将部分数据反馈到输入端,从而使其对输入数据的噪声敏感度降低,提高了模块的抗干扰能力。同时,为防止模块因反馈机制引入而进入震荡状态,在模块的训练阶段修改反馈通路的增益系数来调整网络的状态,以确保FB以及整个网络模型的稳定性。针对传统方法获得的超分辨率红外图像效果较差的问题,本文构建了一种基于自反馈模块的生成对抗网络(Super-resolution Feedback Block Generative Adversarial Network,SRFBGAN),并使用感知损失函数提高恢复图像的主观感知质量,利用小波系数构建损失函数以提高对高频细节的恢复能力。另外,由于红外成像技术通过物体的热辐射成像,相对于可见光图像,红外图像中的内容较为模糊,所以在SRFBGAN的训练过程中利用了可见光图像构建数据集,来提高网络模型对图像细节的恢复能力。针对本文提出的基于自反馈模块的生成对抗网络实际部署的问题,使用知识蒸馏的方法对其进行结构优化与网络裁剪,以实现其在嵌入式平台上的运行。本文根据红外图像中存在大量平缓区域的特性,对图像内容平滑程度进行分类,构建三种不同规模的学生模型对不同平滑程度的图像块进行超分辨率处理,最后将恢复的图像块拼接。该方法不仅处理速度快,并且也保证了较好的红外图像恢复效果。最后,本文设计实现了一款红外图像超分辨率相机平台,从工程角度对嵌入式平台的硬件进行选型,并设计了相应的嵌入式平台软件系统。同时,为保证应用平台的可扩展性,在软硬件设计时预留扩展接口,并开发了红外图像超分辨率相机的人机交互界面,为其他基于红外图像的应用提供服务。

关键词：红外图像超分辨率自反馈模块生成对抗网络知识蒸馏嵌入式平台

基于Wnt/β-catenin信号通路研究补肾活血方对宫腔粘连患者子宫内膜修复的影响

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基于Wnt/β-catenin信号通路研究补肾活血方对宫腔粘连患者子宫内...

作者：王绍庆湖南中医药大学

学位级别：硕士

目的:观察补肾活血方对重度宫腔粘连肾虚血瘀证患者术后子宫内膜修复及Wnt/β-catenin信号通路的影响,研究补肾活血方促进宫腔粘连子宫内膜修复的可能机制。方法:选择在2022年01月至2022年12月期间,就诊于湖南中医药大学第二附属医院妇... 详细信息

目的:观察补肾活血方对重度宫腔粘连肾虚血瘀证患者术后子宫内膜修复及Wnt/β-catenin信号通路的影响,研究补肾活血方促进宫腔粘连子宫内膜修复的可能机制。方法:选择在2022年01月至2022年12月期间,就诊于湖南中医药大学第二附属医院妇科的患者,经宫腔镜检查确诊为重度宫腔粘连,辨证为肾虚血瘀证,共计60例,并随机分为对照组、治疗组,每组30例。两组都在我科接受了宫腔镜下宫腔粘连分离手术,手术时机为月经干净后第3～7天,继发性闭经者无时间限制。术后,对照组给予雌孕激素序贯疗法(戊酸雌二醇片联合地屈孕酮片),治疗组则在此基础上给予补肾活血方联合治疗,两组治疗时间均为3个月经周期。记录并对比两组患者治疗前后宫腔粘连评分,并对排卵日的子宫内膜厚度及子宫动脉血流搏动指数(PI)进行测量,使用HE染色法对子宫内膜的腺体数目进行检测,Masson染色法对子宫内膜的纤维化程度进行评价,免疫组织化学染色法用于检测各组子宫内膜组织中β-catenin、TCF-1、CD117的表达情况,并进行安全性评价。结果:经3个月经周期的治疗后,在子宫内膜厚度、PI、宫腔粘连评分方面,治疗组分别为7.73±0.45mm、1.94±0.40、3.40±1.16分,对照组分别为7.28±0.52mm、2.19±0.40、4.17±1.20分,治疗组的各项指标改善情况较对照组更为显著(P<0.05);与对照组相比,治疗组的子宫内膜腺体数量明显增多,子宫内膜纤维化面积明显减少,差异有统计学意义(P<0.001);治疗组β-catenin、TCF-1、CD117表达水平明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。研究过程中无治疗用药引起的副作用或不良反应。结论:重度宫腔粘连证属肾虚血瘀证患者,术后联合应用补肾活血方治疗的疗效确定,子宫内膜厚度以及腺体数得以增加,子宫内膜纤维化得到改善,改善了子宫血液微循环,有利于子宫内膜修复,有效防治重度宫腔粘连术后粘连复发;补肾活血方能上调β-catenin及TCF-1的表达水平,增加CD117蛋白的表达,对子宫内膜的修复生长有促进作用,此过程可能与Wnt/β-catenin信号通路的激活有关。

关键词：宫腔粘连补肾活血方 β-catenin 子宫内膜修复

棉秆生物炭去除水中Pb(Ⅱ)吸附机理的量化分析

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农业工程学报 2022年第3期38卷 230-238页

作者：高亮李志合易维明王丽红王绍庆山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255000 山东省农业机械科学研究院济南250100

为消除酸洗对生物炭吸附量的影响,更精确地量化分析各吸附机理在生物炭吸附重金属过程中的作用,该研究以棉花秸秆为原料,采用慢速热解法制备棉秆炭,棉秆炭经酸洗后制得脱矿炭;以吸附水中Pb^(2+)为例,研究该过程中棉秆炭的各吸附机理。... 详细信息

为消除酸洗对生物炭吸附量的影响,更精确地量化分析各吸附机理在生物炭吸附重金属过程中的作用,该研究以棉花秸秆为原料,采用慢速热解法制备棉秆炭,棉秆炭经酸洗后制得脱矿炭;以吸附水中Pb^(2+)为例,研究该过程中棉秆炭的各吸附机理。采用先进技术表征吸附前后棉秆炭的表面形貌结构和理化特性,定量分析吸附前后棉秆炭上的含氧官能团和吸附溶液中可交换阳离子,从而计算出各吸附机理的贡献。结果表明,棉秆炭吸附Pb^(2+)的过程中包含沉淀、离子交换、π电子、络合及物理吸附五种作用机理;随热解温度升高,沉淀和π电子作用增强,离子交换和络合作用减弱;Ca^(2+)和Mg^(2+)在离子交换中起主导作用,占比超过95%;吸附机理的量化分析结果表明:无机组分对棉秆炭吸附Pb^(2+)具有重要作用,沉淀和离子交换的贡献不低于70.6%。研究结果可为生物炭/改性炭吸附重金属机理的量化分析、废弃棉秆的资源化利用、水体和土壤重金属污染防治提供理论依据。

关键词：生物炭吸附作用重金属棉秆 Pb^(2+) 量化

负载型多级孔分子筛催化热解木质素制取单环芳烃

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燃料化学学报（中英文） 2023年第8期51卷 1096-1105页

作者：王绍庆韩瑜易维明李志合万震焦妍山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640 山东省清洁能源工程技术研究中心山东淄博255000

单环芳烃(Mono-aromatic hydrocarbons, MAHs)是有机化工重要的基础原料,木质素经催化热解可实现绿色MAHs的制取。然而木质素热解气组分复杂,易导致催化剂快速积炭失活,不利于单环芳烃的富集。采用Ni和Ga金属改性的多级孔分子筛(HZSM-5@... 详细信息

单环芳烃(Mono-aromatic hydrocarbons, MAHs)是有机化工重要的基础原料,木质素经催化热解可实现绿色MAHs的制取。然而木质素热解气组分复杂,易导致催化剂快速积炭失活,不利于单环芳烃的富集。采用Ni和Ga金属改性的多级孔分子筛(HZSM-5@Al-SBA-15)为催化剂,用于催化提质木质素热解气定向制取MAHs,并在固定床反应器上探究催化热解产物分布规律及催化剂积炭行为。结果表明,多级孔分子筛具有发达的孔道结构,可有效提升木质素热解气催化提质过程中的传质扩散性能,且金属元素和介孔层的引入调变了催化剂酸性分布。相比于HZSM-5催化热解,HS(78.63%)、Ga/HS(77.15%)和Ni-Ga/HS(72.44%)多级孔分子筛均提升了MAHs的相对含量,降低了多环芳烃的生成量,气体产物中CO_(2)的含量增加,表明催化剂促进了脱羧反应的进行。此外,负载型多级孔分子筛催化剂对应的积炭量明显降低,分别为Ni/HS(7.79%)、Ga/HS(6.37%)和Ni-Ga/HS(6.63%),表明金属组分的引入提升了催化剂的抗积炭性能。因此,基于金属修饰/孔道优化的负载型多级孔分子筛可催化提质木质素热解气定向制取高品质芳烃。本研究可为木质素废弃物高值利用提供基础参考。

关键词：木质素多级孔分子筛催化热解单环芳烃积炭

赤泥/木质素共热解制备复合吸附材料及其性能

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化工进展 2022年第S1期41卷 407-414页

作者：张鹏王绍庆李志合张安东高亮万震宋宁山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心山东淄博255000

炼铝工业产生的赤泥废渣以不合理的方式处置,会造成严重的环境污染和资源浪费。赤泥中富含的铁元素以Fe_(2)O_(3)的形式存在,不利于铁资源回收,可通过还原方式制取磁性材料用于重金属离子的去除。基于此,本研究采用碳热还原法耦合赤泥... 详细信息

炼铝工业产生的赤泥废渣以不合理的方式处置,会造成严重的环境污染和资源浪费。赤泥中富含的铁元素以Fe_(2)O_(3)的形式存在,不利于铁资源回收,可通过还原方式制取磁性材料用于重金属离子的去除。基于此,本研究采用碳热还原法耦合赤泥与木质素制备一种复合吸附材料。系统探究还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响,并开展铅离子吸附实验。研究表明,通过与烟煤还原赤泥对比得出木质素还原赤泥最佳工艺参数:还原温度625℃、还原时间30min、木质素与赤泥质量比为1∶1;GC对共热解气体产物进行分析得出赤泥的引入能够提高氢气产量;GC-MS对共热解液体产物进行分析得出木质素/赤泥共热解能够提升芳烃类化合物产量;吸附实验得出制备的复合材料能够有效去除水溶液中的铅离子。通过耦合赤泥、木质素残渣两种废弃物制备复合吸附材料,能够响应国家环保政策,具备潜在的经济、能源、环境效益。

关键词：木质素赤泥热解制备复合材料

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水相生物油原位汽化-催化重整制氢工艺优化

化工进展 2022年第3期41卷 1340-1348页

作者：张安东李志合王丽红王绍庆梁昌明万震山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 山东理工大学山东省清洁能源工程技术研究中心山东淄博255000

为了“碳达峰,碳中和”的目标,开发以可再生能源为主体的绿色制氢技术势在必行。基于原位汽化策略,本文在自主研发的固定床/流化床催化重整一体式反应装置上开展水相生物油催化重整制氢对比实验。结果发现,在经原位汽化改进后的催化重... 详细信息

为了“碳达峰,碳中和”的目标,开发以可再生能源为主体的绿色制氢技术势在必行。基于原位汽化策略,本文在自主研发的固定床/流化床催化重整一体式反应装置上开展水相生物油催化重整制氢对比实验。结果发现,在经原位汽化改进后的催化重整制氢工艺中,流化床内水相生物油转化效率(95%左右)明显高于固定床(80%左右),两种反应体系中的H_(2)选择性均能100%保持较长时间稳定,但在反应进行到100min左右时,固定床反应体系中出现了明显的催化剂积炭失活现象,而流化床体系中催化剂始终保持较高活性,未发现积炭生成。从反应后液相产物分析可以发现,流化床反应体系中水相生物油各组分接近完全转化,而固定床反应体系中除有少量乙酸和苯酚残留外,还有少量酮类物质产生(丙酮等)。因此,原位汽化策略可以有效促进水相生物油催化重整制氢过程,结合流化床中催化剂的流化效果,将极大促进生物质-生物油-氢气的产业链推广进程。

关键词：水相生物油催化剂氢原位汽化流化床

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生物油及其衍生物催化重整制氢研究进展

燃料化学学报（中英文） 2023年第4期51卷 444-457页

作者：李果张安东万震李志合王绍庆李宁张鹏山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心山东淄博255000

氢气作为最理想的清洁能源之一,在石油、化工、冶金、石化、食品和化肥工业等行业中发挥着重要作用。生物油水蒸气催化重整制氢作为一种具有发展前景且经济可行的绿色制氢技术,近些年来受到了研究者的广泛关注。本工作对近年来该领域的... 详细信息

氢气作为最理想的清洁能源之一,在石油、化工、冶金、石化、食品和化肥工业等行业中发挥着重要作用。生物油水蒸气催化重整制氢作为一种具有发展前景且经济可行的绿色制氢技术,近些年来受到了研究者的广泛关注。本工作对近年来该领域的研究进展进行综述,重点分析了生物油(生物原油、水相生物油以及重质生物油/焦油)、生物油模型化合物(羧酸类、醇类、酚类等)和其他生物油衍生物的催化重整产氢过程,包括其在重整反应机理、重整工艺以及催化剂等方面的研究进展。对多种混合模化物以及真实生物油催化重整反应机理的深入探究是目前研究的主要难点,研制节能、高效的催化重整反应器以及开发稳定、高活性的重整催化剂是目前乃至今后生物油催化重整制氢领域研究和推广的重点。

关键词：生物油模化物催化剂重整制氢

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催化型多孔陶瓷球制备及催化玉米秸秆热解

化工进展 2022年第7期41卷 3597-3607页

作者：李玉峰王绍庆张安东毕冬梅李志合高亮万震山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心山东淄博255000

针对生物质热解液化过程中生物油品质差的问题,本文以陶瓷球作热载体为研究基础,制备了5种负载金属氧化物(ZnO、NiO、CeO_(2)、Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3))的多孔陶瓷球,在固定床反应器上研究多孔陶瓷球催化剂对玉米秸秆热解过程的催化... 详细信息

针对生物质热解液化过程中生物油品质差的问题,本文以陶瓷球作热载体为研究基础,制备了5种负载金属氧化物(ZnO、NiO、CeO_(2)、Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3))的多孔陶瓷球,在固定床反应器上研究多孔陶瓷球催化剂对玉米秸秆热解过程的催化效果。结果表明:多孔陶瓷球基体在热解过程中有一定催化活性,经浸渍改性处理后,都能促进生物油产率的提高,其中Ni基多孔陶瓷球热解的产率高达41.62%。多孔陶瓷球负载的5种金属氧化物可促使生物油中酚类、呋喃类物质的含量明显增加,酸类物质的含量明显降低,且种类减少,其中CeO_(2)降酸效果显著,降低幅度为37.15%。此外,催化型多孔陶瓷球的引入促进了不可冷凝气中C_(n)H_(m)(n≥2)的生成,烯烃类中乙烯的增长幅度最大,为50.53%,同时生物炭的理化特性在一定程度上得到改善和提高。

关键词：多孔陶瓷球催化热解生物质生物油

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