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基于SP-PDA界面粘附层仿生锂离子印迹膜的制备及应用研究

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基于SP-PDA界面粘附层仿生锂离子印迹膜的制备及应用研究

作者：何广泽东北电力大学

学位级别：硕士

膜分离技术具有高效、节能、可连续操作的优势,在离子分离领域得到了广泛的应用。然而,通过膜分离技术从水资源(如废旧锂离子电池浸出液、盐湖水)中选择性分离锂仍具有很大的挑战。本文基于膜分离技术和离子印迹技术,结合聚多巴胺仿生... 详细信息

膜分离技术具有高效、节能、可连续操作的优势,在离子分离领域得到了广泛的应用。然而,通过膜分离技术从水资源(如废旧锂离子电池浸出液、盐湖水)中选择性分离锂仍具有很大的挑战。本文基于膜分离技术和离子印迹技术,结合聚多巴胺仿生改性技术,通过引入新型聚多巴胺(SP-PDA)界面粘附层,制备了具有高选择性吸附性能、高化学稳定性的仿生锂离子印迹膜(SP-IIM)。通过比较SP-IIM与传统仿生锂离子印迹膜IIM在结构、性能方面的差异,探究了不同界面粘附层对离子印迹膜性能的影响规律。为了提高离子印迹膜在天然盐湖水中的应用潜力,通过引入纳米Si O插层结构赋予了离子印迹膜表面的抗污染性能,制备了具有抗污染特性的仿生锂离子印迹膜(Si O@SP-PDA-IIM)。考察了纳米Si O插层结构对SP-PDA基仿生锂离子印迹膜的吸附性能、吸附行为和抗污染性能的影响,并探究了离子印迹膜表面抗污染性能的机理。主要研究内容如下:通过接枝聚合的方式制备了一种具有高化学稳定性、对Li具有高吸附能力的新型仿生离子印迹膜(SP-IIM)。基于改进的聚多巴胺仿生改性技术,在PVDF基膜和离子印迹聚合物层之间引入SP-PDA界面粘附层。与传统的PDA界面粘附层相比,SP-PDA的结构为雪花片状,具有更大的负载面积和更多的活性位点(如?OH、?COOH),可接枝更多的离子印迹聚合物。探究了SP-IIM的吸附性能、吸附行为、循环再生性以及选择性吸附机理。在最佳条件下,SP-IIM对Li的吸附容量可达到42.58 mg·g。通过Langmuir、Freundlich等温吸附模型以及准一级、准二级动力学模型探究SP-IIM对Li的吸附过程和行为,结果表明SP-IIM的吸附方式为单分子层化学吸附。在模拟的废旧锂离子电池浸出液中,SP-IIM可实现对Li的选择性吸附,对Mn,Co,Ni的选择性分离系数分别为6.71、5.84和3.03。基于DFT计算探究SP-IIM选择性吸附的机理,结果表明12C4与Li的螯合作用以及Li更好的脱水性是SP-IIM优先吸附Li的根本原因。经过5次吸附-解吸循环后,SP-IIM的吸附容量降至初始值的95.4%,而IIM则下降至初始值的82.5%。这表明,由于SP-PDA具有更高的化学稳定性,减少了SP-IIM表面的离子印迹聚合物层脱落的可能性。探究了SiO@SP-PDA-IIM的抗污染性能及机理。为了改善离子印迹膜在应用中存在的膜污染问题,通过引入纳米Si O插层赋予离子印迹膜表面抗污染性能。结果表明,由于纳米Si O表面具有更多的活性位点,增强了离子印迹聚合物层的均匀性,提升其吸附性能。最佳条件下,Si O@SP-PDA-IIM对Li的吸附量可达231.77 mg·g。通过BSA吸附实验,考察了引入纳米Si O插层前后,离子印迹膜表面抗污染能力的变化。基于XDLVO理论,探究了离子印迹膜抗污染行为的机理。结果表明,得益于纳米Si O表面所特有的?OH基团,纳米Si O插层显著增强了离子印迹膜表面的亲水性,提供了大量的电子供体表面张力(γ),提高了离子印迹膜的抗污染性能。

关键词：锂资源回收离子印迹膜界面粘附层仿生改性选择性吸附抗污染性能

PVDF-PFTS/SiO_(2)膜制备及抗混合污染性能

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化工进展 2022年第5期41卷 2713-2721页

作者：李正牛静东何广泽张兰河张海丰东北电力大学化学工程学院吉林吉林132012

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FTIR)分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏(DCMD)装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO_(2... 详细信息

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FTIR)分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏(DCMD)装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明:在1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷(PFTS)和SiO_(2)共同作用下,PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角(WCA)由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m^(2)·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。

关键词： PVDF-PFTS/SiO_(2)膜超疏水性膜污染膜制备复合材料

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不确定电液伺服系统的时变输出约束自适应滤波控制

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北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1819-1828页

作者：潘昌忠何广李智靖周兰熊培银湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411100

针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具... 详细信息

针对电液伺服系统位置跟踪控制中存在的输出约束和不确定性问题,提出一种基于正切型时变障碍Lyapunov函数的输出约束自适应滤波控制方法。构造具有时变约束边界的正切型时变障碍Lyapunov函数,通过时变边界函数的参数设置,使系统输出具有较好的瞬态和稳态性能;设计径向基函数(RBF)神经网络及权重自适应学习律,在线逼近由模型不确定性和未知干扰组成的复合干扰,并将逼近值用于反馈控制;采用二阶指令滤波反步法设计状态反馈控制律和误差补偿机制,避免反步设计中“计算爆炸”的问题,同时消除滤波误差,提高系统位置跟踪精度;依据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统中所有误差信号的收敛性。仿真结果表明:系统的稳态误差在所提方法下约为3.48×10^(-8)m,相比于其他控制方法,跟踪误差始终约束在时变的约束边界内,跟踪精度和控制性能均得到提升。

关键词：电液伺服系统时变障碍Lyapunov函数径向基函数神经网络指令滤波误差补偿反步法

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电解水制高压氢气——技术挑战与研究进展

储能科学与技术 2024年第2期13卷 626-633页

作者：韩宁宁许壮何广利国能粤电台山发电有限公司广东江门529228 北京低碳清洁能源研究院氢能(氨能)技术研究中心北京102299

利用可再生能源电解水制氢替代化石燃料用于交通和工业领域是实现碳减排的重要技术路径,电解水制取高压氢气有利于简化氢能供应链工艺从而减少压缩机等设备投入,同时,利用电化学等温压缩减小综合能耗,对于降低可再生能源制氢综合成本具... 详细信息

利用可再生能源电解水制氢替代化石燃料用于交通和工业领域是实现碳减排的重要技术路径,电解水制取高压氢气有利于简化氢能供应链工艺从而减少压缩机等设备投入,同时,利用电化学等温压缩减小综合能耗,对于降低可再生能源制氢综合成本具有重要意义。电解水制氢压力提高导致电解槽气密性和材料耐氢蚀要求提高,工作状态下更易发生氢氧互混导致氧中氢浓度增加以及电流效率下降,面临技术挑战。本文综述了质子交换膜电解水和碱性电解水两种技术路线在制取高压氢气方面的研究进展,开发高强度、低渗漏、高电导的隔膜材料以及适应隔膜溶胀形变的耐高压密封结构是差压式质子交换膜电解水实现高性能和高可靠性的关键,研发氢氧互混管理新工艺及过程控制技术是实现碱性电解水安全制取高压氢气的关键。

关键词：电解制氢高压膜过程控制安全

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农村信用社股份制改革能有助缩小县域内城乡居民收入差距吗?——兼论农信社并购改革

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农村经济 2024年第8期 74-86页

作者：田雅群何广文范亚辰中国社会科学院农村发展研究所北京市100732 中国农业大学经济管理学院北京市100083 中国财政科学研究院北京市100148

农村信用社(简称农信社)作为我国县域金融体系的主要组成部分,其股份制改革是否有利于缩小县域内城乡居民收入差距、助力共同富裕,是一个有待探讨的重大理论和现实问题。文章利用461个县(市、旗)2010-2022年县域特征数据及农信社(农商行... 详细信息

农村信用社(简称农信社)作为我国县域金融体系的主要组成部分,其股份制改革是否有利于缩小县域内城乡居民收入差距、助力共同富裕,是一个有待探讨的重大理论和现实问题。文章利用461个县(市、旗)2010-2022年县域特征数据及农信社(农商行)经营数据,运用渐进DID模型实证检验农信社股份制改革对县域内城乡居民收入差距的影响。研究结论表明,农信社股份制改革有利于缩小县域内城乡居民收入差距。机制分析显示,农信社股份制改革通过促进县域企业发展和优化信贷资源配置效率两种渠道以缩小县域内城乡居民收入差距,但农信社股份制改革对县域内城乡居民收入差距的收敛效应与地方政府财政收支状况密切相关,且改革具有空间溢出效应。与此同时,进一步探讨新一轮以股权变更为主要方式的并购对县域内城乡居民收入差距影响,结果表明新设合并或吸收合并扩大了县域内城乡居民收入差距,而控股合并有助缩小县域城乡居民收入差距。基于此,农信社股份制改革不能搞“一刀切”,必须统筹考虑所在地的财政状况、并购方式等因素协同推进。

关键词：农信社股份制改革城乡收入差距并购

争主权与绥边陲:新疆建省前中俄俄属安集延人交涉

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新疆大学学报（哲学社会科学版） 2024年第4期52卷 30-37页

作者：王鹏辉何广平四川大学历史文化学院四川成都610065 四川大学国际关系学院/中国西部边疆安全与发展协调创新中心四川成都610065

新疆建省前,刘锦棠等新疆地方官员以俄属安集延人并非“真正俄人”为由,以国际法为法理依据,意图限制俄属安集延人在新疆的活动。此举得到清廷支持,由此引发中俄交涉。交涉初期,双方从各自的利益出发解释条约,责备对方违约。随着中方转... 详细信息

新疆建省前,刘锦棠等新疆地方官员以俄属安集延人并非“真正俄人”为由,以国际法为法理依据,意图限制俄属安集延人在新疆的活动。此举得到清廷支持,由此引发中俄交涉。交涉初期,双方从各自的利益出发解释条约,责备对方违约。随着中方转变交涉策略,争论焦点转向俄属安集延人是“中国叛逆”?还是“俄属安居之民”?在沙俄的强权下,清廷最终让步。俄属安集延人交涉源于沙俄对中国主权的侵蚀,刘锦棠及清政府的反应既是对沙俄侵略行径的反抗,更是以主权建设为主的积极的边疆治理,体现出转型时期边疆治理中内政、外交交织的复杂历史面相。此次交涉以国民归属及国家管辖权为焦点,清廷虽然妥协,但明确了国民管辖的主权原则,呈现了历史演进的方向。

关键词：新疆俄属安集延人刘锦棠中俄交涉主权

多芯绞扭Nb_(3)Sn超导股线弹塑性损伤和临界电流不可逆退化的细观力学建模

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Acta Mechanica Sinica 2024年第4期40卷 49-60页

作者：景泽张雨 Institute of Extreme Mechanics and School of Aeronautics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China

Nb_(3)Sn被广泛接受是实现高场超导磁体的关键材料.然而,Nb_(3)Sn是脆性材料且其超导性能具有应变敏感性.在强磁场应用中,Nb_(3)Sn股线会受到显著的弹塑性应变甚至损伤,导致其载流能力下降.本文基于细观力学方法建立了三维平均场均匀化... 详细信息

Nb_(3)Sn被广泛接受是实现高场超导磁体的关键材料.然而,Nb_(3)Sn是脆性材料且其超导性能具有应变敏感性.在强磁场应用中,Nb_(3)Sn股线会受到显著的弹塑性应变甚至损伤,导致其载流能力下降.本文基于细观力学方法建立了三维平均场均匀化模型,研究多芯绞扭Nb_(3)Sn超导股线的弹塑性损伤行为和临界电流的不可逆退化.计算股线在单调和循环载荷作用下的等效应力-应变曲线以及Nb_(3)Sn内部的应变分布.采用辅以损伤引起退化的应变不变量标度律来表征临界电流的不可逆退化.研究发现,绞扭对股线弹塑性损伤行为和应变导致的临界电流退化起着重要作用.随着绞扭节距的增大,复合股线的刚度增大,应变极限(超过该极限时芯丝开始损伤)急剧减小.累积残余应变和芯丝的损伤共同导致超导股线临界电流的不可逆退化.实验观察到的“断崖式不可逆退化”是由于Nb_(3)Sn芯丝的损伤造成的.从力学的角度,短绞节距是缓解应变引起超导股线临界电流不可逆退化的良好选择.

关键词：临界电流弹塑性损伤 Nb_(3)Sn 弹塑性应变细观力学超导性能股线循环载荷

计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量优化配置

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 149-155页

作者：刘祎泽向月四川大学电气工程学院四川成都610065

为了解决高耗能数据中心低碳化转型问题,提出一种计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量配置方法。根据延时特性将数据中心负载分为交互性负载与延时性负载,通过比特-瓦特变换与数据中心电能使用效率得出负载与数据中心能耗之间... 详细信息

为了解决高耗能数据中心低碳化转型问题,提出一种计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量配置方法。根据延时特性将数据中心负载分为交互性负载与延时性负载,通过比特-瓦特变换与数据中心电能使用效率得出负载与数据中心能耗之间的关系,以总净现值成本最低为目标函数,考虑清洁能源高渗透率水平、数据流需求响应管控约束,获得数据中心的光储容量配置结果。算例验证了所提方法的有效性。

关键词：低碳数据中心负荷转移需求响应比特-瓦特变换价格机制光储容量配置

膨胀区域匹配和自适应轨迹管理策略的多目标跟踪方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第4期49卷 572-581,594页

作者：张永泽达飞鹏东南大学自动化学院江苏南京210018 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210018 江苏电力信息技术有限公司江苏南京210018

针对由于目标频繁遮挡、不规则运动导致的外观特征不可靠和运动特征难以获取的问题,提出一种基于膨胀交并比区域(dilatation intersection over union,DIOU)匹配和自适应轨迹管理策略的多目标跟踪算法。DIOU模块通过膨胀匹配区域,提升... 详细信息

针对由于目标频繁遮挡、不规则运动导致的外观特征不可靠和运动特征难以获取的问题,提出一种基于膨胀交并比区域(dilatation intersection over union,DIOU)匹配和自适应轨迹管理策略的多目标跟踪算法。DIOU模块通过膨胀匹配区域,提升轨迹级联匹配的精度。自适应轨迹管理策略利用目标检测置信度动态调整轨迹生命周期,显著减少了异常跟踪和身份跳变。在公开数据集MOT17、MOT20和DanceTrack上进行了验证与测试,其在测试集上的高阶跟踪精度平均提升了2.4%,实验结果证明了所提方法的有效性。

关键词：计算机视觉多目标跟踪不规则运动数据关联轨迹管理