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金属有机骨架及衍生物作为锂离子电池负极材料的研究

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金属有机骨架及衍生物作为锂离子电池负极材料的研究

作者：刘鹏刚长安大学

学位级别：硕士

锂离子电池作为新一代的绿色电源,因具有高比能量、高工作电压和长循环寿命等优点,被广泛应用于便携式电子产品及电动汽车等领域。金属有机骨架材料具有高孔隙率、大比表面积以及孔径可调等优点,因而将其及其衍生物作为新型锂离子电池... 详细信息

锂离子电池作为新一代的绿色电源,因具有高比能量、高工作电压和长循环寿命等优点,被广泛应用于便携式电子产品及电动汽车等领域。金属有机骨架材料具有高孔隙率、大比表面积以及孔径可调等优点,因而将其及其衍生物作为新型锂离子电池电极材料的研究近期引起了研究者的广泛关注。本论文以1,4-萘二甲酸为有机配体通过溶剂热法合成了具有相同拓扑结构的M(NDC)DMF(其中M代表Co、Mn、Cd其中之一)及双金属有机骨架材料CoMn-NDC,并系统研究了这些材料及它们的衍生物的电化学性能。1.采用溶剂热法制备了Co(NDC)DMF、Mn(NDC)DMF和Cd(NDC)DMF三种金属有机骨架材料,通过XRD、FTIR等分析手段对其进行了结构表征,分析结果表明三种金属有机骨架具有相同的拓扑结构。首次将它们用作电极材料,探究其在锂离子存储领域的应用。通过测试结果表明,三种材料均具有一定的电化学性能,可用作锂离子电池负极材料。然而,尽管三种材料具有相同的空间结构,但由于中心金属离子不同,它们的电化学性能存在一定的差异,其中Mn(NDC)DMF具有最高的放电容量,在200mA/g的电流密度下,放电比容量为731.4 mAh/g,而Co(NDC)DMF和Cd(NDC)DMF的放电比容量分别为627.1和401.8 mAh/g。2.以Co(NDC)DMF和Mn(NDC)DMF为前驱体,在350℃、500℃、700℃空气条件下对它们进行热处理,分别制得它们在不同温度下的衍生物CoO和MnO。测试结果表明,金属氧化物的晶粒尺寸随煅烧温度的升高而明显变大。较大的晶粒尺寸不利于离子的迁移和电解液的扩散,导致随着温度升高材料的可逆容量逐渐降低。在低温350℃煅烧得到的CoO和MnO在200 mA/g的电流密度下,具有较高的放电比容量,分别为1058.9和1218.4 mAh/g。3.以Co(NDC)DMF和Mn(NDC)DMF为前驱体,在先氩气再空气的煅烧条件下,获得CoO、MnO与碳的复合物。测试结果表明,与单纯CoO相比,CoO/C中碳的存在提高了材料的倍率性能和长循环稳定性,使材料电化学性能得到了明显的改善,在200 mA/g的电流密度下,放电比容量从第2圈到第200圈一直稳定在1000 mAh/g左右。而MnO/C复合材料的电化学性能相比纯MnO并未出现显著的改善,因此,还需要进一步优化实验条件寻找能够得到最佳性能复合材料的合成工艺。4.通过溶剂热法制备出双金属有机骨架材料CoMn-NDC,并通过热处理得到衍生物(Co,Mn)(Co,Mn)O。测试结果显示,CoMn-NDC具有良好的循环稳定性,在200 mA/g的电流密度下循环350圈其比容量一直保持在600 mAh/g左右。同时,350℃空气中热处理得到的衍生物(Co,Mn)(Co,Mn)O-350在200 mA/g的电流密度下,具有较高的放电比容量,即在循环200次后放电比容量可达1278.8 mAh/g。

关键词：锂离子电池金属有机骨架材料负极材料氧化物复合材料

华北平原典型区地下水回灌条件与示范试验设计

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华北平原典型区地下水回灌条件与示范试验设计

作者：刘鹏飞中国地质科学院

学位级别：硕士

华北平原地下水资源具有不可替代的战略地位,无论过去、现在还是将来,其对供水安全、粮食安全及环境安全保障方面都有极为重要作用。尤其未来随着经济的快速发展,全球气候变化背景下洪涝来水不确定性增强、地下水补给条件减弱、与地下... 详细信息

华北平原地下水资源具有不可替代的战略地位,无论过去、现在还是将来,其对供水安全、粮食安全及环境安全保障方面都有极为重要作用。尤其未来随着经济的快速发展,全球气候变化背景下洪涝来水不确定性增强、地下水补给条件减弱、与地下水开采密切相关的环境地质问题增多、以及地下水的需求量绝对性急剧增加,在解决供需突出矛盾方面地下水资源回灌涵养保护有特别重要的意义。本论文依托国土资源公益性行业科研专项项目——“华北平原典型地区地下水回灌关键技术与工程示范”完成,研究中通过资料收集分析、野外调查、钻探等方法,对研究区自然地理、地质和水文地质条件进行了研究;结合区域和流域状况对研究区从地下水开发利用及其环境地质效应和水资源浪费与流失两方面进行了地下水人工回灌必要性分析,从回灌水源、地下空间和入渗能力三方面进行了可行性分析;在对比分析研究区及周边以往回灌试验基础上,结合研究区现状条件下水库弃水集中、雨季洪水短急量大、地层包气带巨厚储水空间充分,但地表由于河道防渗占用和防渗建筑物增多,入渗能力降低,同时可用于回灌的土地极为有限,认为带有过滤设备的浅井群回灌具有较大优势,通过较大口径的大面积井壁能大幅度提高入渗断面和回灌水量,最大程度的减少淤积堵塞,同时增强预处理防堵能力措施,在此理念基础上,在选定的试验场进行了地下水回灌系统设计,包括水源引入与处理系统、回灌井系统、监测系统和运行系统。水源引入与处理系统包括水量一水质可控闸口、输水管、处理池、备灌池,作用是提供水量可控、水质达标、带压的回灌水源,创新点是设计建造的可控闸口通过调整调控板能灵活控制进水量和弃水量的大小。回灌井系统包括供水管路和回灌井群,作用是进行地下水人工回灌。该系统创新点之一是设计的一泵多用和一管多用工艺,通过调整阀门开关,用较少管路实现一泵多种方式供水;创新点之二是坑塘回灌井和傍渠回灌井的过滤装置通过在滤料和井管间设置空腔和滤料底部向外倾斜,解决了滤料难冲洗寿命短的问题;创新点之三是虹吸回灌井和加压回灌井中使用回灌一回扬转换器,通过水流推动活塞实现了回灌和回扬共用一根泵管,回扬更加便捷,节省了成井费用。监测系统包括对回灌过程中水量、水位、水质进行监测,特色是管路水表和水位自动监测仪的使用让水量、水位监测自动化。运行系统中根据水力学和地下水动力学理论,对管路的输水能力和井旁滤料的渗透能力进行了估算,均符合回灌要求;单井运行方案有：自然间歇回灌、小流量“回灌—回扬”、大流量“回灌—回扬”、井旁滤料透水能力试验和加压回灌井不同压力回灌;多井运行方案为不同水量、水质来水情况下不同回灌井组合回灌。研究成果可为国土资源公益性行业科研专项项目——“华北平原典型地区地下水回灌关键技术与工程示范”提供技术参考依据,对地下水资源恢复保护有重要价值意义。

关键词：华北平原水资源供需矛盾回灌条件回灌系统设计

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基于GPU的目标跟踪算法研究与实现

基于GPU的目标跟踪算法研究与实现

作者：刘鹏飞电子科技大学

学位级别：硕士

目标跟踪技术是根据视频序列图像帧之间的相关性，寻找目标在每一帧图像上的位置及其他信息。它是目前计算视觉领域的研究热点之一，被广泛地应用于视频智能监控、智能机器人视觉、交通智能化、现代人机交互等领域。随着GPU技术的发展... 详细信息

目标跟踪技术是根据视频序列图像帧之间的相关性，寻找目标在每一帧图像上的位置及其他信息。它是目前计算视觉领域的研究热点之一，被广泛地应用于视频智能监控、智能机器人视觉、交通智能化、现代人机交互等领域。随着GPU技术的发展，目前主流计算机的处理能力主要来自CPU和GPU，利用GPU的计算资源来实现提高计算效率成为一个必然的趋势。目前传统的目标跟踪算法大都是串行计算的，执行速度有待进一步的提升。而且多数目标跟踪算法都是在CPU上实现的，没有考虑到GPU的计算资源，对计算机的计算资源没有达到充分的利用。另外目标跟踪算法中存在大量的计算密集型任务，存在需要并行化执行的意义。本文对两种经典的目标跟踪算法：Mean Shift目标跟踪算法、CAMshift目标跟踪算法进行了深入研究与分析，寻找其可以被并行化的部分。引入K-Means聚类算法自适应地对颜色空间进行剖分，以便对Mean Shift目标跟踪算法进行并行化改进。在CPU+GPU的异构计算平台上引入GPGPU（基于GPU的通用计算），基于经典GPGPU技术对CAMshift目标跟踪算法进行了并行化分析、设计与实现;采用CUDA技术对改进后的传统Mean Shift目标跟踪算法进行了实现。分别用两种不同的GPGPU技术对两种目标跟踪算法进行并行化设计与实现。在CPU+GPU的异构计算平台上，尽量使CPU和GPU上负载均衡，减少交换数据的上载和下载负荷。将算法中计算密集型任务集中到GPU上执行以达到减少算法的执行时间、加快算法执行效率的目的。最后的实验结果表明：本文对两种目标跟踪算法的并行化改进与设计，在保证跟踪效果的同时，提高了目标跟踪速度。相对传统串行的目标跟踪算法，并行化的CAMshift算法和Mean Shift算法在执行效率上有了一定的提高，缩短了目标跟踪所需的时间。

关键词：目标跟踪 Mean Shift CAMshift GPU

太阳活动对空间仪器单粒子效应特性影响的研究

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太阳活动对空间仪器单粒子效应特性影响的研究

作者：刘鹏程国防科学技术大学

学位级别：硕士

太阳活动常常伴随着大量高能粒子的释放,对近地空间辐射环境产生较大影响,对人类空间活动造成严重危害,如辐射损伤、单粒子效应等。为了规避太阳活动给航天器带来的潜在危害,保障在轨空间仪器的正常运行,安全可靠的完成空间任务,研究太... 详细信息

太阳活动常常伴随着大量高能粒子的释放,对近地空间辐射环境产生较大影响,对人类空间活动造成严重危害,如辐射损伤、单粒子效应等。为了规避太阳活动给航天器带来的潜在危害,保障在轨空间仪器的正常运行,安全可靠的完成空间任务,研究太阳活动对空间仪器单粒子效应的影响具有重要的意义。本文采集了在三个不同低轨道面上在轨运行的48个仪器的单粒子翻转遥测数据,对第24太阳活动周期和太阳质子事件期间的在轨单粒子翻转情况进行了分析。通过分析单粒子翻转与太阳黑子数变化的相关性,发现太阳平静期的单粒子翻转率高于太阳活跃期,在太阳活跃期单粒子翻转率变化曲线在延迟一段时间后与太阳黑子数变化曲线有较强的相关性。通过统计分析太阳质子事件前后的单粒子翻转数量变化,发现太阳质子事件能够引起低轨道上空间仪器单粒子翻转数量的增加,并且在之后的几天里单粒子翻转数量缓慢递减,典型的强太阳质子事件能引起单粒子翻转数量的显著增加。通过在轨单粒子翻转的空间分布,发现南大西洋异常区对低轨道上空间仪器的单粒子翻转存在较大影响。对单粒子翻转数据做了去除南大西洋异常区影响的处理,通过分析新数据与太阳黑子数和太阳质子事件之间的关系,发现500km和700km轨道上的单粒子翻转与太阳黑子数之间得到的最大正相关系数与之前相比普遍获得了提高,对应延迟时间普遍变长,太阳质子事件对700km、和1100km轨道上仪器的单粒子翻转影响表征比之前更加明显,进一步证实了太阳活动长期变化与单粒子翻转之间存在的联系。故得出结论,由于南大西洋异常区的干扰,减弱了太阳活动长期变化对单粒子翻转影响的现象表征。本文是国内首次通过大量在轨实测数据分析太阳活动变化对单粒子效应影响的研究,希望能够借此为祖国航天事业抗辐射加固技术的发展带来帮助。

关键词：单粒子效应单粒子翻转太阳活动周期太阳质子事件南大西洋异常区

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扭转冲击影响PDC钻头粘滑振动的机理研究

扭转冲击影响PDC钻头粘滑振动的机理研究

作者：刘鹏飞中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

在钻井工程中,PDC钻头常常出现粘滑振动,导致钻头的过早失效,因此,抑制PDC钻头粘滑振动是重要研究方向。现场应用表明,扭转冲击钻井技术与装备能有效抑制PDC钻头的粘滑现象,能够有效提高钻速,保护钻头和钻具。然而,其抑制PDC钻头粘滑振... 详细信息

在钻井工程中,PDC钻头常常出现粘滑振动,导致钻头的过早失效,因此,抑制PDC钻头粘滑振动是重要研究方向。现场应用表明,扭转冲击钻井技术与装备能有效抑制PDC钻头的粘滑现象,能够有效提高钻速,保护钻头和钻具。然而,其抑制PDC钻头粘滑振动的机理并不清楚,为进一步拓展扭转冲击钻井技术在现场的应用,对扭转冲击影响钻头粘滑振动的机理进行研究。首先,对PDC钻头粘滑振动的机理进行分析,建立了扭转冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响的理论模型,并进行理论计算,结果表明:(1)随着冲击力的增大,钻头的速度波动逐渐降低,冲击载荷越大,对钻头的粘滑振动抑制效果越好;(2)随着冲击力的增大,钻头的速度波动呈现先降低后增大的趋势,存在一个最优值使得冲击载荷对钻头的粘滑振动抑制效果最好。其次,通过实验研究了在扭转冲击作用下的PDC齿与岩石摩擦接触状态,得到冲击载荷对PDC齿与岩石的摩擦接触状态的影响规律,分析了冲击力、冲击频率对PDC粘滑振动的影响。实验结果表明:(1)随着冲击载荷的增大,冲击对粘滑振动的抑制效果呈现增大趋势;(2)随着振动频率的增加,冲击对粘滑振动的抑制效果呈现先减小,后增大的趋势,再呈减小的趋势;(3)随着接触面尺寸的增大,冲击对粘滑振动的影响效果呈现先增大后减小的趋势,并且存在最优值。然后,通过数值模拟研究了扭转冲击对PDC钻头的粘滑振动的影响规律。分析了不同冲击力幅值、冲击频率对PDC钻头的粘滑振动的影响。研究结果表明:扭转冲击载荷作用下,PDC钻头粘滑振动现象得到有效抑制;并且扭转冲击力幅值和冲击频率存在最优值,使PDC钻头的粘滑振动的抑制效果达到最好。本文建立了扭转冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响的数学模型,完成扭转冲击影响PDC钻头粘滑振动的实验研究,并且完成了扭转冲击影响PDC钻头粘滑振动的数值模拟研究,揭示了扭转冲击影响PDC钻头粘滑振动的机理。研究结果表明,扭转冲击可以有效抑制PDC钻头粘滑振动,为扭转冲击钻井技术在现场的应用提供可靠的参考。

关键词：扭转冲击 PDC钻头粘滑振动影响机理

单分散中空碳球的制备及其在DMFCs中的应用研究

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单分散中空碳球的制备及其在DMFCs中的应用研究

作者：刘鹏程湘潭大学

学位级别：硕士

直接燃料甲醇电池(DMFCs)由于具有燃料甲醇来源丰富、绿色环保等优点而成为当前研究的热点。中空碳球(HCSs)尤其是单分散中空碳球，因为其具有比表面积高、密度低、热稳定性及化学稳定性好等优异性能，在催化和吸附等领域展现出了巨大... 详细信息

直接燃料甲醇电池(DMFCs)由于具有燃料甲醇来源丰富、绿色环保等优点而成为当前研究的热点。中空碳球(HCSs)尤其是单分散中空碳球，因为其具有比表面积高、密度低、热稳定性及化学稳定性好等优异性能，在催化和吸附等领域展现出了巨大的应用潜力。PtRu双金属催化剂是目前公认的最佳甲醇电氧化催化剂，因此单分散中空碳球结合PtRu双金属催化剂对克服当前DMFCs催化剂成本高、活性低等缺点具有积极意义。基于此，本论文开展了以单分散中空碳球为载体的PtRu负载型催化剂的研究。主要研究工作有以下几方面： (1)通过经典乳液聚合法合成了粒径大小约为200±20nm的聚苯乙烯(PS)乳胶粒，然后以它为模板，通过水热法在其表面包覆酚醛树脂(PF)，制备得粒径大小约为400nm的PS@PF复合球，接着采用st ber法制备得PS@PF@SiO，然后利用SiO的限域作用对PS@PF复合球进行高温碳化，碳化后除去SiO便制得单分散中空碳球。TEM表征表明中空碳球的粒径大小约为390±10nm;BET表征表明中空碳球的比表面积为226.6m2g1。 (2)以已制备的单分散中空碳球为载体，NaBH4为还原剂，采用浸渍还原法制备得一系列PtRu双金属负载催化剂(PtRu/HCSs)，PtRu负载量分别为11.00wt%、15.75wt%及19.52wt%。采用XRD、TEM对它们的结构和形貌进行了表征。结果表明，所制得的一系列PtRu/HCSs上的PtRu颗粒粒径分布较窄，其平均大小约在2nm之间。 (3)采用循环伏安法、电化学交流阻抗法、计时电流法研究了所制备的一系列PtRu/HCSs催化剂电化学氧化甲醇的活性。结果表明，当PtRu负载量为15.75wt%时，制备的PtRu/HCSs催化剂(PtRu/HCS-2)具有最高的电化学氧化甲醇活性，其电氧化甲醇电流为650.01mAmg–1Pt;且催化剂的稳定性最佳。

关键词：中空碳球模板法 PtRu/HCSs 直接甲醇燃料电池

智能变电站中性点非有效接地系统网络化保护技术研究

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智能变电站中性点非有效接地系统网络化保护技术研究

作者：刘鹏飞中国矿业大学

学位级别：硕士

中性点非有效接地系统中单相接地故障概率最高,其故障识别和判定是配电网继电保护中迫切需要解决的问题;配电网中母线保护往往采用相邻元件后备过流保护实现,速动性较差。本文采用智能变电站技术,接地保护和母线保护通过网络进行信息共... 详细信息

中性点非有效接地系统中单相接地故障概率最高,其故障识别和判定是配电网继电保护中迫切需要解决的问题;配电网中母线保护往往采用相邻元件后备过流保护实现,速动性较差。本文采用智能变电站技术,接地保护和母线保护通过网络进行信息共享和交互,利用多判据多信息融合的方式判别故障,协同实现保护功能。本文对智能变电站标准化信息传输技术进行了探讨,采用GOOSE通信机制实现网络化保护;对网络化保护的功能优势进行了详细的阐述,并针对中性点非有效接地系统,设计线路单相接地故障和母线故障的网络化保护实现方案。针对中性点非有效接地系统的接地特征,采用零序全电流功率方向原理实现故障识别;为了提高故障识别和判定准确率,将多种基于稳态参量的保护原理进行融合和优势互补,构建故障相位和幅值识别矩阵,并设计故障容错算法,实现网络化综合判据单相接地保护。采用MATLAB/Simulink搭建单相接地保护模块,仿真证明网络化综合判据接地保护故障识别准确,容错性强。基于功率方向母线保护原理,构造中性点非有效接地系统母线相间短路保护启动判据和功率方向识别逻辑。通过GOOSE网络共享各间隔功率方向信息和预判结果,构造网络化母线保护故障识别和容错方案。采用MATLAB/Simulink搭建母线保护模块,仿真证明网络化方向式母线保护的故障定位准确,容错性强,速动性高。采用OPNET网络仿真软件搭建智能变电站通信网络模型,验证网络化保护在故障情况下的通信实时性,并分析不同因素对网络通信实时性的影响。仿真证明在通信网络优化配置的情况下,网络化保护具有较好的保护实时性。

关键词：智能变电站 GOOSE 接地保护母线保护 OPNET

38CrMoAl钢表面同步预热高速激光熔覆Ni60涂层裂纹与性能研究

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38CrMoAl钢表面同步预热高速激光熔覆Ni60涂层裂纹与性能研究

作者：刘鹏飞贵州大学

学位级别：硕士

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中国股市动量交易策略的有效性研究

中国股市动量交易策略的有效性研究

作者：刘鹏飞湘潭大学

学位级别：硕士

本文的研究目的在于了解在以月度为时间期限的情况下，动量策略在中国股市应用的有效性。论文首先回顾了金融理论的发展脉络。这包括金融市场的两个基石：有效资本假说和CAPM模型。接着论述了金融市场的一些异象，这包括账面与市值比... 详细信息

本文的研究目的在于了解在以月度为时间期限的情况下，动量策略在中国股市应用的有效性。论文首先回顾了金融理论的发展脉络。这包括金融市场的两个基石：有效资本假说和CAPM模型。接着论述了金融市场的一些异象，这包括账面与市值比、规模效应、市盈率、反转效应和日立效应等。本文在前人研究的基础上考察了以月度为时间期限的情况下，形成期为1、3、6、9和12个月，持有期为1至12个月共计60个动量策略的有效性。研究发现策略（9，9）能过获得显著的动量利润。其年化的收益率为1.81%。而且，这个收益率在1%的水平上显著。这个收益率并不是一个足够大的收益率。由此可以得出结论，动量策略在中国的股票市场效果不大。但是，通过本文的分析，发现中国的股票市场在研究的不同形成期持有期组合内呈现出较强的反转现象。反转效应表现最明显的是输家组合。随着持有期的延长，反转的收益逐渐下降。接下来本文考察了研究样本十分位组合的特征和动量利润分解。在考察动量效应与风险、交易量、交易金额和流通市值的关系时，本文发现不同的组合表现出不同的特征。每种因素都能对动量策略具有一定的解释作用。

关键词：中国股市动量策略