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铜改性TiO_(2)/碳纤维膜光热协同催化H_(2)O_(2)脱除燃煤烟气中NO性能

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2099-2114页

作者：杨娟冷冲冲张鸽单启月丰之翔河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NO_(x)),太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径,但单一光催化脱硝效率有限,为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除,亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢... 详细信息

燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NO_(x)),太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径,但单一光催化脱硝效率有限,为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除,亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢气还原处理制备了富含氧空位的TiO_(2)纳米片(Defective TiO_(2),D-TiO_(2))后,利用液相浸渍法将铜氧化物(CuO_(x))负载至D-TiO_(2)表面,制得复合样品CuO_(x)/D-TiO_(2)。利用透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、室温电子顺磁共振(EPR)及紫外-可见漫反射光谱等表征技术对复合催化剂的微观组成和能带结构进行测定分析,结果表明,负载的铜物种为混合价态CuO_(x),CuO_(x)改性未影响D-TiO_(2)的微观形貌,但可使D-TiO_(2)的导带电势负移,增强光生电子的还原能力。以CuO_(x)/D-TiO_(2)作为活化H_(2)O_(2)的催化剂,在模拟太阳光照射下考察CuO_(x)负载量对NO脱除率的影响,并以性能最佳的5%CuO_(x)/D-TiO_(2)为光催化剂,研究模拟烟气流速和NO初始体积分数对脱硝活性的影响。基于密度泛函理论的DFT计算结果表明,氧空位有利于NO吸附与活化,光电化学和EPR测试结果表明,复合CuO_(x)不仅增强了D-TiO_(2)的光生电荷分离效率,同时CuO_(x)作为H_(2)O_(2)分解产生·OH的活性位点,起到了助催化剂的关键作用。自由基猝灭实验结果表明,表面·OH是NO光氧化脱除的主要活性自由基,助催化剂CuO_(x)和氧空位的协同作用使NO脱除率由TiO_(2)的15.1%提升至5%CuO_(x)/D-TiO_(2)的63.8%。同时,将5%CuO_(x)/D-TiO_(2)固载至改性碳纤维(MCF)表面构筑了整体式催化剂CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF,MCF载体的光热效应可将吸收的近红外光转化为热,使CuO_(x)/D-TiO_(2)表面产生局部温升,有效加速光电子界面传输与H_(2)O_(2)分解反应动力学,进一步提升NO脱除率达95.2%。此外,NO光氧化脱除的主要产物是可用于生产氮肥的NO_(3)^(-),副产物NO_(2)的质量浓度仅为4.7 mg/m^(3),NO_(2)与残余NO质量浓度均远低于燃煤锅炉NO_(x)质量浓度不超过50 mg/m^(3)的超低排放标准,且该整体式催化剂可在连续操作的工况下净化烟气中高浓度NO。基于CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF的光热协同催化体系在实际工业烟气脱硝与氮资源化利用领域具有良好的应用前景。

关键词： NO氧化脱除光热协同催化氧空位 CuO_(x) 整体式催化剂

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Z型异质结AgS/AgVO可见光催化转化低浓度瓦斯制甲醇性能研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：杨娟单启月戴俊张鸽丰之翔煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南理工大学安全科学与工程学院

因缺乏合理有效的利用途径，大量低浓度瓦斯(CCH4< 30%)被直接排放，研究开发低浓度瓦斯高值转化利用方法和技术对保障煤矿安全生产与减缓温室效应具有重要意义，也是实现我国“双碳”战略目标必不可缺少的部分。以低浓度瓦斯为碳源制... 详细信息

因缺乏合理有效的利用途径，大量低浓度瓦斯(CCH4单斜相，原位复合的Ag2S呈纳米颗粒形态，其平均粒径为60 nm，且Ag2S颗粒均匀分布于AgVO3纤维表面。与单一AgVO3和Ag2S相比，复合材料Ag2S/AgVO3具有更强的光吸收性能，AgVO3的带隙能、价带与导带电势分别为2.08 eV、2.21 V和0.13 V，Ag2S的带隙能、价带与导带电势分别为0.91 eV、0.34 V和-0.57 V。与AgVO3相比，复合催化剂Ag2S/AgVO3具有显著增强的瓦斯转化性能，可见光照射1 h最优催化剂20% Ag2S/AgVO3的甲烷转化和甲醇产生量为3.10 mmol/g和2.45 mmol/g，分别为单一AgVO3的1.72倍与2.63倍，且其甲醇选择性高达78.9%；6次循环试验结果表明Ag2S/AgVO3具有优异的催化稳定性。能带结构分析与EPR测试结果表明Ag2S/AgVO3异质结遵循Z型电荷迁移机制，这不仅增强了光生电荷的空间分离，同时使其具有较强的氧化/还原能力，显著提升低浓度瓦斯定向转化制取甲醇的催化性能，为低浓度瓦斯低碳高效利用提供新思路。

关键词：低浓度瓦斯甲醇可见光催化 Z型异质结复合催化剂

铜改性TiO/碳纤维膜光热协同催化HO脱除燃煤烟气中NO性能研究

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煤炭学报 2023年

作者：杨娟冷冲冲张鸽单启月丰之翔煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南理工大学安全科学与工程学院

燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NOx)，太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径，但单一光催化脱硝效率有限，为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除，亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合... 详细信息

燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NOx)，太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径，但单一光催化脱硝效率有限，为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除，亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢气还原处理首先制备了富含氧空位的TiO2纳米片(Defective TiO2，D-TiO2)，之后利用液相浸渍法将铜氧化物(CuOx)负载至D-TiO2表面，制得了复合样品CuOx/D-TiO2。利用透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、室温电子顺磁共振(EPR)及紫外-可见漫反射光谱等表征技术对复合催化剂的微观组成和能带结构进行了测定分析，结果表明负载的铜物种为混合价态CuOx，CuOx改性未影响D-TiO2的微观形貌，但可使D-TiO2的导带电势负移，增强光生电子的还原能力。以CuOx/D-TiO2为活化H2O2的催化剂，在模拟太阳光照射下考察了CuOx负载量对NO脱除率的影响，并以性能最佳的5% CuOx/D-TiO2为光催化剂，研究了模拟烟气流速和NO初始浓度对脱硝活性的影响。基于密度泛函理论的DFT计算结果表明氧空位有利于NO吸附与活化，光电化学和EPR测试结果表明复合CuOx不仅增强了D-TiO2的光生电荷分离效率，同时CuOx作为H2O2分解产生·OH的活性位点，起到了助催化剂的关键作用，自由基猝灭实验结果表明表面·OH是NO光氧化脱除的主要活性自由基，助催化剂CuOx和氧空位的协同作用使NO脱除率由TiO2的15.1%提升至5% CuOx/D-TiO2的63.8%。同时，将5% CuOx/D-TiO2固载至改性碳纤维(MCF)表面构筑了整体式催化剂CuOx/D-TiO2/MCF，MCF载体的光热效应可将吸收的近红外光转化为热，使CuOx/D-TiO2表面产生局部温升，有效加速光电子界面传输与H2O2分解反应动力学，进一步提升NO脱除率达95.2%。此外，NO光氧化脱除的主要产物是可用于生产氮肥的NO3-，副产物NO2的浓度仅为4.7 mg/m3，NO2与残余NO浓度均远低于燃煤锅炉NOx浓度不超过50 mg/m3的超低排放标准，且该整体式催化剂可在连续操作的工况下净化烟气中高浓度NO，上述结果均表明基于CuOx/D-TiO2/MCF的光热协同催化体系在实际工业烟气脱硝与氮资源化利用领域具有良好的应用前景。

关键词：光热协同催化 NO氧化脱除氧空位 CuO 整体式催化剂

在(p,N)-策略控制下双阈值(m,N)-策略的M/G/1排队分析

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运筹学学报(中英文) 2024年

作者：佘启月唐应辉余玅妙魏瑛源四川师范大学数学科学学院河西学院数学与统计学院

本文考虑在随机(p,N)-策略控制下一个双阈值(m,N)-策略的M/G/1排队系统,利用一个直观的全概率分解方法,并结合更新过程理论和拉普拉斯变换工具,详细分析了从任意初始状态出发的系统队长的瞬态分布,得到队长瞬态分布关于时间t的拉普拉斯... 详细信息

本文考虑在随机(p,N)-策略控制下一个双阈值(m,N)-策略的M/G/1排队系统,利用一个直观的全概率分解方法,并结合更新过程理论和拉普拉斯变换工具,详细分析了从任意初始状态出发的系统队长的瞬态分布,得到队长瞬态分布关于时间t的拉普拉斯变换表达式。通过使用洛必达法则,直接计算获得了队长稳态分布的递推表达式,进而获得稳态队长分布的概率母函数和平均队长的表达式,并讨论了一些特殊情形。最后通过数值计算讨论了系统容量的优化设计问题。

关键词：随机(p,N)-策略双阈值(m,N)-策略全概率分解队长分布系统容量的优化设计

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基于超材料的可调谐三信道太赫兹分波器设计

中国激光 2024年

作者：马勇郑佐月黎人溥郭晓越张振郭俊启重庆邮电大学光电工程学院

太赫兹波与超材料表面结构发生电磁响应，特定频率的电磁波发生反射与透射。本文利用VO2的相变特性，提出了一种基于超材料的可调谐三信道太赫兹分波器。通过采用Drude模型，分析其在两种状态下的仿真S参数曲线、等效参数曲线和群延迟... 详细信息

太赫兹波与超材料表面结构发生电磁响应，特定频率的电磁波发生反射与透射。本文利用VO2的相变特性，提出了一种基于超材料的可调谐三信道太赫兹分波器。通过采用Drude模型，分析其在两种状态下的仿真S参数曲线、等效参数曲线和群延迟曲线，以及研究分波器的工作机理。实现将0.30THz、0.46THz、0.50THz处于通信窗口的太赫兹波分离，分波器的隔离度均大于22dB，插入损耗均小于0.40dB，群延迟低且性能指标受参数变化的影响较小，满足工作性能的设计要求。与传统的光子晶体和绝缘硅分波器相比，具有隔离度高、插入损耗低等特点，与超材料二信道分波器相比，提高了信道容量和实现信道可调谐功能。在太赫兹无线通信波分复用系统中实现多信道传输具有较好的应用前景。

关键词：太赫兹分波器超材料二氧化钒三信道

康复机器人具有速度决策的每步限时学习控制方法

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控制与决策 2024年第8期39卷 2679-2684页

作者：单芮孙平王硕玉沈阳工业大学人工智能学院高知工科大学智能机械系统工程学院

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型... 详细信息

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型,通过比较康复训练机器人当前的运动速度和训练者的实际步行速度,提出机器人运动速度的决策方法,从而使康复者在主动训练模式下实现人机速度协调运动;进一步,利用机器人决策的运动速度和动力学模型建立跟踪误差系统,提出有限学习时间的迭代控制方法,并基于Lyapunov理论验证跟踪误差系统的有限时间稳定性.仿真对比分析和实验结果表明,所提出的速度决策方法和跟踪控制方法能使人机系统协调地进行主动模式的康复训练.

关键词：康复步行训练机器人每步限时学习运动速度决策迭代学习控制人机速度协调主动康复训练

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文章类型：研究开发钢渣构筑Fe-CSH吸附溶液中Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)性能及机理

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化工进展 2024年

作者：单书月罗中秋周新涛尚波田鑫聪阎崔蓉昆明理工大学化学工程学院

以钢渣为原位源，在硅酸钠为活化剂合成多级孔结构的铁质水合硅酸钙（Fe-CSH），并将其作为吸附剂高效去除溶液中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等重金属。重点探究初始溶液pH、Fe-CSH投加量和溶液初始浓度对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)吸附性能... 详细信息

以钢渣为原位源，在硅酸钠为活化剂合成多级孔结构的铁质水合硅酸钙（Fe-CSH），并将其作为吸附剂高效去除溶液中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等重金属。重点探究初始溶液pH、Fe-CSH投加量和溶液初始浓度对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)吸附性能的影响，并通过吸附动力学、热力学以及XRD、FTIR、SEM、TEM、BET、XPS等手段对其吸附机理进行解析。结果表明，Fe-CSH对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附过程均符合拟二级动力学模型，对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型，而对Zn(Ⅱ)的吸附更符合Freundlich模型，去除容量分别为1546mg/g、483mg/g和369mg/g；通过物理吸附、离子交换、沉淀和配位络合等作用机制实现重金属Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的高效去除。本研究遵循“以废治废”环保理念，对利用固体废弃物合成吸附剂的资源化利用和污水净化处理都具有重要意义。

关键词：钢渣重金属铁质水合硅酸钙吸附性能吸附机理

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基于组合赋权的压裂作业人因失误概率研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 135-144页

作者：陈波庞茜月樊春明邓丽戴启平西南石油大学机电工程学院四川成都610500 中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司陕西宝鸡721002

压裂作业强度大,环境恶劣,长时间枯燥的作业容易诱发人因失误,造成事故,分析压裂现场人因可靠性对于提升压裂作业的安全和效率具有重要意义。在考虑压裂现场情境因素影响基础上,提出了一种组合赋权模糊人因可靠性分析方法,用以评估压裂... 详细信息

压裂作业强度大,环境恶劣,长时间枯燥的作业容易诱发人因失误,造成事故,分析压裂现场人因可靠性对于提升压裂作业的安全和效率具有重要意义。在考虑压裂现场情境因素影响基础上,提出了一种组合赋权模糊人因可靠性分析方法,用以评估压裂现场人因失误概率。首先,通过对压裂现场的调研分析,结合压裂作业情境环境特点,基于认知可靠性与失误分析方法(CREAM)建立了适用于评估压裂作业的一级共同绩效条件CPC 8个,二级CPC因子评估指标36个。其次,根据实际工况中各CPC对人的绩效可靠性的影响程度不同,提出以差异系数法确定线性组合系数,基于序关系法与熵权法对各项评估指标进行主客观线性组合赋权。最后,利用本文方法分析四川某页岩气压裂作业现场人因失误概率,结果表明,较一般模糊CREAM方法,在不同情境环境下,随着情境环境水平的下降,组合赋权模糊CREAM方法对CPC评价数据敏感度更高,人因失误概率增加,并且变化速率加快,这与现场实际工况一致,为压裂现场的人因可靠性分析和人因失误概率量化结果优化提供了参考。

关键词：压裂作业人因失误 CREAM 模糊理论组合赋权

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基于物候信息图谱的耕地种植模式遥感监测方法

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中国农业科学 2024年第4期57卷 663-678页

作者：陶建斌王昀张馨月姜启樾吴文斌华中师范大学城市与环境科学学院/地理过程分析与模拟湖北省重点实验室中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室

【目的】种植模式是作物种植的前后茬顺序的概括，反映耕地资源的利用方式和效率。本研究通过分析不同种植模式的物候特征，构建江汉平原地区的耕地物候信息图谱和种植模式谱，并实现该地区主要种植模式的提取。【方法】在地学信息图谱... 详细信息

【目的】种植模式是作物种植的前后茬顺序的概括，反映耕地资源的利用方式和效率。本研究通过分析不同种植模式的物候特征，构建江汉平原地区的耕地物候信息图谱和种植模式谱，并实现该地区主要种植模式的提取。【方法】在地学信息图谱理论支持下，根据农作物种植的先验知识和不同种植模式所表现的物候差异，将植被指数变化过程和耕地利用方式的空间差异进行图谱合一的表达，组成包含耕地不同利用方式的耕地物候信息图谱；以江汉平原地区的主要种植模式为例，将关键物候期植被指数的状态进行排列组合，建立植被指数状态到种植模式的信息重映射规则，并在此基础上根据农作物特有的物候知识进行物候特征挖掘，进行江汉平原地区种植模式谱的构建；进而利用朴素贝叶斯网络融合关键物候期影像和物候知识实现江汉平原种植模式的提取。采用基于知识概率编码的方法，对关键物候期的植被指数状态进行定量表达。【结果】构建了江汉平原地区的种植模式谱，发现江汉平原地区的种植模式谱由8种种植模式构成：春单季、夏单季、春夏双季、夏秋双季、双季稻、经济作物、鱼塘、苗木或撂荒。提出的种植模式谱及基于朴素贝叶斯网络的种植模式提取方法能够准确地提取出所有种植模式，并具有良好的精度和适用性。江汉平原地区在研究时段内呈现显著的夏秋双季扩张，以及春夏双季和夏单季减少的趋势。【结论】种植模式谱全面反映了江汉平原地区种植模式的总体特征，提升了耕地利用方式监测的准确度，丰富了耕地资源利用方式的内涵。本文方法得到的种植模式分布图可以作为作物制图的基础底图数据，也是种植强度制图的重要依据。

关键词：物候信息图谱种植模式种植模式谱贝叶斯网络江汉平原