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Ir基合成氨催化剂的理论设计

Ir基合成氨催化剂的理论设计

作者：席蒙慧西安工业大学

学位级别：硕士

氨（NH3）在现代农业和工业中扮演者不可或缺的角色,可用于合成农业肥料和工业化学品以及被视为重要的无碳能源载体等。目前,全球大部分氨气生产都依赖于工业化的Haber-Bosch工艺,需要在高温高压的条件来激活惰性氮气分子并促进反应速率... 详细信息

氨（NH3）在现代农业和工业中扮演者不可或缺的角色,可用于合成农业肥料和工业化学品以及被视为重要的无碳能源载体等。目前,全球大部分氨气生产都依赖于工业化的Haber-Bosch工艺,需要在高温高压的条件来激活惰性氮气分子并促进反应速率,然而,该过程消耗大量的化石燃料和排放了很多的二氧化碳,对环境造成了严重的污染,背离了当今社会对“碳达峰、碳中和”目标的追求。因此,迫切需要开发一种更加清洁、环保的合成氨方法来缓解人类引起的气候变化和能源危机。近年来,电催化合成氨（Nitrogen Reduction Reaction,NRR）由于环境友好和节能的特性而备受关注,可利用空气中大量的氮气和丰富的水资源作为反应物,由太阳能、潮汐能和风能等可再生能源提供动力实现合成氨,因此被视为替代Haber-Bosch过程的可持续战略。电催化合成氨存在潜在优势,但面临挑战:过高的过电位、较低的法拉第效率、氨产率以及N2分子很难直接解离,这些因素限制了其在大规模工业应用中的推广。因此,研发高选择性、高耐久性的氮还原反应（NRR）电催化剂至关重要。贵金属材料被证明在环境条件下具有良好的催化性能,在电催化剂领域备受关注。本文以Ir基材料为研究对象,利用理论计算深入探究了其在催化N2合成氨过程中的机制,旨在筛选出具有高效率的催化剂。其内容主要分为以下几个方面:（1）利用密度泛函理论（DFT）研究了N2分子在Ir（100）和Ir（110）表面的吸附和解离过程。这两个过程是催化反应中至关重要的关键步骤,对于探究催化剂的活性和选择性具有重要意义。通过分析吸附能、反应势垒和最佳吸附位点等特性,研究确定了空心（H）位点是N2的有利解离位点。研究表明,Ir（100）表面上的N2解离势垒为0.87 e V,而在Ir（110）表面上的解离势垒为1.12 e V。这表明与Ir（110）相比,Ir（100）更有潜力成为高效的N2解离催化剂。这是由于N2在Ir（100）表面H位点上的吸附能（-0.48 e V）明显高于在Ir（110）上的吸附能（-0.22 e V）,从而导致了Ir（100）和Ir（110）上不同的解离机制。Ir（100）可以直接在H位上解离N2,而Ir（110）则需要首先通过桥位捕获N2,然后再将吸附的N2转移到H位上,这将大大降低N2的解离反应活性。此外,解离出的*N原子在Ir（100）上的后续质子化过程在348K时都是放热的,这表明当温度高于348K时,氨的合成可以自发进行。这些结果为后续氨合成提供了合理的设计方案。（2）为了进一步提高贵金属Ir的利用效率并优化催化性能,掺杂是一种新的途径。采用这种方法可有效降低贵金属Ir的使用量,同时增强催化剂的活性和选择性。利用DFT的计算方法设计了一系列掺杂在Ir（100）表面(TM@Ir（100）)的含4d/5d过渡金属（TM=Nb-Au）原子的电催化剂。结果表明,TM原子的掺杂调控了Ir（100）的电子结构,促进了N2与TM@Ir（100）(TM=Nb、Mo、Re、Os和Ir)之间的电荷转移,激活了N≡N键,进一步提高NRR催化性能。研究发现Re@Ir（100）(0.782 e V)和Os@Ir（100）(0.761 e V)都比起纯Ir（100）表面N2解离能垒低,发现了Re@Ir（100）、Os@Ir（100）和Ir（100）催化剂具有良好的氨选择性和NRR活性,尤其是Os@Ir（100）极限电势极低,仅为-0.14 V,并且通过对比还发现这五种电催化剂的解离能垒与极限电势存在一定的线性关系。（3）单原子催化剂（SACs）因其较高的催化效率和金属利用率最大化而备受关注,但需要支撑载体来保持其热力学和化学稳定性。基于此,设计了基于C3N基底的单原子催化剂,经过对NRR候选催化剂的筛选,确定Ir@C3N为表现出较高活性的电催化剂,而较好的远端机制的最小限制电位为-0.74 V。此外,通过对C3N基底引入B杂原子,发现Ir-B@C3N单原子催化剂更可以有效提高电子转移效率,显著提高NRR过程中中间吸附物的稳定性,且最小限制电位为-0.52 V,明显表明了基底掺杂改性可以提高NRR活性的一种有效方法。这项工作有助于开发更有效的基于Ir的SACs,通过对相同的单原子催化剂改变底物效应来还原N2。（4）人们对碳、氮化合物和硼的化合物产生了极大的兴趣,因为它们具有出色的热性能和可调控的半导体特性。其中BC3N2与石墨烯等其他二维材料相比,每个六边形原始单胞比他们多一个电子。于是研究了Ir原子诱导的BC3N2基底的N缺陷的形成与修复过程,利用氮还原反应对缺陷进行了有效地利用,发现Ir原子向基底与之成键的N原子转移电子导致表面的N-C键之间的相互作用减弱,N原子更加活跃,突出于原来的位置,而且对突出的N原子的

关键词：密度泛函理论 Ir基材料二维材料氮还原合成氨单原子催化剂

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冀东金矿床成矿地质条件与成矿规律分析

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第5期 0108-0111页

作者：苑永健赵蓓蓓河北省地质矿产勘查开发局第五地质大队河北唐山063000

为进一步探究金矿床成矿地质条件与规律特征,针对已有研究普遍存在着矿床成因争议问题未得到有效解决、缺乏对矿床构造特征的研究,以及部分观点年代较为久远等问题,文章以冀东地区某金矿床为研究案例,结合已有勘查资料,对该矿床中金矿... 详细信息

为进一步探究金矿床成矿地质条件与规律特征,针对已有研究普遍存在着矿床成因争议问题未得到有效解决、缺乏对矿床构造特征的研究,以及部分观点年代较为久远等问题,文章以冀东地区某金矿床为研究案例,结合已有勘查资料,对该矿床中金矿资源的成矿地质条件与成矿规律进行较为全面的分析,根据分析结果确定了该矿床内金矿的形成原因和时空分布规律等多类型因素,以期为后续的金矿开采作业提供指导。

关键词：金矿床成矿地质条件成矿规律

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光绪《永年县志》整理与研究

光绪《永年县志》整理与研究

作者：席培华河北大学

学位级别：硕士

2016年,随着河北省邯郸市行政区划的变更,永年撤县为区。在新的发展阶段,更需要永年理清历史、文化发展的脉络,而地方志作为全面记载一片地方地理人文的史料,在其中扮演着重要的角色,因而对于永年地方志的研究便有着不可替代的价值。综... 详细信息

2016年,随着河北省邯郸市行政区划的变更,永年撤县为区。在新的发展阶段,更需要永年理清历史、文化发展的脉络,而地方志作为全面记载一片地方地理人文的史料,在其中扮演着重要的角色,因而对于永年地方志的研究便有着不可替代的价值。综合考量永年现存的明崇祯十四年《永年县志》、清康熙十一年《永年县志》、清乾隆二十二年《永年县志》与清光绪三年《永年县志》四部县志,其中夏诒钰主持编纂的光绪《永年县志》成书年代更晚,内容较之前三部志书更加完善,具有更加重要的文献价值。但是目前学界并没有对其开展系统的研究,本文选取光绪《永年县志》为研究对象,旨在填补这一空白,为后续的研究提供一些参考,也期望能为永年的发展尽一点绵薄之力。本文第一章首先介绍了本研究的背景、意义、研究现状以及所用到的研究方法和本文的创新点。第二章对永年的概况与沿革等进行了介绍,并依据年代顺序理清了永年的志书史。第三章对光绪《永年县志》的编纂人员、成书背景与过程进行介绍。第四章通过整理,从体例、内容、引用书目以及按语信息方面分别对该书进行了详细的阐述。第五章将该书与前三部旧《永年县志》从体例与内容上进行对比,通过对比发现光绪《永年县志》的特点。第六章通过笔者的分析与整理,总结出光绪《永年县志》的价值与其存在的不足之处,包括内容上的不足与文字上的错误。光绪《永年县志》是永年古志中的集大成者,具有详实的历史沿革、地理信息、名人轶事、风土人情等内容的记载。通过系统研究光绪《永年县志》,可以了解当时永年地区的情况,丰厚永年的文化底蕴,进而助推永年的经济社会发展。

关键词：光绪《永年县志》《永年县志》价值地方志

朱迪斯·巴特勒脆危生命视角下的文艺伦理思想研究

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朱迪斯·巴特勒脆危生命视角下的文艺伦理思想研究

作者：席晓悦河北大学

学位级别：硕士

朱迪斯·巴特勒的理论发展过程与学术界“伦理转向”的趋势相互交织,在经历了“9·11”恐怖袭击事件之后,其研究重心逐渐从操演理论转向伦理学。巴特勒在其理论视域中始终对身体政治保持高度关注,她提出“脆危特质”概念作为身体的本质... 详细信息

朱迪斯·巴特勒的理论发展过程与学术界“伦理转向”的趋势相互交织,在经历了“9·11”恐怖袭击事件之后,其研究重心逐渐从操演理论转向伦理学。巴特勒在其理论视域中始终对身体政治保持高度关注,她提出“脆危特质”概念作为身体的本质特征,构成其新型身体本体论的基石。“脆危处境”则描述了脆危特质在不同群体间的差异性分布,阐明那些不被承认、被排除在框架外的群体更易遭遇迫害与摧残的事实。巴特勒文艺伦理思想的核心在于探讨自我与他者之间的关系性,她认为由于主体的“绽出”性质,主体外延的无限延伸致使个人与公共之间的界限变得模糊不清,进而可能滋生规范暴力,因此主体应为其自主性的行使承担相应责任。巴特勒对《安提戈涅》的文学批评是其文艺伦理思想的重要源泉,安提戈涅所呈现的“类人”文学形象,揭示了自身复杂而混乱的伦理身份在履行伦理义务时所面临的困境,促使巴特勒深入思考人伦关系、个体与公共利益的冲突与平衡等核心问题。巴特勒从身体脆危特质的视角,对抒情伦理问题进行深入探讨,涉及抒情诗歌与诉求、新闻媒体与他者“面孔”、虐囚摄影伦理三个方面,她能敏锐观察到他者在传达伦理要求时可能会遇到的阻碍,于是她主张用“身体集会”表达伦理诉求,批判权力框架下的哀悼禁令与忧郁主体,关注那些无法引起同情和尚未完成哀悼的生命,同时强调虐囚摄影行为所引发的情动过程和伦理回应。从个人与群体的脆危处境出发,巴特勒从叙事伦理的角度,剖析自我与他者之间的伦理联系,并认为这种联系并非自愿形成,而是带有一定的强制性。巴特勒在巴勒斯坦诗人与犹太作家的文学作品中发现了以流亡和共存为鲜明特征的理想生活模式,她试图突破诗歌语言的时态局限,通过描绘流亡的可能性,在小说中利用话语取代记忆,唤起人们的伦理责任感,进而推动全人类共居的伦理愿景。

关键词：朱迪斯·巴特勒伦理转向脆危特质脆危处境伦理未来

子女数量、子女性别对老年人养老方式选择的影响研究

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子女数量、子女性别对老年人养老方式选择的影响研究

作者：席新蕾河北经贸大学

学位级别：硕士

本研究采用2018年中国老年社会追踪调查数据(China Longitudinal Aging Social Survey,CLASS),以代际支持理论、福利多元主义理论和补偿性消费理论作为理论框架,探究子女数量、子女性别对老年人养老方式选择的影响。子女数量从健在子女... 详细信息

本研究采用2018年中国老年社会追踪调查数据(China Longitudinal Aging Social Survey,CLASS),以代际支持理论、福利多元主义理论和补偿性消费理论作为理论框架,探究子女数量、子女性别对老年人养老方式选择的影响。子女数量从健在子女数量、是否是独生子女两个方面来测量;子女性别通过是否有儿子来测量;代际支持主要指子女向父母提供的支持,包括子女经济支持和子女精神支持两个维度;老年人的养老方式主要是从养老地点来进行分析,分为在家养老、子女家养老和机构养老。首先利用SPSS软件进行数据的描述性分析和相关性分析;其次通过无序多分类logistic回归来分析子女数量、子女性别对老年人养老方式选择的影响;再次,通过逐步回归法和乘积分布法两种方法进行中介效应的分析和检验以及调节效应的检验,进一步从城乡和年龄两个方面进行样本的异质性分析并进行稳健性检验,最后得出研究结论提出相关对策。研究发现:老年人的养老方式选择在不同的群体之间差异性显著。第一,子女数量对老年人的养老方式选择存在显著影响。随着子女数量的增多,老年人更愿意选择子女家养老或在家养老;子女性别对老年人的养老方式存在显著影响。在全样本和非独生子女家庭中,与没有儿子的老年人相比,有儿子的老年人倾向于选择子女家养老或在家养老;而在独生子女家庭中,有无儿子对老年人的养老方式选择无显著差异。第二,子女经济支持在子女数量、子女性别对老年人的养老方式选择中起遮掩作用;子女精神支持在子女数量、子女性别对老年人的养老方式选择中起到部分中介作用。第三,经济支持在精神支持对老年人的养老方式选择中起到调节作用,当子女提供的精神支持不足时,可以通过子女提供较多的经济支持进行一定程度的弥补。第四,子女数量和子女性别对农村户籍老年人的养老方式选择存在显著差异,老年人更愿意选择子女家养老或在家养老,但对城镇户籍老年人无显著差异;子女数量和子女性别对低龄和中龄老年人养老方式选择存在显著差异,老年人更愿意选择子女家养老或在家养老,但对高龄老年人的养老方式选择无显著差异。基于上述研究分析,本文提出如下政策建议:第一,继续推行三胎生育支持政策、完善生育相关的优惠措施,提高家庭养老的能力;第二、完善相关法律法规,为独生子女养老提供政策支持;第三、完善社会保障制度,缩小城乡之间在养老保障上的差距,构建合理有效养老服务体系。第四、根据老年人养老方式选择促进多元化养老方式的发展,提升机构养老的人性化服务质量和老年人满意度,推进精准化养老;第五、加强家庭中家教和家风的建设以及亲代和子代之间的情感交流,保持良好的代际关系,从而使子女代际支持的质量得到提高;第六、构建智慧养老保障通道。

关键词：养老方式子女数量子女性别代际支持

基于深度学习的复杂地层钻孔图像岩体结构面识别方法

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1136-1146页

作者：吴金吴顺川王焘席雅允北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 自然资源部高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室昆明650093 云南省高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室昆明650093

基于钻孔电视图像的结构面调查是一种应用广泛的勘测方法,可为岩体质量评价和工程设计提供基础数据支撑。然而,复杂地层中结构面形态各异,宽度差异大且对比度低,传统算法难以准确完整地识别。为此,该文提出一种基于改进的U-Net网络模型... 详细信息

基于钻孔电视图像的结构面调查是一种应用广泛的勘测方法,可为岩体质量评价和工程设计提供基础数据支撑。然而,复杂地层中结构面形态各异,宽度差异大且对比度低,传统算法难以准确完整地识别。为此,该文提出一种基于改进的U-Net网络模型的钻孔电视图像结构面识别方法。首先,采用更深层次的编码解码网络结构,处理对比度低导致的结构面局部断裂问题,并结合通道注意力机制和残差模块提高编码阶段各层级对结构面特征的提取能力。其次,在较低层级跳跃连接中引入多尺度空间注意力模块,提高对复杂形态结构面处理能力,丰富编码层结构面语义特征;同时,通道注意力也被用于充分融合来自编码层和解码层的多通道结构面信息。然后,通过利用与地质作用下地层变形类似的透视变形等方式扩增钻孔图像数据,并结合焦点损失和Dice损失进行联合训练,以减轻图像数据不平衡问题,增强网络泛化能力。最后,将同一钻孔图像作为训练集,邻近钻孔图像作为测试集进行消融和对比实验。结果表明,相比于已有相关网络模型,该文所提方法能更有效地针对复杂地层钻孔图像,较准确、完整地识别各类岩体结构面,精确率和召回率均超过77.00%,比改进前的U-Net网络分割效果分别提高了7.96%和14.99%。该文方法可为现场结构面钻孔调查以及岩体质量评价提供技术支撑。

关键词：钻孔图像结构面识别深度学习 U-Net神经网络注意力机制