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磷酸改性CeO_(2)纳米棒负载Pt催化剂催化丙烷燃烧性能的研究

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无机盐工业 2024年第1期56卷 141-148页

作者：金声势刘凯杰刘秋文张一波杨向光中国科学技术大学稀土学院安徽合肥230026 中国科学院赣江创新研究院江西赣州341000

机动车和石油化工等污染源排放造成的环境污染日益严重,其中以丙烷为代表的低碳烷烃结构稳定,难以实现低温完全氧化,亟需开发高效低碳烷烃低温催化氧化催化剂。以氧化铈纳米棒为载体,通过酸改性合成不同量磷酸改性的1%Pt/CeO_(2)-y POx... 详细信息

机动车和石油化工等污染源排放造成的环境污染日益严重,其中以丙烷为代表的低碳烷烃结构稳定,难以实现低温完全氧化,亟需开发高效低碳烷烃低温催化氧化催化剂。以氧化铈纳米棒为载体,通过酸改性合成不同量磷酸改性的1%Pt/CeO_(2)-y POx催化剂,发现磷酸改性之后丙烷催化燃烧T_(50)降低了60℃。通过XRD、TEM、EDS mapping等表征发现Pt和P均匀分布在氧化铈表面,且在磷酸改性和Pt负载过程后,氧化铈结构保持稳定。XPS和原位CO-DRIFTs表征结果表明磷酸改性之后,Pt在催化剂表面颗粒大小随磷酸改性程度增加而逐渐变大,并存在最优的Pt^(2+)和Pt^(4+)比,有利于丙烷在催化剂表面吸附和反应。H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD表征结果表明,磷酸改性之后,催化剂表面产生了大量的酸性位,而磷酸改性并未大幅降低催化剂的氧化还原能力,从而提高了铈基催化剂的丙烷燃烧活性。

关键词：铈基催化剂磷酸改性丙烷氧化贵金属稀土催化剂

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高比能快充型钠离子电池炭负极：进展与挑战

新型炭材料(中英文) 2024年

作者：黎璟泓张一波贾怡然杨晨旭褚悦张俊陶莹杨全红天津市先进碳与电化学储能重点实验室天津大学化工学院物质绿色创造与制造海河实验室钠坤碳源(天津)科技有限公司清华大学深圳国际研究生院天津大学福州国际研究院新加坡国立大学-天津大学联合学院

由于具有优异的快充与低温特性，并且钠元素资源丰富、成本低廉，钠离子电池成为下一代非资源限制型高效储能体系的首选。无定形炭材料是钠离子电池实用化进程的关键负极材料，具备较高首次库伦效率、低嵌钠平台、稳定性好等优点。然而... 详细信息

由于具有优异的快充与低温特性，并且钠元素资源丰富、成本低廉，钠离子电池成为下一代非资源限制型高效储能体系的首选。无定形炭材料是钠离子电池实用化进程的关键负极材料，具备较高首次库伦效率、低嵌钠平台、稳定性好等优点。然而，目前无定形炭负极存在平台储钠动力学差以及高平台容量与高平台电位无法兼得的问题，导致钠离子电池的快充性能、能量密度以及安全特性顾此失彼，严重制约了钠离子电池的产业化进程。本文聚焦制约钠离子电池碳负极发展的关键瓶颈，分析了无定形炭平台储钠各基元步骤的动力学行为，从电极-电解液界面和无定形炭微观结构调控两方面梳理了构建高比能快充型钠离子电池的工作进展，并探讨了影响平台储钠动力学与平台电位的关键要素，最后针对钠离子电池碳负极的发展方向与关键挑战进行了简要评述和展望，以期推动实用型钠离子电池碳负极材料的发展。

关键词：钠离子电池炭负极平台储钠动力学平台电位固态电解质界面

水滑石超级电容器电极材料层间距调控研究进展

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2162-2174页

作者：王晓亮高靖淞宋晓琦张一波潘奎王宏伟郭力歌李盼盼刘忆黄传辉杨绍斌辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁省地矿工程特种材料专业技术创新中心辽宁省矿物高值化与储能材料重点实验室徐州工程学院机电工程学院

水滑石具有二维层状结构和高理论比电容，在超级电容器电极材料领域崭露头角。通过调控层间距，提高水滑石层间电化学活性位点利用率，降低离子传输阻力，成为水滑石等二维电极材料常用而有效的结构调控方法。近年来，水滑石层间距调控... 详细信息

水滑石具有二维层状结构和高理论比电容，在超级电容器电极材料领域崭露头角。通过调控层间距，提高水滑石层间电化学活性位点利用率，降低离子传输阻力，成为水滑石等二维电极材料常用而有效的结构调控方法。近年来，水滑石层间距调控和电容性能研究报道迅速增加，但至今关于水滑石层间距调控提升电容性能的综述文章依然很少。因此，本文对水滑石的结构和储能机理进行了介绍，系统对比评述了离子交换法和一步合成方法调控层间距的优缺点，深入对比并总结了客体插层、金属阳离子配比调控、插层及水滑石载量调控等方法对水滑石层间距、成分、结构和电容性能的影响研究的进展情况，梳理出了调控层间距提升电容性能的常用方法和电容性能提升的内在机制，为推进水滑石电极材料的深入研究和应用发挥重要作用。

关键词：水滑石超级电容器电极材料层间距调控电容性能

基于压电材料的低速校园公交能量回收装置的研究

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南方农机 2024年第9期55卷 133-135,143页

作者：夏志早雷少敏张振张一波刘辉胡在明银川能源学院宁夏银川750100

【目的】提高校园公交能量利用效率,使校园公交行驶过程更加低碳环保。【方法】利用压电材料正压电效应回收校园公交行驶过程中产生的振动机械能,设计了一款基于压电材料的低速校园公交能量回收装置。该装置在微型悬臂梁上安装具有压电... 详细信息

【目的】提高校园公交能量利用效率,使校园公交行驶过程更加低碳环保。【方法】利用压电材料正压电效应回收校园公交行驶过程中产生的振动机械能,设计了一款基于压电材料的低速校园公交能量回收装置。该装置在微型悬臂梁上安装具有压电效应的压电陶瓷,行驶过程中的振动传导至悬臂梁形变产生机械能,通过压电陶瓷将机械能转换成电能,再通过具有整流作用的回收装置将电能储存在蓄电池中。【结果】该装置能够实现行驶过程中能量的转化和存储。【结论】该能量回收装置的研究设计对提升校园公交的续航里程、能量利用效率、绿色环保性能具有一定的参考价值。

关键词：压电材料校园公交能量回收装置

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固有荧光聚合物纳米球的制备及性能表征

广州化工 2024年第3期52卷 33-36页

作者：曲剑波张一波李静张晓云中国石油大学(华东)化学化工学院山东青岛266580

设计了固有荧光聚合物纳米球作为荧光涂层和Fe^(3+)荧光探针的综合实验。采用12-冠醚-4辅助的无皂乳液聚合法制备了平均粒径55 nm的单分散聚氯甲基苯乙烯(PCMSt)荧光纳米球,并对其性能进行了表征,包括纳米球的形貌和荧光性能、纳米荧光... 详细信息

设计了固有荧光聚合物纳米球作为荧光涂层和Fe^(3+)荧光探针的综合实验。采用12-冠醚-4辅助的无皂乳液聚合法制备了平均粒径55 nm的单分散聚氯甲基苯乙烯(PCMSt)荧光纳米球,并对其性能进行了表征,包括纳米球的形貌和荧光性能、纳米荧光涂层制备、对Fe^(3+)的选择性、抗干扰性和高灵敏度检测。实验结果表明,该纳米球具有良好的荧光稳定性和固体荧光性能,对Fe^(3+)表现出高灵敏度和选择性,在纳米荧光涂层和Fe^(3+)荧光纳米探针方面具有很大的应用潜力。

关键词：氯甲基苯乙烯荧光纳米球纳米荧光涂层 Fe^(3+)荧光探针

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冲击作用下重轻界面的演化及湍流混合

冲击作用下重轻界面的演化及湍流混合

作者：张一波中国科学技术大学

学位级别：硕士

当具有不同物理性质的流体分界面受到激波冲击时,界面上的初始扰动随时间不断增长,在后期界面附近产生多尺度结构,最终不同的流体剧烈掺混,流场进入湍流混合状态,这种物理现象被称为Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性。RM不稳定性的研究不... 详细信息

当具有不同物理性质的流体分界面受到激波冲击时,界面上的初始扰动随时间不断增长,在后期界面附近产生多尺度结构,最终不同的流体剧烈掺混,流场进入湍流混合状态,这种物理现象被称为Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性。RM不稳定性的研究不仅对基础科学问题(例如可压缩湍流、激波动力学)具有重要推动作用,而且在许多工程问题(例如惯性约束核聚变、超燃冲压发动机)中扮演着关键角色。尤其是在惯性约束核聚变(ICF)中,RM不稳定性诱导的湍流混合会降低能量增益,甚至导致聚变点火失败。RM不稳定性研究已有几十年的历史,然而已有的研究多关注激波和单层轻重界面的相互作用,这与实际发生在ICF中的界面失稳情况不符。具体地说,ICF靶丸从外到内由多层物质组成,且密度逐渐降低,形成了多层重轻型界面。相对单层轻重界面RM不稳定性,重轻界面会有独特的反相机制,并且多层界面引入额外的波系作用与界面耦合效应,呈现独特的不稳定性发展规律。因此,开展多层重轻界面失稳研究更具有工程应用价值。目前,关于多层界面的RM不稳定性研究较少,且已有研究多集中于重(轻)气层(A/B/A型界面),对更符合ICF中界面失稳情形的重/中/轻型界面(A/B/C型)RM不稳定性研究不足。因此,本文主要开展重/中/轻型气层(双层重轻界面)的RM不稳定性研究,通过高分辨率数值模拟获得详细的界面不稳定性演化过程,结合数值流场信息揭示波系和界面耦合效应对不稳定性发展的影响机制。此外,本文还使用大涡模拟(LES)研究了多波系作用下重轻界面失稳以及后期湍流混合的演化,重点考察了稀疏波、压缩波的多次作用对湍流混合层的影响。本文的主要内容如下:采用可压缩多组分流动高精度求解器数值研究平面激波冲击SF6/Ar/He双层重轻界面(SF6/Ar界面有正弦扰动,Ar/He界面无扰动)的不稳定性问题,重点考察激波强度和界面间距对不稳定性发展的影响。结果表明,在入射激波冲击后第一道界面振幅会逐渐减小到零(反相),随后在相反的方向上持续增长。从第二道界面上反射回来的稀疏波促进或抑制第一道界面的扰动发展,这取决于界面间距D。具体地说,如果D很小,稀疏波在到达第一道界面时界面还没有完成反相,那么会促进第一道界面的扰动发展;如果D很大,稀疏波到达时第一道界面已完成反相,那么会抑制第一道界面的扰动发展。对于任意初始条件,存在一个临界距离,在此距离下稀疏波作用第一道界面时界面刚好完成反相。本文提出了计算这一临界距离的理论模型,为调控第一道界面的扰动增长速率提供了理论支撑。第二道界面的失稳是由扰动透射激波冲击无扰动界面引起的,属于非标准RM不稳定性问题,其扰动增长速率强依赖于冲击界面时扰动激波的相位。本文发现Ishizaki模型(Phys.Rev.E 53,R5592,1996)由于忽略斜压涡量的影响,不能准确预测第二道界面上的扰动增长。综合考虑斜压涡量、速度扰动和压力扰动的影响,本文提出了一个修正的非标准RM不稳定性理论模型,可以对第二道界面的扰动发展给予有效预测。针对多波系作用下重轻界面的湍流混合开展大涡模拟研究,重点关注不同波系对湍流场特性的影响。研究发现,波系的作用使得混合宽度发展呈现两个自相似阶段,第二道压缩波(CW2)作用前混合宽度增长趋近于t7/12,CW2作用之后混合宽度增长趋近于t2/7。另外,稀疏波、压缩波的多次作用促进物质间的混合,导致混合区在后期具有较高的分子混合分数(θ≈0.865),并且质量分数的概率密度分布(Yair)呈现单峰分布,峰值出现在Yair≈0.5附近。虽然受到不同波系的多次作用,流场仍然没有发展为各向同性湍流,各向异性的度量值xyz最终趋于0.04。在波系作用下,混合区均匀性的发展与混合度呈现相同的规律,最终流场具有较好的均匀性,其度量值xyz趋近于0.06,从而从波系作用的角度解释了实验中气帘界面失稳诱导的湍流场具有较好均匀度的原因。

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性重轻界面稀疏波湍流混合

模拟微重力环境对SD大鼠髁突软骨生长发育的影响研究

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模拟微重力环境对SD大鼠髁突软骨生长发育的影响研究

作者：张一波昆明医科大学

学位级别：硕士

【目的】三维旋转细胞培养系统(RCCS)通常用于培养类器官以及模拟微重力。利用RCCS和Transwell建立模拟微重力培养和静态培养模型,出生后5天龄SD大鼠髁突软骨在模拟微重力环境和静态环境中分别培养14天,探究模拟微重力环境对髁突软骨的... 详细信息

【目的】三维旋转细胞培养系统(RCCS)通常用于培养类器官以及模拟微重力。利用RCCS和Transwell建立模拟微重力培养和静态培养模型,出生后5天龄SD大鼠髁突软骨在模拟微重力环境和静态环境中分别培养14天,探究模拟微重力环境对髁突软骨的影响以及能否为软骨体外培养提供合适生长环境。并比较两种培养方式和体内生长的差异,为应对相关机制变化提供研究基础。【方法】1.建立模拟微重力培养和静态培养模型,取出生后5天龄SD大鼠离体髁突分别在RCCS和Transwell中培养2天,6天,10天,14天。在实验设计时间点取材:出生后7天,11天,15天,19天大鼠的髁突软骨作为体内生长组。2.组织学研究:组织学观察、HE、番红-O固绿染色。3.分别培养2天、6天、10天、14天的SD大鼠髁突软骨和相应时间体内生长的髁突软骨行免疫组化染色:Aggrecan;Col-Ⅱ;Sox9;MMP13。【结果】1.模拟微重力培养组在培养第6天时,表面出现大小不等的凹陷。模拟微重力培养组中,随培养时间推移,软骨厚度变薄,软骨颜色由浅黄色逐渐变得透明,骨小梁出现紊乱。从第6天显示软骨层开始出现萎缩,在14天软骨萎缩至约为对照组中软骨大小的1/3。静态培养组的软骨形态相较模拟微重力培养组更接近体内的软骨组织。2.我们观察到,关节软骨的横向宽度随着年龄的增长而逐渐增加。新生阶段关节软骨宽度相对较窄,体内生长组从新生期到发育后期,增殖活跃,髁突软骨纵向生长和侧向扩张。模拟微重力培养组在软骨培养2天和6天发现在增殖层出现空腔。模拟微重力培养组在培养第10天,软骨表面出现凹凸不平,发生部分坏死,浅层和增殖层厚度降低,肥大细胞排列紊乱,软骨细胞明显减少。静态培养组在培养第2天的形态变化不明显,在培养第6天出现肥大层的厚度逐渐降低,软骨层次紊乱,软骨细胞逐渐减少。番红O-固绿染色使软骨组织呈现橘红色,骨组织呈现绿色。模拟微重力培养组在培养6天时,软骨细胞异常排列,软骨细胞数量均随时间增加而减少。3.髁突软骨体外培养,髁突软骨的Col-Ⅱ、Aggrecan、SOX9的表达逐渐降低、MMP13的表达增加。【结论】1.髁突软骨的体外培养与体内生长有巨大差异。2.模拟微重力环境对髁突软骨的生长有影响并与作用时间密切相关。3.髁突软骨的体外培养对其基质代谢造成影响,软骨ECM合成减少,胶原发生降解。Ⅱ型胶原、蛋白聚糖表达降低,基质金属蛋白酶13表达增加。SOX9的表达较低。微重力环境相比静态环境对基质代谢影响更大。

关键词：微重力模拟微重力软骨髁突

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大气压等离子体射流在环境领域的应用进展

环境工程技术学报 2023年第4期13卷 1415-1424页

作者：郝小龙石朝阳张一波江南大学环境与土木工程学院

大气压等离子体射流(APPJ)是一种新兴的大气压等离子体放电技术,其在大气压下产生,具有放电温度和激发电压低、放电装置灵活、操作简便安全等优点,能够在大气环境中产生,在生物医学、环境卫生、材料改性等多领域具有广泛的应用前景。概... 详细信息

大气压等离子体射流(APPJ)是一种新兴的大气压等离子体放电技术,其在大气压下产生,具有放电温度和激发电压低、放电装置灵活、操作简便安全等优点,能够在大气环境中产生,在生物医学、环境卫生、材料改性等多领域具有广泛的应用前景。概述了近年来国内外APPJ在环境卫生和环境污染治理等环境领域,特别是环境灭菌、环境污染物去除和环境藻类治理等方面的应用;阐述了APPJ的射流装置与处理方式、效果和机理;基于研究现状,探讨了APPJ在环境领域应用存在的问题与解决途径,主要包括其灭菌降解机理、试验规模放大、等离子体射流发生装置设计和等离子体射流电源研发;最后展望了该技术未来在环境领域应用的发展方向和趋势。

关键词：大气压等离子体射流(APPJ) 环境灭菌消毒污染物去除湖泊藻类去除环境应用

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新型片上系统级箝位电路设计

新型片上系统级箝位电路设计

作者：张一波西安理工大学

学位级别：硕士

随着半导体工艺尺寸的逐步减小,静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)保护设计越来越具有挑战性。传统的箝位电路已经不能满足防护要求,因为系统级ESD保护不仅要求箝位电路能够应对传统的不带电的ESD事件(如人体模型事件),还需要应对... 详细信息

随着半导体工艺尺寸的逐步减小,静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)保护设计越来越具有挑战性。传统的箝位电路已经不能满足防护要求,因为系统级ESD保护不仅要求箝位电路能够应对传统的不带电的ESD事件(如人体模型事件),还需要应对带电情况下的ESD事件和长脉冲事件(如浪涌)。传统的ESD箝位电路可以为ESD保护提供有效的低阻抗路径,但是会在轻微的浪涌事件下失效,所以亟需一款可以同时实现片上的ESD和浪涌协同保护的电路。针对系统级ESD保护的上述需求,本文提出了两款改进方案,在UMC 0.18μm COMS节点工艺下完成了电路设计和电路特性研究。主要研究工作和成果如下:1.论文首先介绍了 ESD研究的背景和意义、ESD和浪涌保护的基本概念,引出了系统级ESD/浪涌协同保护的重要意义,分析了传统保护结构及其存在的问题,最后阐述了近年来出现的先进设计方案。2.双重检测的ESD电源箝位电路。针对已有的箝位电路,分析其优缺点,比如瞬态检测方式检测灵敏度高,但是容易发生误触发,静态检测方式虽然有抗误触发的能力,但是在一定程度上降低了箝位电路的灵敏性。本文在此基础上设计了一款具有双重检测机制的ESD箝位电路,该电路相比于已有技术,保留了静态检测天然抗误触发的特性,同时引入了 RC控制,减小了电路的静态功耗。3.ESD/浪涌协同保护的电源箝位电路。因为浪涌事件的时间很长,单纯的使用RC网络瞬态触发实现浪涌保护是不现实的,基于二极管串静态检测的方法又存在灵敏性和静态功耗的折中。为了解决这个问题,所设计的这款电路相比于传统的箝位电路增加比较器,并且利用其工作原理,有效的降低了触发电压,并且静态功耗在可接受的范围之内。另外这款电路设计了三个不同时间常数RC网络来区分ESD事件、正常上电事件和浪涌事件。综上所述,本文研究了片上系统级ESD和浪涌保护存在的主要设计难点,分析了现有技术方法及其存在的问题,在此基础上提出了两款新型电源箝位电路。理论分析和仿真结果表明,本文提出的电路可实现系统级ESD和浪涌的保护,与已有技术相比,开启电压和静态功耗均得到优化,为工业界ESD设计提供了参考。

关键词：箝位电路浪涌 ESD 静态功耗鲁棒性系统级ESD