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氧化铜纳米阵列的异质构建及其气敏性能研究

氧化铜纳米阵列的异质构建及其气敏性能研究

作者：张文键兰州大学

学位级别：硕士

硫化氢(HS)气体作为一种工业原料被普遍使用,在低浓度时,它具有臭鸡蛋气味,长期接触低浓度硫化氢,会对接触人员的眼睛、呼吸系统和中枢神经系统造成伤害。高浓度的硫化氢气体会麻痹嗅觉系统,吸入高浓度的硫化氢会使呼吸神经中枢瘫痪,从... 详细信息

硫化氢(HS)气体作为一种工业原料被普遍使用,在低浓度时,它具有臭鸡蛋气味,长期接触低浓度硫化氢,会对接触人员的眼睛、呼吸系统和中枢神经系统造成伤害。高浓度的硫化氢气体会麻痹嗅觉系统,吸入高浓度的硫化氢会使呼吸神经中枢瘫痪,从而导致窒息。因此非常有必要对生活中的硫化氢气体进行检测。纳米科学技术的进步使各种特性的纳米传感材料被开发出来,气体传感器也得到长足性的发展。由于CuO与硫化氢气体在不同浓度下的独特反应,各种CuO纳米材料被开发出来,并应用在硫化氢气体检测方面。但是,工作温度偏高、稳定性差、灵敏度低、制备方法复杂等问题限制了硫化氢气体传感器的实际应用。本论文通过一种全新的方法设计了一种无粘结剂型CuO纳米阵列基硫化氢气体传感器,该方法最大限度的保留了气敏材料的原始形貌,能在150℃下实现对硫化氢气体的探测。在此基础上,从结构、表面、界面三个方面入手进行实验设计,提升其硫化氢传感性能。通过溅射InS纳米片构造p/n异质结,利用CuO/InS异质结转变为CuS/InS肖特基结进一步提升了CuO纳米阵列基硫化氢气体传感器的气敏性能,实现了在室温下对硫化氢气体的探测,但探测浓度较高。在前两个工作的基础上,通过对CuO纳米阵列含量的优化以及利用阴阳离子交换法制备CuS壳层构造CuO/CuS异质结,该传感器实现了在高温以及室温下对低浓度硫化氢气体的探测,能满足日常生活中对于硫化氢气体探测的需要。具体研究内容如下:(1)基于CuO纳米阵列的无粘结剂管式HS气体传感器研究。首先,采用直流溅射技术在AlO陶瓷管表面沉积Cu金属层,然后通过化学湿法腐蚀的方法制备Cu(OH)纳米阵列,随后在空气中退火制备了CuO纳米针阵列传感器,并证明了这是一种制备无粘结剂型传感器的有效方法,再对其进行了一系列的硫化氢气敏性能测试。气敏测试结果表明,CuO纳米针阵列传感器在150℃下对10 ppm HS的响应为76.50%,具有优异的长期稳定性以及在干扰性气氛中具有良好的选择性,能满足日常生活中对于硫化氢气体的探测。(2)p-CuO纳米管/n-InS纳米片异质结构的开关效应用于高性能室温HS探测研究。从结构方面入手,在不使用任何粘结剂的情况下,通过溅射、腐蚀、后续退火处理以及二次溅射的方法制备了CuO纳米管/InS纳米片异质结构气体传感器,从而促进了气体在表面的反应。在气敏测试过程中发现了CuO/InS气体传感器对不同浓度硫化氢响应的开关效应,使得在界面处的载流子浓度发生变化,并对这一机理进行了探究。当接触低浓度HS(20 ppm)时,传感机理可以用CuO/InS异质结转变为CuS/InS肖特基结来解释。p-CuO纳米管/n-InS纳米片异质结构气体传感器在检测HS气体方面具有独特的潜力。该方法为其他无粘合剂气体传感器的制造提供了一种有效的策略,有利于气体传感器的微型化和集成化。(3)CuO/CuS核壳异质结构高灵敏度室温HS气体传感研究。在前面研究工作的基础上对铜金属层溅射的时间进行了优化,从结构方面进行实验设计,通过阴阳离子交换法制备了CuO/CuS核壳异质结构,在这个过程中对阴阳离子交换时间进行控制来改善纯CuO的硫化氢传感性能,并分析了CuS壳层能增强硫化氢传感性能的原因。随着离子交换时间的增长,CuO表面会变得越来越粗糙,为气体分子吸附提供更多的活性位点,促进了表面反应;与此同时CuO表面的CuS壳层会越来越厚,在界面处将调制CuO表面的电子传输。纯CuO以及CuO/CuS基传感器在高温175℃的传感特征主要受硫化氢浓度的影响。由于CuO在低温下对于硫化氢气体的探测主要是可以自发进行的硫化反应,因此不管是在高温还是低温纯CuO以及CuO/CuS基传感器都能实现对硫化氢气体的探测。与纯CuO器件相比,CuO/CuS-7器件在最佳工作温度25℃下对5 ppm硫化氢表现出最高的响应107.63,是纯CuO器件在相同条件下响应1.33的80.92倍。XPS测试结果表明纯CuO中的吸附氧和氧空位含量比CuO/CuS-7中的吸附氧和氧空位含量少,为气体反应提供了更多的活性位点。因此,CuO/CuS-7样品有更好的硫化氢传感性能。

关键词：氧化铜直流溅射异质结肖特基势垒硫化氢传感器

无人机、VR课堂和语言模型工具的协同应用探究

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信息与电脑 2023年第15期35卷 240-243页

作者：王丽娟高雅静张文键袁淑莉贵阳学院贵州贵阳550005 监利思源实验学校湖北荆州433304 曲阜市陵城镇德化学校山东曲阜273155

教育技术的应用为教育创新提供了强大的支持和可能性,其中无人机、VR课堂和语言模型工具的结合应用是当前教育技术发展的重要方向。文章首先阐述了教育技术的重要性,强调了其在提高教学效果、增强学生学习体验和推动教育公平等方面的关... 详细信息

教育技术的应用为教育创新提供了强大的支持和可能性,其中无人机、VR课堂和语言模型工具的结合应用是当前教育技术发展的重要方向。文章首先阐述了教育技术的重要性,强调了其在提高教学效果、增强学生学习体验和推动教育公平等方面的关键作用。然后,详细分析了无人机、VR课堂和语言模型工具在教育中的应用和作用,包括提升实践教学、丰富学习内容和方式、促进个性化学习等方面的积极影响。在此基础上,探讨了这些教育工具的协同应用如何推动教育创新,并指出了教育技术发展的未来趋势和挑战。

关键词：无人机 VR课堂语言模型工具个性化学习

冷却孔结构对燃烧室性能和壁面冷却效果影响的数值模拟研究

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西安交通大学学报 2024年

作者：杨欢郭舒詹政德文键王家瑞西安交通大学能源与动力工程学院中国航发沈阳发动机研究所西安交通大学金禾经济研究中心西安交通大学化学工程与技术学院

为提高燃烧室出口温度分布均匀性并解决火焰筒前端壁面烧蚀问题，本文建立了带有多斜孔发散冷却结构的贫燃预混燃烧室三维模型，基于k-ωSST湍流模型、FGM燃烧模型、离散相模型及DO辐射模型等，模拟研究了冷却孔直径和角度对燃烧室性能... 详细信息

为提高燃烧室出口温度分布均匀性并解决火焰筒前端壁面烧蚀问题，本文建立了带有多斜孔发散冷却结构的贫燃预混燃烧室三维模型，基于k-ωSST湍流模型、FGM燃烧模型、离散相模型及DO辐射模型等，模拟研究了冷却孔直径和角度对燃烧室性能及壁面冷却效果的影响规律。结果表明：当冷却孔直径从0.5 mm增大至1.0 mm时，出口温度分布系数从0.068增至0.438，径向温度分布系数从0.06增至0.419，燃烧效率从99.94%降低至99.25%；随着冷却孔直径的增大，燃烧室出口平均温度和燃烧效率不断降低，出口温度场分布逐渐恶化；当冷却孔角度为20°、40°和60°时，火焰筒前端受到高温旋流燃气直接冲击，冷却效果较差，而冷却空气在火焰筒中后段形成了发展光顺、厚度均匀的温度层，冷却效果较好；当冷却孔角度为90°时，垂直布置的冷却孔能够改善火焰筒前端高温旋流燃气冲刷壁面的问题，但火焰筒中后段的壁面冷却效果大幅恶化。研究结果能够为贫燃预混燃烧室发散冷却结构的设计提供一定的参考。

关键词：冷却孔燃烧性能壁面冷却数值模拟

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试论职业学校数学课堂中的研究性学习

长江工程职业技术学院学报 2008年第4期25卷 63-64页

作者：张文键徐州生物工程高等职业学校江苏徐州221000

职业学校学生的数学基础普遍较差,积极开展研究性学习,合理安排研究任务,把课堂还给学生,能唤起学生学习数学的兴趣,使学生由被动接受知识变为主动探究知识。

关键词：职业学校数学教学研究性学习必要性

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磁悬浮变频冷水机组运行特性

化学工程 2024年

作者：朱顺周爱民陈晨文键谢昊琳李科武汉第二船舶设计研究所西安交通大学能源与动力工程学院

为深入研究磁悬浮冷水机组在不同工况下的运行特性，采用集中参数法稳态模型，建立了磁悬浮变频离心压缩机模型、冷凝器模型、电子膨胀阀模型和蒸发器模型为一体的冷水机组数学模型，对比分析了磁悬浮冷水机组和传统冷水机组在不同负荷... 详细信息

为深入研究磁悬浮冷水机组在不同工况下的运行特性，采用集中参数法稳态模型，建立了磁悬浮变频离心压缩机模型、冷凝器模型、电子膨胀阀模型和蒸发器模型为一体的冷水机组数学模型，对比分析了磁悬浮冷水机组和传统冷水机组在不同负荷率、不同冷却水温度和不同冷冻水流量下的冷水机组效率。结果表明，磁悬浮冷水机组在低负荷率下效率较高，而传统冷水机组效率最高点出现在额定工况；冷却水进水温度由30°C降低至20°C时，磁悬浮冷水机组和传统冷水机组COP均会升高，但磁悬浮冷水机组的COP提高幅度大于传统冷水机组，当系统负荷率为0.6时，传统冷水机组COP提高14%，磁悬浮冷水机组COP提高68%；冷冻水流量由150 m3/h降低至60 m3/h时，传统冷水机组效率提高1.4%，磁悬浮冷水机组效率提高4.9%。模拟结果可为磁悬浮冷水机组的运行调控策略提供一定的理论参考。

关键词：磁悬浮压缩机冷水机组运行特性效率

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圆孔工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究

振动与冲击 2024年第6期43卷 329-335,344页

作者：黄斌张文福南京工程学院建筑工程学院南京211167

从能量等效角度,提出了一种圆孔工字型截面蜂窝梁连续型模型,应用新的薄壁构件扭转理论:板-梁理论,建立了构件扭转模态自由振动能量泛函模型,明确了圆孔工字型截面蜂窝梁名义约束扭转惯性矩(翘曲常数)、自由扭转常数、转动惯量。通过变... 详细信息

从能量等效角度,提出了一种圆孔工字型截面蜂窝梁连续型模型,应用新的薄壁构件扭转理论:板-梁理论,建立了构件扭转模态自由振动能量泛函模型,明确了圆孔工字型截面蜂窝梁名义约束扭转惯性矩(翘曲常数)、自由扭转常数、转动惯量。通过变分运算,获得了平衡微分方程模型。基于扭转模态试函数,推导了圆孔工字型截面蜂窝梁自由振动扭转模态振动圆频率,并与有限元结果对比校验理论模型预测精度。开展了悬臂圆孔工字型蜂窝梁受集中扭矩作用的端部截面转角理论分析与有限元计算,进一步检验了基于板-梁理论建立的蜂窝梁连续模型的适用性。应用板-梁理论对圆孔工字型截面蜂窝梁自由振动扭转的分析过程及推导步骤,为其他开孔类型工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究提供了直接参考。

关键词：圆孔工字型截面蜂窝梁扭转自由振动板-梁理论蜂窝梁连续型模型能量泛函模型

负载天然色素的生物基智能包装指示器研究进展

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食品科学技术学报 2024年第1期42卷 20-31页

作者：雷桥张文惠上海海洋大学食品学院上海201306 上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心上海201306

智能包装指示器能够基于其检测、感知和记录产品环境变化的能力为消费者提供被包装食品新鲜度、安全性或食品环境条件(温度、pH值、气体氛围)等的有效信息,是传统包装传播信息能力的延伸,并且有助于改善危害分析与关键控制点(HACCP)和... 详细信息

智能包装指示器能够基于其检测、感知和记录产品环境变化的能力为消费者提供被包装食品新鲜度、安全性或食品环境条件(温度、pH值、气体氛围)等的有效信息,是传统包装传播信息能力的延伸,并且有助于改善危害分析与关键控制点(HACCP)和质量分析与关键控制点(QACCP)系统,有助于现场检测不安全食品,识别潜在的健康危害,并制定策略以减少或消除食品安全问题发生。生物基智能包装系统因采用可降解、可再生材料向消费者直观显示包装食品在供应链中的品质相关信息,契合循环经济和可持续发展的需求而备受关注。介绍了以天然色素(花青素、叶绿素、姜黄素和甜菜素等)为敏感元件,以生物基聚合物(多糖、蛋白质、脂质和改性纤维素等)为载体的环境友好型智能包装指示器(pH值感应、时间-温度感应、气体感应等)的类型、功能适应性及其在监控食品品质、储运环境等方面的新趋势、新进展。

关键词：智能包装生物基聚合物天然色素指示器食品保鲜

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碳氮键参与的电化学阴极还原反应研究进展

有机化学 2024年第3期44卷 825-839页

作者：黄健张文珍大连理工大学精细化工国家重点实验室智能材料化工前沿科学中心辽宁大连116024

含有碳氮键的化合物如胺、亚胺、腈与氮杂芳环等广泛存在于自然界中,并在药物、农药和材料等领域中发挥关键作用,研究碳氮键参与的反应具有重要意义.在有机合成反应中,利用碳氮键的还原反应可以脱除保护基、实现官能团转化和构建生物活... 详细信息

含有碳氮键的化合物如胺、亚胺、腈与氮杂芳环等广泛存在于自然界中,并在药物、农药和材料等领域中发挥关键作用,研究碳氮键参与的反应具有重要意义.在有机合成反应中,利用碳氮键的还原反应可以脱除保护基、实现官能团转化和构建生物活性分子等.然而碳氮键特别是碳氮单键通常具有一定的化学稳定性,导致碳氮键还原反应往往需要在苛刻的条件下进行.近年来,随着有机电化学合成研究的兴起,采用温和的电化学反应途径选择性地还原碳氮键受到了研究者的更多关注.根据底物结构的不同,碳氮键参与的电化学阴极还原反应可以分为饱和碳氮键和不饱和碳氮键参与的阴极还原反应两大类.含饱和碳氮键的化合物如铵盐、酰胺、氮丙啶和硝基化合物等,其阴极还原反应涉及碳氮键的断裂和官能团的取代.含不饱和碳氮键的化合物如亚胺、肟和氮杂环等,通常会被还原为碳氮单键中间体随后发生加成.简要综述了上述两大类底物的阴极还原反应,并总结了可能的反应机理.

关键词：有机电化学阴极还原碳氮键自由基离子

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南方某工业镇污水处理系统厂网改扩建设计思路

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工程技术研究 2024年第12期9卷 195-197页

作者：苏锦李文键中国华西工程设计建设有限公司广州分公司鹤山市桃源污水处理有限公司

文章主要针对南方某工业镇现有污水处理系统存在的问题进行分析，基于现状污水厂的处理能力提出管网分流改造的思路，并通过实施智能分流技术、工业废水监测控制系统，提高管网的运维管理水平；对新建污水站采用优化预处理和生化处理工... 详细信息

文章主要针对南方某工业镇现有污水处理系统存在的问题进行分析，基于现状污水厂的处理能力提出管网分流改造的思路，并通过实施智能分流技术、工业废水监测控制系统，提高管网的运维管理水平；对新建污水站采用优化预处理和生化处理工艺等措施，较好地解决了工业废水的处理问题。

关键词：排水管网工业废水污水处理智慧分流生活污水水质标准雨污分流