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密度泛函理论在光催化中的普遍应用

Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 1-36页

作者：杜仕文章福祥中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室洁净能源国家实验室能源材料化学协同创新中心辽宁大连116023

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升... 详细信息

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升光催化效率至关重要.尽管科研人员在设计开发用于光催化反应的新材料方面付出了巨大努力,但对半导体的内在性质、表面活性位点和催化反应机理之间的深层次联系,仍缺乏充分的理解和认识.基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算是揭示材料内禀电子结构性质和反应过程能量变化的重要工具,正逐渐获得研究者的广泛关注.并且,随着计算方法的不断优化,该领域也取得了显著的进步.本文通过系统梳理国内外代表性研究工作,深入探讨了DFT计算在光催化领域中的广泛应用.首先,总结了DFT计算在光催化领域中的六大优势:(1)预测光催化材料的电子结构,如能带结构、能带间隙和能级;(2)预测表面反应的吸附位点、吸附能等变化;(3)在原子水平上揭示电荷转移过程,包括电子和空穴的运动;(4)阐明光催化剂与底物之间的相互作用;(5)预测光催化材料中空位、间隙和掺杂等缺陷的形成及其影响;(6)阐明光催化反应的机理细节,包括中间物种、过渡态和反应途径等.接着,简要概述了常用于第一性原理计算的软件和计算方法,并特别关注了如何利用不同策略来纠正传统DFT方法对半导体电子结构特性的不适当估计.随后,分析了基于DFT计算的半导体电子和能量特性的典型研究案例,如能带结构、态密度、电荷分布、功函数、形成能和吸附自由能等.此外,还详细阐述了半导体催化剂在多种太阳能驱动反应中的基本应用,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应和氮还原反应等.最后,指出了DFT计算在光催化研究中的机遇与挑战,并展望了未来可能的发展方向.综上,本文系统综述了DFT计算在光催化领域中的广泛应用,旨在深入理解光催化反应中“组成-结构-功能”之间的关系,并为未来开发设计用于太阳能到化学能催化转化的高效稳定催化剂提供参考.

关键词：光催化密度泛函理论第一性原理计算电子结构能量性质

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我国刑法中驱逐出境的性质与适用

社会科学研究 2024年第4期 143-154页

作者：杜少尉刘仁文北京师范大学法学院博士后流动站北京100875 中国社会科学院法学研究所北京100720

就我国《刑法》第35条驱逐出境的性质而言,学界存在刑罚说与保安处分说之争。《刑法》第35条之所以独立于该法第33条和34条,是因其具有仅对外国犯罪人适用的特殊性。在量刑时,是否对外国人科处驱逐出境的依据是其行为是否具有不法性,而... 详细信息

就我国《刑法》第35条驱逐出境的性质而言,学界存在刑罚说与保安处分说之争。《刑法》第35条之所以独立于该法第33条和34条,是因其具有仅对外国犯罪人适用的特殊性。在量刑时,是否对外国人科处驱逐出境的依据是其行为是否具有不法性,而非其外籍身份。驱逐出境在目的上虽具有保安处分的色彩,但更具有刑罚的报应和一般预防目的。而且,从我国刑事立法的历史和司法实践来看,《刑法》第35条驱逐出境的性质应认定为刑罚。在司法实践中,对外国人的认定,应以其入境身份为准。如果同时拥有我国国籍和他国国籍,则须引入主要国籍国判断标准。对所犯罪行威胁到我国国家安全和社会安全的外国犯罪人,应当驱逐出境。对判处无期徒刑或死缓的外国犯罪人,应当附加驱逐出境。外国人被驱逐出境后不准入境期限应由公安机关在执行中予以确定。

关键词：刑罚保安处分驱逐出境司法适用

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稳定密度梯度中球形界面流动失稳的研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1540-1551页

作者：李延深中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度... 详细信息

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度的重力效应对界面流动的影响一直是被忽略的.然而,近期的一些研究表明,即使是在小尺度下,稳定密度梯度重力效应的影响也不可忽略.文章综述了稳定密度梯度中球形界面的流动及其不稳定性研究进展,介绍了球形界面的两种失稳模式——扩散受限导致的失稳与黏性受限导致的失稳,并且分析了对流、密度梯度、扩散、黏性,以及容器大小对流动失稳的影响.现有研究表明,在小尺度下,当流体界面有竖直方向的分量时,稳定温度/浓度梯度对界面流动及其稳定性的影响可能需要重新评估.最后根据现有研究的不足与发展动态,对未来的研究方向进行了展望.

关键词：稳定密度梯度液滴马兰戈尼流动不稳定性

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遥感降水产品在中国不同气候区的适用性研究

地球信息科学学报 2021年第7期23卷 1296-1311页

作者：彭振华李艳忠余文君星寅聪冯爱青杜深文南京信息工程大学水文与水资源工程学院南京210044 河海大学南京210098 国家气候中心北京100081

遥感降水产品相对于气象站观测数据能够更好地反映降水的空间分布特征,对其进行不同气候区上的差异性评价对数据产品选择和遥感降水反演算法改进均有重大意义。本文选择中国典型气候区(干旱区、过渡区、湿润区和青藏高原地区),以649个... 详细信息

遥感降水产品相对于气象站观测数据能够更好地反映降水的空间分布特征,对其进行不同气候区上的差异性评价对数据产品选择和遥感降水反演算法改进均有重大意义。本文选择中国典型气候区(干旱区、过渡区、湿润区和青藏高原地区),以649个经偏差矫正后的气象站降水数据为标准,评估了5种国际常用的遥感降水产品(CHIRPS v2.0,CMORPH v1.0,MSWEP v2.0,PERSIANN-CDR,TRMM 3B42v7)在中国典型气候区的适用性。研究发现,各产品的性能存在空间差异性。MSWEP在各气候区的相关系数(CC),Kling-Gupta efficiency(KGE),均方根误差(RMSE)等基本统计性能指标均优于其他4种产品。相对偏差(BIAS)方面,在干旱区、湿润区、青藏高原、过渡区表现较优越的产品分别为MSWEP、CHIRPS、PERSIANN、TRMM。在评估遥感降水产品对降水事件发生概率的估算能力方面,选择了误报率(FAR,降水事件预报错误的比例)、命中率(POD,降水事件预报正确的比例)、关键成功指数(CSI,降水事件正确预报综合性能)、精度指数(ACC,等级预报综合性能)和降水等级概率分布(PDF)5个指标作为评估依据,结果表明,就POD,CSI和ACC而言,在各气候区MSWEP表现明显优于其他产品;对于FAR,TRMM和CMORPH产品在湿润区表现优越,其余气候区仍以MSWEP表现较为优越;就PDF而言,PERSIANN和MSWEP产品对1~20 mm的日降水量的估算偏高,特别是MSWEP在青藏高原和湿润区对小雨的估算频率明显偏高,MSWEP有待在该区提高频率预报的能力。综合而言,多源数据融合的MSWEP在各气候区的基本统计性能和降水等级性能较好,可作为可靠的降水数据源用于中国水文气象研究,同时也表明多源数据融合产品具有良好的应用前景。

关键词：遥感降水降水数据集降水偏差矫正适用性评价评估指标 MSWEP 气候区中国

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大国竞争中的技术遏制与反遏制

中国社会科学 2024年第6期 100-121,206页

作者：王勇赵昌文江深哲北京大学新结构经济学研究院北京100871 中山大学岭南学院广州510275

后发追赶国家应该如何动态有效地应对来自领先大国的技术遇制?现有相关经济理论缺乏对国际关系的考量,而现有国际关系理论则对企业等微观主体的市场行为研究不足。构建一个包含国际关系动态博奔的一般均衡经济学理论框架可以发现:当领... 详细信息

后发追赶国家应该如何动态有效地应对来自领先大国的技术遇制?现有相关经济理论缺乏对国际关系的考量,而现有国际关系理论则对企业等微观主体的市场行为研究不足。构建一个包含国际关系动态博奔的一般均衡经济学理论框架可以发现:当领先大国出于内生的霸权利益考虑而选择对后发追赶国家进行技术遇制时,后者可以通过补贴本国生产和研发进行反遇制,且最优补贴率随着所受技术遇制程度的增加而提高。虽然补贴政策在短期可能引发更严苛的技术遇制,但会缩短技术遇制的时长,并在中长期实现更高的福利水平。而考虑到现实中补贴政策可能引发的企业“道德风险”等问题,后发追赶国家还需采取包括竞争政策在内的其他可行性策略。此外,通过增强国防战略型产业对民用产业技术溢出的效率,亦可提升后发追赶国家的反遇制能力与效果。

关键词：大国竞争技术遇制产业政策国防战略型产业

基于改进YOLOX算法的光学卫星影像车辆目标检测

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传感器与微系统 2024年第7期43卷 132-135,140页

作者：张杰郭杜杜娄文郭凯新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830049 银江技术股份有限公司浙江杭州311400

为了改善光学卫星影像中车辆目标检测准确率低、速度慢的问题,提出一种基于改进YOLOX算法的卫星影像车辆目标检测方法。首先,以轻量化模型YOLOX的S版本为基线,采用CSPDarknet—53替换原主干特征提取网络,引入基于卷积块的注意力模块(CB... 详细信息

为了改善光学卫星影像中车辆目标检测准确率低、速度慢的问题,提出一种基于改进YOLOX算法的卫星影像车辆目标检测方法。首先,以轻量化模型YOLOX的S版本为基线,采用CSPDarknet—53替换原主干特征提取网络,引入基于卷积块的注意力模块(CBAM)提高特征提取时对车辆目标的关注度。其次,扩充主干特征提取网络输出尺度,并在特征强化提取部分设计了一个双向特征金字塔网络(BFP-net),采用亚像素卷积上采样、横向的跳跃连接和纵向的跨尺度连接实现对不同层级、尺度特征的复用,使得最后输出特征层充分融合了分类和定位信息。实验结果表明:本文算法对large-vehicle和small-vehicle两类车辆的检测准确率分别为88.98%和86.58%,相较于原算法,平均检测准确率提高了5.36%,检测速度达到了58.37fps,具有更好的检测效果。

关键词：光学卫星影像车辆检测尺度扩充注意力机制

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仿鼠脑内嗅-海马-前额叶信息传递回路的空间导航方法

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 80-89页

作者：廖诣深于乃功北京工业大学信息学部计算智能与智能系统重点实验室北京100124

生理学研究发现,大鼠进行空间定位依赖内嗅—海马CA3结构中的网格细胞与位置细胞,而内嗅—海马结构与前额叶皮层之间的动态联系是导航的关键。基于此,本文提出一种仿鼠脑内嗅—海马—前额叶信息传递回路的空间导航方法,旨在为移动机器... 详细信息

生理学研究发现,大鼠进行空间定位依赖内嗅—海马CA3结构中的网格细胞与位置细胞,而内嗅—海马结构与前额叶皮层之间的动态联系是导航的关键。基于此,本文提出一种仿鼠脑内嗅—海马—前额叶信息传递回路的空间导航方法,旨在为移动机器人赋予强大的空间导航能力。在海马CA3—前额叶空间导航模型的基础上,本文构建以海马CA1区位置细胞为基本单元的动态自组织模型优化导航路径。随后通过海马CA3区位置细胞与前额叶皮层动作神经元将优化后的路径回馈至脉冲神经网络,提高模型收敛速度的同时还有助于建立导航习惯的长期记忆。为验证方法的有效性,本文分别设计了二维仿真实验和三维仿真平台的机器人实验。实验结果表明:本文方法不仅能够在导航效率、收敛速度等方面超越其他算法,而且对动态变化的导航任务具有较好的适应性。同时,本文方法还能够很好地应用在移动机器人平台上。

关键词：位置细胞动作神经元内嗅—海马前额叶空间导航

含体腔孔生物碎屑混积岩初始孔隙度恢复方法——以环渤中地区沙一二段混积岩储层为例

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沉积学报 2024年

作者：曲希玉闫振王清斌苗长盛杜亚文吴文波中国石油大学(华东)地球科学与技术学院中海石油(中国)有限公司天津分公司中国石油集团渤海钻探工程有限公司长春工程学院勘察与测绘工程学院

【目的】环渤中地区古近系沙河街组一二段发育混积岩储层且富含有大量油气资源，其中腹足类生物碎屑富集，其特有的生物体腔孔使得混积岩初始孔隙度不能以常规碎屑岩初始孔隙度恢复公式求取，目前国内外尚缺少混积岩初始孔隙度的恢复方... 详细信息

【目的】环渤中地区古近系沙河街组一二段发育混积岩储层且富含有大量油气资源，其中腹足类生物碎屑富集，其特有的生物体腔孔使得混积岩初始孔隙度不能以常规碎屑岩初始孔隙度恢复公式求取，目前国内外尚缺少混积岩初始孔隙度的恢复方法，而初始孔隙度的准确恢复是研究储层演化的关键内容。【方法】选用现代螺类样品，通过实验法和公式法分别求取螺类生物体腔孔体积，然后再通过构造物理模拟实验模拟螺类生物体腔孔在真实沉积环境中的充填情况，最后以前人常用的储层初始孔隙度计算公式为基础，得到一种适用于混积岩储层的初始孔隙度计算公式。【结果】螺的种类是影响螺类生物体腔孔体积占比的最大因素。不同种类的螺，有效储集空间即体腔孔孔隙度的大小不同；影响同一种螺体腔孔孔隙度差异的原因主要为体腔孔腔口的大小。以生物碎屑含量较高的QHD36-3-A井3 765.03 m混积岩样品为例，求得该深度混积岩的初始孔隙度为51.68%左右。【结论】以前人公式为基础，结合物理模拟实验建立了一个新的求取混积岩初始孔隙度的计算方法，对于混积岩储层演化研究具有重要意义。

关键词：混积岩腹足类生物初始孔隙度孔隙演化体腔孔

考虑负荷分类增长的多目标光伏选址定容双层多阶段规划

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南方电网技术 2024年

作者：杨毅王明深庄舒仪朱继忠陈一熙曾琮文淅宇国网江苏省电力有限公司电力科学研究院华南理工大学电力学院

随着配网中分布式光伏接入规模的逐年扩增，开展分布式光伏选址定容研究对于提高配网经济性与安全性具有重要意义。目前关于光伏选址定容规划的研究大多采用常规单时段规划方法进行建模，忽略了配网的中长期负荷增长特性，这将对模型实... 详细信息

随着配网中分布式光伏接入规模的逐年扩增，开展分布式光伏选址定容研究对于提高配网经济性与安全性具有重要意义。目前关于光伏选址定容规划的研究大多采用常规单时段规划方法进行建模，忽略了配网的中长期负荷增长特性，这将对模型实际应用效果产生不利影响。为此，本文提出了一种考虑负荷分类增长的多目标光伏选址定容规划模型。首先，结合动态时间规整(dynamic time warping，DTW)和LightGBM算法实现中长期负荷的分类预测；随后，构建计及负荷分类增长的多目标光伏选址定容双层多阶段规划模型，并引入多目标双层纵横交叉算法(multi-objective bi-level crisscross optimization algorithm，MOBL-CSO)进行求解。在改进的IEEE 33节点系统中的实验结果表明，所提方案能综合考虑整个规划年限中负荷变化进行优化，与传统方法相比能获得更具长期经济性和安全性的光伏选址定容规划方案。

关键词：分布式光伏负荷增长选址定容配电网多目标优化双层多阶段规划纵横交叉算法