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构筑共轭聚合物基S型异质结分子内和界面电场以实现高效光催化制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 194-205页

作者：王乐乐程文瑶王嘉鑫杨娟刘芹芹江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

能源短缺与环境问题已成为阻碍社会经济发展的重要因素,并对人类生活质量产生了深远影响,成为重大的全球性挑战.传统的一次能源,如煤、石油和天然气,正面临着日益严重的短缺问题,同时,水体污染日趋严重.因此,迫切需要寻找绿色、可持续... 详细信息

能源短缺与环境问题已成为阻碍社会经济发展的重要因素,并对人类生活质量产生了深远影响,成为重大的全球性挑战.传统的一次能源,如煤、石油和天然气,正面临着日益严重的短缺问题,同时,水体污染日趋严重.因此,迫切需要寻找绿色、可持续的能源解决方案.其中,利用太阳能进行光解水制氢以及降解水中污染物,被视为一种极具潜力和前景的能源利用方式.然而,目前的光催化剂普遍面临光生载流子容易复合、迁移速率缓慢等问题,这些问题限制了光生电荷的寿命,往往只有几十皮秒,从而降低了其在氧化还原反应中的有效性和光催化效率.因此,开发高效、稳定的光催化剂成为了当前研究的热点和迫切需求.本文报道了一种新型光催化剂的合成与应用.首先,将1,6-二溴芘分子作为富电子供体(D)引入到氮化碳(g-C_(3)N_(4))中,合成了以C‒N键连接的g-C_(3)N_(4)-1,6-二溴芘(CNPy)材料.随后,通过多种手段对样品进行了表征.X射线衍射图谱、傅里叶红外光谱和核磁共振图谱证明了1,6-二溴芘分子的成功引入.氮气等温吸附脱附曲线结果表明,与纯g-C_(3)N_(4)相比,芘基的引入增加了g-C_(3)N_(4)的比表面积,暴露出更多的活性位点.X射线光电子能谱和表面电荷密度测试结果证实了CNPy分子内电场的成功构建.当以铂为助催化剂时,CNPy-0.2(包含200 mg CNPy)表现出较高的光催化产氢性能,产率达到6.1mmol·g^(–1)·h^(–1).在此基础上,为了进一步提升催化性能,将CNPy与具有宽光谱响应范围和匹配能带结构的CdSe纳米颗粒进行复合,构筑了具有双电场(分子内和界面电场)的CdSe/CNPy S型异质结光催化剂.X射线衍射图谱、扫描电子显微镜及透射电子显微镜测试结果证实了CdSe与1,6-二溴芘修饰的g-C_(3)N_(4)的成功复合,且CdSe纳米颗粒(200 nm左右)均匀地分布在CNPy上.此外,通过原位X射线光电子能谱、电子顺磁共振波谱和开尔文探针力显微镜等表征手段证实了S型异质结的形成以及CdSe与CNPy之间存在内建电场.光电化学表征进一步证实了CdSe/CNPy S型异质结具有高效的载流子分离效率.能带结构分析结果表明,该CdSe/CNPy S型异质结在光激发后保留了CNPy的较强氧化能力与CdSe的较强还原能力.在无Pt作助催化剂的情况下,测试了CdSe/CNPy S型异质结的析氢与降解性能.结果显示,优化后的复合材料100%CdSe/CNPy-0.2在光催化产H2反应中,产率高达1.16 mmol·g^(–1)·h^(–1),分别是纯CNPy-0.2,CdSe和100%CdSe/CN的58倍,2.2倍和2.32倍.此外,该S型异质结材料表现出较好的光催化降解四环素性能,在全光谱照射下,降解效率高达97%.多次循环数据显示,该S型异质结材料表现出良好的稳定性.综上所述,本研究通过分子结构设计,在共轭聚合物分子内引入内建电场,并结合异质结界面工程策略,构筑了具有双电场的S型异质结光催化材料.该材料表现出高效的光催化析氢和污染物降解性能,为提升共轭半导体基光催化材料的性能提供了新思路.

关键词： g-C_(3)N_(4) 分子内电场界面电场 S型异质结构光催化剂

软黏土中桶形基础的上限法极限分析模型及其计算

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天津大学学报 2006年第3期39卷 273-279页

作者：王晖王乐芹周锡礽肖仕宝天津大学建筑工程学院天津300072

桶形基础作为近海工程一种新型结构形式,其结构与地基土体间复杂的相互作用使得此类结构的承载机理与破坏形态一直未有明确的界定,根据饱和软黏土中桶形基础的工作特点确立了其在侧向荷载作用下的一种新的三维组合破坏模式,基于塑性极... 详细信息

桶形基础作为近海工程一种新型结构形式,其结构与地基土体间复杂的相互作用使得此类结构的承载机理与破坏形态一直未有明确的界定,根据饱和软黏土中桶形基础的工作特点确立了其在侧向荷载作用下的一种新的三维组合破坏模式,基于塑性极限分析理论的上限法建立了受侧向荷载作用的、饱和软黏土中桶形基础的极限分析模型,运用非线性数学规划的Nelder-Mead改进单纯形法,并结合遗传算法对相关参数进行寻优,求得上述破坏机制的最危险模式及侧向荷载的最小上限解．根据桶形基础在不同插入深度时的承载机理及受力机制,将桶形基础结构划分为3种受力模式,即相对埋深小于0．52时的浅插式、相对埋深大于1．2时的深插式与介于两者之间的过渡模式,为结构整体稳定性分析计算提供了理论依据．此外,模型试验及工程实例的分析进一步证明了上述分析方法的可行性和有效性．

关键词：桶形基础极限分析破坏机制上限法 Nelder-Mead改进单纯形法遗传算法

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雏鸡弧菌性肝炎的防治

黑龙江畜牧兽医 2006年第7期 110-111页

作者：王乐芹莒南县畜牧局山东莒南276600

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海底管道水下抛石保护石料技术要求研究

石油和化工设备 2023年第4期26卷 131-133页

作者：王林王乐芹刘伟崔少敏刘刚海洋石油工程股份有限公司天津300451

海底管道跨越航道时,会面临落锚、走锚等锚害风险,挖沟抛石保护是一种经济可行的保护方式。在设计抛石保护时,块石的级配及技术要求对保护的稳定性和有效性有重要影响。本文结合工程实践,结合泥沙运动基本理论,总结了一套较完整的海底... 详细信息

海底管道跨越航道时,会面临落锚、走锚等锚害风险,挖沟抛石保护是一种经济可行的保护方式。在设计抛石保护时,块石的级配及技术要求对保护的稳定性和有效性有重要影响。本文结合工程实践,结合泥沙运动基本理论,总结了一套较完整的海底管道抛石级配设计思路和技术要求,可据此开展抛石设计,,为海底管道的抛石保护设计提供参考。

关键词：海底管道抛石保护粒径技术要求

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桩基码头岸坡整体稳定分析的修正

岩石力学与工程学报 2005年第4期24卷 681-686页

作者：周锡礽王乐芹王晖朱福明天津大学建筑工程学院天津300072 天津港务局天津300456

针对桩基码头的岸坡稳定问题,在考虑了桩本身的特性和桩土相互作用的条件下,提出一种修正基桩抗滑效应的桩基码头岸坡整体稳定的计算方法,同时,采用了遗传算法确定最危险滑动面及其对应的最小安全系数,由此对现有规范中的相关规定提出... 详细信息

针对桩基码头的岸坡稳定问题,在考虑了桩本身的特性和桩土相互作用的条件下,提出一种修正基桩抗滑效应的桩基码头岸坡整体稳定的计算方法,同时,采用了遗传算法确定最危险滑动面及其对应的最小安全系数,由此对现有规范中的相关规定提出了修正。该方法考虑圆弧滑动面,采用简化Bishop法计算岸坡稳定的安全系数,并在其中考虑基桩的抗滑作用;采用一种基于极限分析理论的方法确定滑动面以上的土体对桩的侧推力,对不同的圆弧位置,由各基桩的埋置深度及其与岸坡具有不同的安全系数确定其所能发挥的最大抗滑力;通过相关工程算例的计算与比较,表明本方法简便、快捷,且结果良好。

关键词：士力学桩基码头岸坡整体稳定桩土相互作用简化Bishop法遗传算法

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哺乳母猪催乳法

黑龙江畜牧兽医 2006年第1期 93-94页

作者：王乐芹王佳莒南县畜牧局山东莒南276600

母猪产后乳汁不足或无乳的原因很多,应根据母猪的具体情况,采取有效的催乳方法.

关键词：哺乳母猪催乳法产后乳汁不足催乳方法无乳

软黏土中桶形基础侧向极限承载力计算的简化方法

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天津大学学报 2008年第5期41卷 529-535页

作者：王乐芹王晖余建星周锡天津大学建筑工程学院天津300072

基于塑性极限分析理论的上限法极限分析模型,结合最优化方法可以求得桶形基础侧向极限承载力,并对结构相对埋深对承载机理及受力机制的影响进行了研究.根据其相对埋深,将桶形基础结构划分为3种受力模式,即相对埋深β小于0.52时的浅插式... 详细信息

基于塑性极限分析理论的上限法极限分析模型,结合最优化方法可以求得桶形基础侧向极限承载力,并对结构相对埋深对承载机理及受力机制的影响进行了研究.根据其相对埋深,将桶形基础结构划分为3种受力模式,即相对埋深β小于0.52时的浅插式、相对埋深β大于1.2时的深插式与介于两者之间的过渡模式.针对上限法极限分析的繁琐与复杂,基于桶形基础不同埋深时的受力机制,探讨了桶形基础侧向极限承载力计算的一种简化方法,并提出了对荷载作用高度的修正,为结构整体稳定性分析提供了一种实用方法.通过大比尺物模试验验证及工程实例的计算与分析比较,进一步证明了该方法的可行性和有效性.

关键词：桶形基础侧向极限承载力上限法极限分析受力机制近海工程

基于增强内积矩阵的PMI泡沫夹层结构损伤检测

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工程力学 2024年第2期41卷 244-256页

作者：田鑫海王乐西北工业大学航空学院西安710072

聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide,PMI)泡沫夹层复合材料结构因其独特的力学性能而广泛应用于航空航天领域,如何快速、准确、低成本地检测面板与芯材的脱粘损伤对结构安全使用具有重大意义,然而传统的基于超声波的无损检测技术由于... 详细信息

聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide,PMI)泡沫夹层复合材料结构因其独特的力学性能而广泛应用于航空航天领域,如何快速、准确、低成本地检测面板与芯材的脱粘损伤对结构安全使用具有重大意义,然而传统的基于超声波的无损检测技术由于PMI泡沫的吸声特性难以有效地检测到此类结构的脱粘损伤,该文探索基于振动响应测试的方法在PMI泡沫夹层结构损伤检测中的可行性及有效性。以振动时域响应相关性分析建立的结构损伤特征——内积矩阵(inner product matrix,IPM)为基础,通过将不同激励点下计算得到的IPM进行堆叠,提出了增强内积矩阵(enhanced inner product matrix,EIPM)的概念,并以EIPM为卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的输入、PMI泡沫夹层结构的损伤状态为输出,建立了基于EIPM及CNN的结构损伤检测方法。PMI泡沫夹层悬臂梁结构的脱粘损伤检测仿真算例及实验验证结果表明,所提方法在3个及以上测点时的平均识别准确率均在99%以上,且与基于IPM的方法相比,EIPM方法具有更好的收敛速度和稳定性。

关键词：结构损伤检测 PMI泡沫夹层结构内积矩阵增强内积矩阵卷积神经网络

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海底管道挖沟抛石抗锚害的保护设计思路

石油和化工设备 2023年第7期26卷 71-73,70页

作者：刘伟王乐芹王林崔少敏黄明哲海洋石油工程股份有限公司天津300451

处于航道区的海底管道面临落锚、走锚等锚害风险,挖沟抛石保护是一种经济可行的保护方式。在保护方案的设计过程大多根据工程经验进行,可能出现保护不足或过度保护的情况。本文结合工程经验,总结了一套较完整的海底管道抗锚害的挖沟抛... 详细信息

处于航道区的海底管道面临落锚、走锚等锚害风险,挖沟抛石保护是一种经济可行的保护方式。在保护方案的设计过程大多根据工程经验进行,可能出现保护不足或过度保护的情况。本文结合工程经验,总结了一套较完整的海底管道抗锚害的挖沟抛石保护设计思路,可定量开展锚害保护方案的设计工作,为海底管道的挖沟抛石合理设计提供参考。

关键词：海底管道锚害保护设计挖沟抛石