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压电场调控光生载流子分离的高效光催化材料的研究

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压电场调控光生载流子分离的高效光催化材料的研究

作者：王鸿涛江南大学

学位级别：硕士

随着生物医药技术的快速发展,抗生素类药物滥用现象日渐严重,越来越多的水源中开始检测出四环素类抗生素(TC)残留。低剂量抗生素长期排放到环境中将增加细菌的抗药性,这已经成为一个非常紧迫的问题。基于高级氧化工艺的半导体光催化技... 详细信息

随着生物医药技术的快速发展,抗生素类药物滥用现象日渐严重,越来越多的水源中开始检测出四环素类抗生素(TC)残留。低剂量抗生素长期排放到环境中将增加细菌的抗药性,这已经成为一个非常紧迫的问题。基于高级氧化工艺的半导体光催化技术作为一种利用光能分解污染物的降解技术,具有能耗低、绿色清洁的特点,被认为是解决水中抗生素污染的最有前途的方法之一。然而,很多的光生载流子在光催化剂内部就已经发生了复合,无法迁移至催化剂的表面参与氧化还原反应。因此提高光催化反应过程中光生电子和空穴的分离效率对提高光催化反应的效率十分重要。为了实现光生电子和空穴的有效分离,本文制备了三种具有优异压电性能的压电光催化材料,通过在光催化剂内部引入压电内建电场对光催化过程进行了改进,增强了光催化反应中的有效电荷浓度和光生载流子的分离效率,光催化剂对TC废水的降解效率也获得了提升。本研究具体的内容如下:(1)通过水热法和后续沉淀法制备了不同质量比例的可见光驱动的氧化铜/铌酸钠(Cu O/Na Nb O)压电光催化剂,以净化含有TC残留的废水。借助Uv-vis DRS、XRD、XPS、PFM、SEM和HRTEM等表征手段对半导体压电光催化剂的光吸收性质、元素构成、压电响应特性和表面结构进行了研究和分析。并且利用含TC的废水作为目标降解物以分析其光催化性能,结果显示,1.5 wt%Cu O复合的Na Nb O(CNNO-0.15)在可见光的照射和超声条件下于120 min内对TC的降解效率为73.0%,是同等条件下没有超声辅助的CNNO-0.15的1.2倍。压电力显微镜测试结果表明,CNNO-0.15具有优异的压电性能,可以在超声的应力作用下形成压电内电势,压电内电势可以为光生电子和空穴提供相反的驱动力以降低光生载流子的复合率,因而CNNO-0.15的光催化效率得到提升。这项工作在Cu O/Na Nb O中实现了内建电场和光催化反应的耦合,为压电光催化材料在抗生素降解领域提供了新的思路。(2)通过水热法和光还原法合成了一系列可见光响应的银担载钒酸铋(Ag/Bi VO)压电光催化剂,以在可见光的驱动下净化含有盐酸四环素(TC)的废水。其中,含有1.0 wt%Ag的Ag/Bi VO(Ag/BVO-1.0)表现出最佳的压电光催化活性。窄带隙压电光催化剂Bi VO具备良好的可见光吸收性能,而Ag纳米粒子的引入不仅提高了光催化剂的可见光吸收能力,同时还在催化剂界面形成的异质结,为光生载流子的分离提供了动力。当超声波被引入辅助光催化反应后,催化剂对TC的净化效率表现出提升。活性的增强可能是由于BVO在超声波的震动下形成了内建电场,驱动着光生电子和空穴朝着相反的方向迁移至催化剂的表面,参与TC的降解反应。值得称道的是,Ag/BVO-1.0压电光催化剂在连续四次的循环压电光催化降解TC实验中,对TC的降解效率基本没有表现处明显的变化。因而,本章的研究内容对压电光催化材料在可见光吸收能力不足方面的劣势做出了改进,并尝试了其对含抗生素废水处理的可能。(3)通过沉淀法合成了具有压电效应的单斜相钒酸铋(m-BVO),并通过活化过硫酸盐(PMS)来实现含TC废水的治理。同时合成了不具有压电效应的四方相钒酸铋(t-BVO),用以比较研究压电内建电场对PMS活化的影响。此外,利用压电力显微镜对催化剂进行了分析,以得到制备样品的压电系数并作为成功引入压电效应的证据。在光照和超声条件下进行了光电流密度响应测试,以研究压电内建电场对光生载流子浓度的影响。研究了催化剂在不同初始p H值和多次循环降解试验后对TC废水降解效率的变化,以系统地评估其实用性和稳定性。此外,还研究了TC降解过程中可能的降解途径以及相关中间产物的毒性。这项研究提出了一种具有应用潜力的PMS活化方法,对含抗生素废水的净化具有重要意义。

关键词：光催化压电内建电场载流子分离盐酸四环素

计入粗糙度的织构化轴承润滑特性理论与试验研究

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计入粗糙度的织构化轴承润滑特性理论与试验研究

作者：王鸿涛郑州大学

学位级别：硕士

滑动轴承以其高承载能力、高刚度、高回转精度和较低的摩擦因数,广泛用于高速重载高精度的旋转机械中。在滑动轴承加工制作中轴瓦表面常产生不规则表面形貌,主要表现为粗糙度和表面微凹坑等,合理控制其形状、尺寸参数是降低对滑动轴承... 详细信息

滑动轴承以其高承载能力、高刚度、高回转精度和较低的摩擦因数,广泛用于高速重载高精度的旋转机械中。在滑动轴承加工制作中轴瓦表面常产生不规则表面形貌,主要表现为粗糙度和表面微凹坑等,合理控制其形状、尺寸参数是降低对滑动轴承摩擦学特性影响的关键因素。在表面形貌的深入研究中发现,在摩擦副承载域表面制备一系列规则的织构能够实现滑动轴承的减摩效果。本文在流体动压润滑理论基础上,以耦合粗糙度的织构化动压滑动轴承为研究对象,基于随机纵向粗糙模型建立了含有正方形微织构的动压轴承理论模型,采用有限差分法求解Reynolds方程。建立静动特性的计算公式,并对织构区域膜厚突变进行织构边界处理。针对光滑、含单一粗糙度、含单一微织构的轴承以及耦合粗糙轮廓的织构化轴承,分析其润滑特性的影响,计算得到了四种表面形貌因素条件下的动压轴承的静、动特性以及稳定性变化规律。计算结果表明:(1)小偏心工况下单一计入织构化轴承比光滑轴承的承载力有所提升;摩擦阻力和端泄流量随偏心率的增大而缓慢增加。(2)计入粗糙度的织构化轴承承载力随偏心率变大而增加,且偏心率越大承载提升效果越显著;摩擦阻力和端泄流量也随偏心率变大而显著增大,同时也伴生了温升。(3)微织构深度和表面粗糙度参数是影响轴承特性主要因素,计入粗糙度的织构化动压轴承随粗糙度参数的变化可大幅提高其承载力;随着织构深度的增加其当量油膜厚度有所增加,摩擦力也得以改善。实验研究中讨论了不同加工方式形成表面形貌的机理,采用两种加工方式制备了两类轴瓦表面形貌试件,并进行了表征。通过超声振动辅助加工方式获得的摩擦副既均化了粗糙波峰又形成有规则纹理的表面微织构,应用激光刻蚀加工手段制备出多尺度的轴瓦表面织构。在考虑不同粗糙度和微织构参数的条件下,针对动压滑动轴承摩擦特性进行了实验研究;经过分析对比其结果与理论计算规律一致。研究中获得了有益工艺参数和实验结果,为进一步探究滑动轴承表面形貌对摩擦学特性影响提供了参考。

关键词：动压轴承轴承特性表面粗糙度表面微织构激光刻蚀超声振动辅助加工

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新型主流媒体用户战略探析

青年记者 2021年第9期 68-70页

作者：王鸿涛南方日报社

受传合一是Web2.0时代用户的基本属性。新型主流媒体应与时俱进,认识并把握好用户变化特性,充分发挥联系群众的先天优势,走好网络时代群众路线,从多维度拓展连接服务用户,把用户认知融入业务流程,用好商业社交平台。

关键词：新型主流媒体用户二重性用户连接用户管理

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仿真模拟主动调节负泊松比力学超材料

复合材料学报 2024年第1期41卷 467-476页

作者：姚永涛丛琳王鸿涛王军哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080 内蒙动力机械研究所呼和浩特010000

负泊松比材料作为一种新型的超材料,鉴于其优异的力学性能,在航天、航空、工业、医药科学等领域具有广泛的应用前景。为得到性能、结构可主动调节的超材料,首先以负泊松比结构为基础,结合形状记忆智能材料,设计出性能可调控的超材料结... 详细信息

负泊松比材料作为一种新型的超材料,鉴于其优异的力学性能,在航天、航空、工业、医药科学等领域具有广泛的应用前景。为得到性能、结构可主动调节的超材料,首先以负泊松比结构为基础,结合形状记忆智能材料,设计出性能可调控的超材料结构单元模型。然后通过基本梁理论计算,获得宏观结构泊松比正负转变与刚体结构之间的临界参数。其次,通过有限元仿真,确定材料泊松比正负调节与填充单元组合比例及排列方式之间的关系。最后对这种二维结构材料的振动特性和力学性能进行了详细的分析。结果表明:这种材料在调节结构力学性能和振动调控方面表现出优异的性能。调节内部单元的填充形式和排列方式,可以得到不同的力学性能和吸能效果;同时,通过引入形状记忆材料和微结构,使材料表现出优异的宏观结构和刚度智能调节性能。

关键词：力学超材料负泊松比吸能可调节设计有限元仿真

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二氧化碳减排对生产网络的影响研究

二氧化碳减排对生产网络的影响研究

作者：王鸿涛中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

本文把二氧化碳减排目标、生产网络和经济波动三者纳入到一个分析框架中。在这个框架中,碳减排目标作为一个长期的约束,生产网络受到这个约束的作用发生动态的演化,并对经济周期产生影响。首先,使用中国2002年到2018年的五张非竞争型投... 详细信息

本文把二氧化碳减排目标、生产网络和经济波动三者纳入到一个分析框架中。在这个框架中,碳减排目标作为一个长期的约束,生产网络受到这个约束的作用发生动态的演化,并对经济周期产生影响。首先,使用中国2002年到2018年的五张非竞争型投入产出表对中国生产网络的产业关联、结构特征、概率分布和对微观冲击的传导效应进行了实证研究。然后,根据《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》综合报告设定了五个减排情景:无约束情景、现行政策情景、强化政策情景、2°C情景和1.5°C情景。最后,基于五大减排情景假设,在2018年投入产出表的基础上用RAS法构建了2030年和2050年不同情境下的投入产出表,并根据新的投入产出表研究了不同减排情境下我国生产网络的性质及其对经济的影响。研究发现中国生产网络直径小,密度大,对微观冲击有显著的传导效应。网络节点的加权度、加权出度和加权入度近似服从指数分布,而非现有文献所假设的帕累托分布。实证结果和模拟结果均表明,随着经济的增长,指数分布的参数会逐渐减小,而生产网络的传导效应则逐渐增大。这表明随着经济规模的增大,由网络传导效应引起的宏观经济波动会增强。横向地情景对比表明,随着减排政策力度的加大,生产网络的产业关联、加权度和传导效应先增大后减小。另外,减排政策对生产网络的影响会随着时间推移递减。因此,选择减排总是优于不减排,因为减排带来的经济损失是暂时的,而低碳的经济结构一旦形成就会自动持续下去,并且不再对经济造成影响。但是,减排政策要避免极端,完全不减排和最大力度减排造成的损失都是巨大的。本研究表明,强化政策情景和2°C情景是对于我国相对适度的减排政策,既能够实现最终的低碳经济,又能够最大程度地降低转型过程中的经济损失。

关键词：碳减排投入产出生产网络经济波动

玄武岩纤维/聚乳酸/聚β-羟基丁酸酯复合材料的制备及加工性能和热性能

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高分子材料科学与工程 2022年第8期38卷 89-94,103页

作者：陈涛涛辛勇南昌大学机电工程学院江西南昌330031

以聚乳酸(PLA)、聚β-羟基丁酸酯(PHB)和玄武岩纤维(BF)为原料,通过一步反应熔融共混工艺,注塑成型制备出BF/PLA/PHB复合材料。探究了BF的含量对PLA/PHB基体复合材料的力学、热学以及流变性能的影响。通过拉伸测试,BF/PLA/PHB复合材料... 详细信息

以聚乳酸(PLA)、聚β-羟基丁酸酯(PHB)和玄武岩纤维(BF)为原料,通过一步反应熔融共混工艺,注塑成型制备出BF/PLA/PHB复合材料。探究了BF的含量对PLA/PHB基体复合材料的力学、热学以及流变性能的影响。通过拉伸测试,BF/PLA/PHB复合材料中BF的质量分数增加到10%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率虽然达到最大,但上升幅度明显减弱。通过X射线衍射以及差示扫描量热分析得出,加入的BF在PLA/PHB基体当中起到异相成核的作用,提升了PLA/PHB基体材料的结晶度,复合材料中BF质量分数超过5%时,结晶度提升明显减弱,达到阈值。通过旋转流变仪表征得出复合材料BF/PLA/PHB中BF质量分数增加到2%时,达到流变渗流阈值,继续增加BF含量,其复合材料的复数黏度将会显著提升,流动性差,不利于工程应用加工。

关键词：复合材料玄武岩纤维拉伸强度断裂伸长率热性能流变性能

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公路桥梁施工中软土地基施工技术应用研究

运输经理世界 2022年第20期 122-124页

作者：王鸿涛上饶京宝路桥工程有限公司江西上饶334100

为确保公路桥梁施工质量,分析公路桥梁施工中软土地基的特征和公路桥梁工程施工的现状,阐述公路桥梁工程中软土地基施工技术应用状况和软土地基的试验检测过程,提出确保公路桥梁工程地基结构稳定性的综合措施,以供相关人员参考。

关键词：软土地基公路桥梁试验检测置换法

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描述饱和黏性土应变软化的弹塑性双面模型

岩土力学 2022年第10期43卷 2757-2767页

作者：张涛李涛冯硕北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

常规三轴压缩试验中具有较强结构性的黏性土在围压较低时其应力-应变关系会呈现应变软化现象,一般还伴有塑性变形,通常土体内部结构损伤是应变软化产生的主要原因。考虑到采用经典塑性理论描述材料的应变软化不仅会违背Drucker的稳定性... 详细信息

常规三轴压缩试验中具有较强结构性的黏性土在围压较低时其应力-应变关系会呈现应变软化现象,一般还伴有塑性变形,通常土体内部结构损伤是应变软化产生的主要原因。考虑到采用经典塑性理论描述材料的应变软化不仅会违背Drucker的稳定性假设,而且也不能描述卸载塑性。因此,基于修正剑桥模型及Li和Meissner提出的塑性硬化准则,建立了一个描述饱和黏性土不排水应变软化的弹塑性双面模型。该模型以应力-应变曲线的峰值点分界,将应变硬化和应变软化分别作为独立的加载事件进行分析,同时引入新的结构性参数表征剪切过程中土体结构损伤导致的塑性刚度衰退。对不同固结状态饱和结构性黏土的三轴固结不排水压缩试验结果的模拟表明,所建模型能够较好地描述饱和黏性土的不排水应变软化特性。

关键词：结构性土应变软化塑性硬化准则弹塑性模型不排水剪切

低浓度煤层气蓄热氧化利用关键技术研究与应用

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煤炭科学技术 2023年第S01期51卷 173-180页

作者：张涛中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 重庆大学资源与安全学院重庆400044

为了解决传统低浓度煤层气蓄热氧化利用技术能耗高、经济性差的难题,促进低浓度煤层气蓄热氧化利用技术推广应用,推动提升煤矿区低浓度煤层气的利用率,为煤矿区“零排放”提供有力技术支撑,通过模拟和试验的方法研究了低浓度煤层气蓄热... 详细信息

为了解决传统低浓度煤层气蓄热氧化利用技术能耗高、经济性差的难题,促进低浓度煤层气蓄热氧化利用技术推广应用,推动提升煤矿区低浓度煤层气的利用率,为煤矿区“零排放”提供有力技术支撑,通过模拟和试验的方法研究了低浓度煤层气蓄热氧化利用能耗高的原因、阻力的影响因素、稳定运行与热能利用的关系、完善系统安全监控的意义,形成了低浓度煤层气蓄热氧化降耗技术、热能调控技术、综合安全控制技术,并在低浓度煤层气蓄热氧化利用项目中进行了实践应用。结果表明:蓄热氧化装置阻力主要来自装置内的蓄热体,降低蓄热体高度可以减少装置运行阻力,提高蓄热氧化装置进气甲烷浓度可以降低蓄热体高度并减小系统规模,采用凹形结构蓄热体可以提升换热效率;以镍基合金钢为主材的高温阀门可以稳定控制蓄热氧化装置输出的高温烟气流量,多种热能利用方式协同作用时,调节高温烟气流量精准匹配可以稳定蓄热氧化装置炉温,提高热能利用效率;应用完善的综合安全控制系统、远程监控系统和辅助决策故障专家诊断系统,可提高蓄热氧化系统运行的可靠性。试点煤矿每个供暖季利用低浓度煤层气691.2万Nm^(3),相当于减排二氧化碳当量9.6万t,低浓度煤层气利用率由原来的0提升至26%,具有显著的环保效益。

关键词：低浓度煤层气蓄热氧化降低能耗热能调控安全控制