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空心碳纳米笼材料的制备及用于CO2高效转化

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空心碳纳米笼材料的制备及用于CO2高效转化

作者：石昌松安徽师范大学

学位级别：硕士

碳纳米材料由于具有优异的导电性、良好的化学稳定性和机械稳定性,近年来引起了研究人员的广泛关注,特别是具有高的比表面积和高孔隙率的中空碳纳米笼材料。它不仅可以提供丰富的活性位点,还能提升质子传输效率,在气体分离,能源转化,工... 详细信息

碳纳米材料由于具有优异的导电性、良好的化学稳定性和机械稳定性,近年来引起了研究人员的广泛关注,特别是具有高的比表面积和高孔隙率的中空碳纳米笼材料。它不仅可以提供丰富的活性位点,还能提升质子传输效率,在气体分离,能源转化,工业多相催化等领域有着广泛的应用前景。随着社会工业化进程的急速发展,人们对传统化石燃料的需求日益增多。这引发了温室效应和海平面上升等一系列环境问题。为了缓解这一问题,人们提出了大量将CO2捕获并转化成高附加值的化学商品的方法。而在众多的CO2转化途径中,CO2与环氧化物的环加成反应因具有接近100%的原子利用率且符合绿色化学理念等优势,被认为是一种合理可靠的策略。然而,均相催化剂在分离和回收上存在困难。因此,开发稳定性高,成本低廉和性质优异的多相催化剂是至关重要的。基于上述考虑,本论文设计了三种不同的空心碳纳米笼材料催化剂,并研究和探讨其在CO2环加成反应中的应用,主要的研究内容如下:（1）以SiO2微球为硬模板,通过在其表面均匀地包裹一层金属-多巴胺的涂层合成了核壳结构的SiO2@Fe-DA前驱体。经过高温煅烧,该涂层转化成了碳壳层。最后,通过氢氟酸去除模板得到了中空结构的Fe3C/HCS（HCS代表中空碳球）。测试表明,Fe3C/HCS在较为温和的条件下,得到了95%的环氧化物转化率,并且可以在循环7次后仍然可以保持较好的催化效果。（2）以ZIF-L纳米棒为前驱体,通过聚合物辅助的策略,在其光滑的表面涂覆一层金属和聚合物涂层得到了ZIF-L@Fe-PDA材料。通过高温热解形成中空结构的催化剂Fe/HNR（HNR代表中空纳米棒）。测试结果表明,Fe/HNR在CO2与环氧化物的加环反应中展现出了较好的催化活性（转化率96%）,并且在经过7次循环实验后仍然保持良好的催化活性。（3）以水热法合成的ZIF-8-NC纳米立方为前驱体,经过双涂层包覆策略（SiO2和金属-聚多巴胺）,得到了ZIF-8-NC@SiO2@Fe-PDA材料。经过高温煅烧和酸蚀等步骤,制备了一种具有中空缓冲层结构的催化剂Fe/HBNC（HBNC代表中空缓冲层纳米立方）。实验结果表明,Fe/HBNC在较为温和的条件下,对CO2与环氧化物加环反应有着极高的催化活性（转化率98%）,并且在经过7次循环实验后仍然保持优异的催化活性和高稳定性。

关键词：空心碳纳米笼材料多相催化剂聚合物辅助 CO2转化

力学因素在前交叉韧带重建腱-骨愈合中的研究进展

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中华创伤骨科杂志 2024年第4期26卷 364-368页

作者：石昌浩陈滨南方医科大学南方医院骨科-创伤骨科广州1510515

前交叉韧带(ACL)对维持膝关节稳定性和控制运动至关重要。随着体育运动的普及和人们对高强度运动的追求,ACL损伤发生率逐年上升。自体腘绳肌腱移植重建ACL术是主要治疗方法,但其结果取决于腱-骨愈合。在影响因素中,力学因素是腱-骨愈合... 详细信息

前交叉韧带(ACL)对维持膝关节稳定性和控制运动至关重要。随着体育运动的普及和人们对高强度运动的追求,ACL损伤发生率逐年上升。自体腘绳肌腱移植重建ACL术是主要治疗方法,但其结果取决于腱-骨愈合。在影响因素中,力学因素是腱-骨愈合的关键因素。因此本文综合研读了ACL重建后腱-骨愈合方面的研究文献,总结了力学因素对愈合过程的影响及各种促进愈合的策略,以期为该领域的研究及治疗提供参考。

关键词：前交叉韧带生物力学康复腱-骨愈合机械应力

基于Transformer和增强可变形可分离卷积的多视频插帧方法

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计算机工程 2024年

作者：石昌通单鸿涛上海工程技术大学电子电气工程学院

现有的多视频插帧方法通常采用光流或卷积神经网络来实现，而受光流和卷积神经网络固有限制的影响难以有效处理大运动场景。针对该问题，提出一种基于Transformer和增强可变形可分离卷积的多视频插帧方法，该方法融合了移位窗口和跨尺... 详细信息

现有的多视频插帧方法通常采用光流或卷积神经网络来实现，而受光流和卷积神经网络固有限制的影响难以有效处理大运动场景。针对该问题，提出一种基于Transformer和增强可变形可分离卷积的多视频插帧方法，该方法融合了移位窗口和跨尺度窗口的注意力，扩大了注意力的感受野；并在合成帧时将时间步作为一个关键控制变量输入帧合成网络，从而能够在任意时间位置插帧。具体而言，首先使用嵌入层提取浅层特征；随后使用编码器-解码器架构提取多尺度的深层特征；最后使用以增强可变形可分离卷积为核心的多尺度多帧合成网络，将多尺度特征、原视频帧和时间步信息共同输入帧合成网络，利用多尺度信息合成任意时间位置对应的中间帧。实验结果表明，该方法在多个视频插帧常用的数据集上实现了较高的插帧性能。其中，多视频插帧方法在Vimeo90K septuplet数据集上的PSNR值和SSIM值分别达到了27.98dB和0.912，单视频插帧方法的插帧性能也达到了主流水平。同时可视化结果表明，相较于其他方法该方法在大运动和大规模运动场景下能产生较为清晰合理的中间帧。

关键词：多视频插帧 Transformer 增强可变形可分离卷积任意时间位置插帧基于跨尺度窗口的注意力大运动

基于MRSDAE-KPCA结合Bi-LST的滚动轴承剩余使用寿命预测

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噪声与振动控制 2024年第3期44卷 95-100,145页

作者：古莹奎陈家芳石昌武江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

针对现有滚动轴承剩余使用寿命预测方法在提取数据特征时没有充分考虑数据的内部分布,且在构建健康因子时还需要专家经验进行人工提取等问题,提出一种基于流形正则化堆栈去噪自编码器、核主成分分析并结合双向长短时记忆网络的滚动轴承... 详细信息

针对现有滚动轴承剩余使用寿命预测方法在提取数据特征时没有充分考虑数据的内部分布,且在构建健康因子时还需要专家经验进行人工提取等问题,提出一种基于流形正则化堆栈去噪自编码器、核主成分分析并结合双向长短时记忆网络的滚动轴承剩余使用寿命预测方法。首先采用无监督的堆栈去噪自编码器网络对原始振动数据进行深层特征提取,并使用核主成分分析法进一步降维,以提高健康因子的指标稳定性;然后在堆栈去噪自编码器中加入流形正则化,最大程度保留编码器隐藏层内部的数据分布结构,提高模型提取数据特征的有效性。最后使用双向长短时记忆网络预测轴承的剩余使用寿命,并采用AdaMax优化算法对网络模型的超参数进行自适应寻优。分析结果表明,提出的滚动轴承剩余使用寿命预测方法具有更高的精度。

关键词：故障诊断滚动轴承剩余使用寿命预测健康因子流形正则化堆栈去噪自编码器双向长短时记忆网络

基于格拉姆角场与深度卷积生成对抗网络的行星齿轮箱故障诊断

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噪声与振动控制 2024年第1期44卷 111-118页

作者：古莹奎石昌武陈家芳江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

针对行星齿轮箱故障诊断中样本分布不均衡所引起的模型泛化能力差及诊断精度低等问题,采用格拉姆角场图像编码技术和深度卷积生成对抗网络相结合进行数据增强,融合AlexNet卷积神经网络进行故障诊断。将采集到的一维振动信号转化为格拉... 详细信息

针对行星齿轮箱故障诊断中样本分布不均衡所引起的模型泛化能力差及诊断精度低等问题,采用格拉姆角场图像编码技术和深度卷积生成对抗网络相结合进行数据增强,融合AlexNet卷积神经网络进行故障诊断。将采集到的一维振动信号转化为格拉姆角场图,按比例划分训练集与测试集,将训练集样本与随机向量输入到深度卷积生成对抗网络模型中,交替训练生成器与判别器,达到纳什平衡,生成与原始样本类似的生成样本,从而实现故障样本的增广。用原始样本与生成的增广样本训练卷积神经网络分类模型,完成行星齿轮箱的故障识别。实验结果表明,所提方法能够有效提升样本不均衡条件下的行星齿轮箱故障诊断精度,使之达到99.15%,且能使收敛速度更快。

关键词：故障诊断格拉姆角场深度卷积生成对抗网络卷积神经网络行星齿轮箱