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片层材料修饰碳对电极的制备及其染料敏化太阳能电池性能的研究

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片层材料修饰碳对电极的制备及其染料敏化太阳能电池性能的研究

作者：胡子山吉林大学

学位级别：硕士

随着工业和人口的日益增长,能源需求急剧增加。可持续能源的开发是人类面临的重要而紧迫的挑战。目前,太阳能电池被认为是最有前途的可持续能源供应之一。其中,染料敏化太阳能电池（DSSCs）因其易于制造、产品经济、环保以及在环境光下... 详细信息

随着工业和人口的日益增长,能源需求急剧增加。可持续能源的开发是人类面临的重要而紧迫的挑战。目前,太阳能电池被认为是最有前途的可持续能源供应之一。其中,染料敏化太阳能电池（DSSCs）因其易于制造、产品经济、环保以及在环境光下的优异性能而备受科学家们的关注。典型的DSSCs由光阳极、染料、具有氧化还原偶的电解质和对电极所组成。常见的对电极材料一般是由铂（Pt）所制备。虽然其具有良好的催化性、导电性等特点,但造价昂贵、含量稀有和易被电解质腐蚀阻碍了DSSCs的工业和商业化。因此,寻找替代Pt的电催化剂具有重要的意义。碳基材料具有较强的电催化能力、稳定性高、电子导电性好、天然丰度高、成本低、易于制备等优点受到了广泛关注,但碳基材料的电催化能力相较于Pt仍是相差很多。因此,本文的研究方向致力于设计一种经济实用、高效稳定且环保的碳基对电极,以替代传统的Pt对电极。当我们谈及片层材料（例如Ti3C2Tx MXene和Ni Fe LDH）在光催化和电催化领域所展现出的卓越催化特性时,这一发现无疑为无Pt对电极材料的开发指明了新的方向。这两种材料之所以备受瞩目,是因为它们不仅具有独特的二维层状结构,还因其表面丰富的催化活性位点,在催化反应中展现出了出色的性能和稳定性。结合这一研究背景,我们的研究思路旨在深入挖掘这些材料在DSSCs的应用潜力,以期为开发新型对电极材料提供坚实的科学基础和技术支持。我们将Ti3C2Tx MXene和Ni Fe LDH与不同的碳材料（碳纳米管和石墨）进行复合获得高性能的无Pt电极材料,这种复合材料巧妙融合了Ti3C2Tx MXene和Ni Fe LDH的卓越性能与碳材料的独特优势,为实现更高效、更稳定的对电极提供了坚实的物质基础。通过这一研究,我们期望能够推动DSSCs领域的技术进步,实现更高效、更环保的能源转换和利用。（1）将过渡金属碳化物Ti3C2Tx MXene与碳纳米管（CNTs）相结合的复合材料作为对电极,研究了其在对电极的电催化活性和DSSCs光电转换特性方面的提升。利用HCl/Li F刻蚀制备得到Ti3C2Tx MXene纳米片,将之与适用于DSSCs对电极的CNTs浆料复合制得新胶体,经过传统的刮涂法制备成CNTs/Ti3C2Tx对电极。通过X-射线粉末衍射（XRD）、能量色散谱（EDS）和X-射线光电子能谱（XPS）对Ti3C2Tx MXene组份进行表征。扫描电子显微镜图（SEM）表明Ti3C2Tx纳米片均匀分散在CNTs当中。一系列电化学测试如阻抗谱（EIS）、Tafel曲线、开路电压衰减曲线（OCVD）、循环伏安曲线（CV）证明了CNTs/Ti3C2Tx复合材料的电化学性能和导电性得到提升。复合材料的大比表面积可为电解质提供更多的催化活性位点。当Ti3C2Tx的含量为1 wt%时DSSCs达到5.83%的光电转换效率（PCE）,光伏性能明显优于CNTs,且近似于Pt基DSSCs效率。且由于Ti3C2Tx自身良好的稳定性,基于此的器件也具有优良的稳定性。（2）制备了一种简单且成本低廉的石墨/镍铁水滑石（Layered Double Hydroxides,LDH）复合材料,利用该材料作为对电极提高了DSSCs的转换效率和器件稳定性。水滑石因其具有良好的电催化活性可为I3-还原反应加速,有望成为高效可靠的无Pt对电极。以一步水热法制备纳米花状Ni Fe LDH纳米片,并与高导电性石墨相结合成为复合对电极材料。XRD、SEM和XPS的结果都证明了Ni Fe LDH的成功制备,保证了其具有催化电解质的特性。EIS、Tafel、CV等电化学表征结果证明复合材料具有良好的电化学催化能力。J-V曲线测试结果表明,C/LDH-3 wt%基DSSCs表现出最高的效率为5.67%,达到Pt基DSSCs的85.8%。性能提升归因于复合材料有利于电解质中还原反应的进行和电子的传输。以上基于片层材料修饰的碳基复合材料应用于光伏器件的探究切合当今可持续发展的需求。复合材料表现出的性能已经接近Pt基器件性能。因此,片层材料修饰碳基对电极可作为替代贵金属Pt的经济替代品。

关键词：染料敏化太阳能电池(DSSCs) Ti3C2Tx MXene NiFe LDH 碳对电极电催化性能光电转换效率(PCE)

牙龈脱细胞基质水凝胶封装血管化干细胞球成骨分化的体外研究

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牙龈脱细胞基质水凝胶封装血管化干细胞球成骨分化的体外研究

作者：刘宇山南方医科大学

学位级别：硕士

舒伯特《a小调第二小提琴奏鸣曲D. 385》音乐创作特征与演奏分析

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舒伯特《a小调第二小提琴奏鸣曲D. 385》音乐创作特征与演奏分析

作者：黄山山西安音乐学院

学位级别：硕士

基于呼气中多种挥发性有机物检测的肺癌无创诊断方法和装置研究

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基于呼气中多种挥发性有机物检测的肺癌无创诊断方法和装置研究

作者：秦立山浙江大学

学位级别：硕士

肺癌是我国增长率最快的恶性肿瘤,目前主要通过低剂量螺旋CT进行筛查,但频繁的检测会增加患者的辐射暴露风险。基于人体呼气检测具有无创、高效、精准度高等特点,本研究筛选了肺癌的呼气标志物,结合人工神经网络算法建立肺癌呼气诊断模... 详细信息

肺癌是我国增长率最快的恶性肿瘤,目前主要通过低剂量螺旋CT进行筛查,但频繁的检测会增加患者的辐射暴露风险。基于人体呼气检测具有无创、高效、精准度高等特点,本研究筛选了肺癌的呼气标志物,结合人工神经网络算法建立肺癌呼气诊断模型。基于传感器阵列,搭建多通道呼气检测装置。本文的主要研究成果如下:(1)建立了呼气采样标准流程,研究了肺癌呼气标志物的筛选方法。研究了采样方式、采样环境对呼气挥发性有机物(VOCs)含量影响,建立了标准的离线呼气采样方法。通过气相色谱质谱仪检测了75名肺癌患者及50名健康受试者呼气中丙酮、异丙醇等108种VOCs含量。探究了相关性分析、ROC曲线、正交偏最小二乘判别分析三种方法筛选标志物的诊断性能差异,选取三个方法中性能最优的VOCs得到乙醇、丙酮、异丙醇、乙酸乙酯、1,2-二氯乙烷五种挥发性有机物,将其作为肺癌的呼气标志物。(2)研究不同算法模型性能差异,探究了模型参数、受试者特征对诊断性能的影响。基于随机森林、支持向量机、决策树、人工神经网络四种机器学习算法建立了诊断模型,其中人工神经网络模型性能最佳,精确度为76.4%。为提高模型精确度,对模型参数进行调优,精准度提高到88.8%。将与标志物显著相关的年龄、性别纳入模型精确度达到93.1%,高于大部分已发表肺癌诊断模型性能。(3)为了实现快速检测和临床实用化,搭建多通道传感器阵列呼气检测装置。选用六款MOS传感器和一款光学传感器搭建传感器阵列,完成了气体样本信号采集模块、测试腔及进出气模块、数字信号转换模块、上位机软件开发模块、蓝牙及数据传输模块的开发。使用该系统对呼气样本进行检测,每个样本采集21个特征值,通过斯皮尔曼相关性分析筛选出与肺癌相关的10个特征向量,联合温湿度、年龄、性别建立诊断模型,整体准确度为81%。本文筛查了肺癌的特征生物标志物,基于人工神经网络建立了高精准度的诊断模型。基于传感器阵列,搭建多通道呼气检测装置,提供了一种精准度高、检测速度快、检测成本低的肺癌筛选方法,有助于推进肺癌呼气诊断的临床应用。

关键词：肺癌无创诊断挥发性有机物神经网络传感器阵列

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湿法锌冶炼镁离子去除及其资源化利用

湿法锌冶炼镁离子去除及其资源化利用

作者：李耀山北京化工大学

学位级别：硕士

随着锌精矿资源的短缺,冶炼厂采购的锌精矿含镁等杂较高,高镁锌精矿的使用对冶炼系统的影响日益增显。常用的除镁方法存在能耗高、设备设施易腐蚀、投资成本高、得到的含锌镁渣难以利用等弊端。因此急需发展一种湿法锌冶炼系统除镁并进... 详细信息

随着锌精矿资源的短缺,冶炼厂采购的锌精矿含镁等杂较高,高镁锌精矿的使用对冶炼系统的影响日益增显。常用的除镁方法存在能耗高、设备设施易腐蚀、投资成本高、得到的含锌镁渣难以利用等弊端。因此急需发展一种湿法锌冶炼系统除镁并进行资源化利用的新技术。溶析结晶法是利用溶析剂与含有待结晶物质的溶液相混合,达到过饱和条件使得待结晶物质结晶析出的方法。该方法操作简单,在常温下能完成结晶过程,且加入的溶析剂可以通过蒸馏的方法回收后重复利用,具有低成本、低能耗且不引入杂质离子的优点。本文测定了无水硫酸镁在不同温度、不同浓度乙醇溶液中的溶解度,并用Apelblat模型、多项式经验方程模型、理想溶液状态方程模型对溶解度进行了关联,计算了溶解焓和溶解熵,为利用溶析结晶原理去除锌冶炼中Mg2+的技术提供了基础数据和理论依据。以锌冶炼电解废液为原料,研究了溶析剂种类、加入量和结晶温度、结晶时间等因素对晶浆悬浮液密度及Zn、Mg去除率的影响,并用响应曲面法探究了三者之间相互影响关系。进一步采用粒数衡算方程进行结晶动力学分析,研究了溶析结晶过程中的成核速率和生长速率。最后以得到的锌镁混合结晶盐为原料,利用共沉淀法合成了锌镁铝水滑石,为混合结晶盐进一步资源利用提供了新的思路。主要研究内容如下:（1）测定了无水硫酸镁在不同浓度乙醇溶液中的溶解度,利用Apelblat模型、多项式经验方程模型、理想溶液状态方程模型均能有效的对无水硫酸镁在不同浓度乙醇溶液中的溶解度进行关联,拟合的相关系数均>98%,而Apelblat模型、多项式经验方程模型、理想溶液状态方程的平均相对偏差分别为3.82%、4.244%、3.955%,Apelblat模型的拟合结果优于其他两方程。Van’t Hoff方程计算了溶解焓和溶解熵,在50%乙醇溶液中ΔHd最大为49896.2 J/mol,在10%乙醇溶液中ΔHd最小为11618.5 J/mol。（2）以锌电解废液为原料,开展了溶析结晶除镁实验研究。研究了不同溶析剂种类、温度、结晶时间及溶析剂加入量对晶浆悬浮液密度及Zn、Mg去除率的影响的影响。结果表明,在选取的几种溶析剂中乙醇对锌、镁的去除率最高,分别达到了27.51%和29.45%。随着时间的延长,晶浆悬浮液密度及Zn、Mg去除率也随着增大,晶浆悬浮液密度由73.2 kg/m3增大至92.2 kg/m3;Zn的去除率由27.83%增加至35.05%,Mg的去除率由31.07%增加至39.13%。随着温度的升高,晶浆悬浮液密度及Zn、Mg去除率逐渐下降。在10℃-20℃之间下降的较为明显,晶浆悬浮液密度由216.82 kg/m3下降至111 kg/m3,Zn去除率由82.42%降低至42.2%,Mg去除率由92.01%降低至47.11%。采用响应曲面法对溶析结晶过程进行了实验优化。回归模型的P值为0.0067C（结晶温度）>B（结晶时间）。在交互影响过程中对晶浆悬浮液密度的影响顺序为AC>BC>AB。根据预测结果进行了实验验证,晶浆悬浮液密度的平均值为83.59 kg/m3,与预测值偏差2.28 kg/m3,吻合度较高,说明回归模型可以在相似条件下可用于预测未知或未来的实验结果。对溶析结晶得到的结晶渣进行了XRD、TG、SEM分析,表明结晶渣主要以七水硫酸锌和七水硫酸镁为主,且主要以短棒状为主。（3）在该结晶条件下混合盐结晶过程受成核速率及生长速率控制。生长速率指数i=0.235大于成核速率指数j=2.56189,说明该条件下有利于晶体的生长,得到的晶体粒径会随着时间的增加而长大。（4）以混合结晶盐和硫酸铝为原料,研究了晶化时间、温度、M2+/M3+摩尔比对水滑石结构的影响。随着晶化时间的增长,得到的锌镁铝水滑石沿c轴晶粒尺寸由10.57 nm增长到12.58 nm,沿a轴方向的晶粒尺寸由16.78 nm增长到30.85 nm。随着晶化温度的升高,得到的锌镁铝水滑石结晶度提高。在M2+/M3+摩尔比为2和3时,2θ为18.49°出现Al（OH）3的杂峰。当M2+/M3+摩尔比提升至3.5时,锌镁铝水滑石的特征峰峰型变得尖锐,结晶度更高。

关键词：锌冶炼溶解度关联拟合溶析结晶水滑石

7,9-位修饰Harmine衍生物的合成及其生物活性初步研究

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7,9-位修饰Harmine衍生物的合成及其生物活性初步研究

作者：李骊山西北农林科技大学

学位级别：硕士

运用“6E”教学模式培养高中生物理科学探究素养

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运用“6E”教学模式培养高中生物理科学探究素养

作者：梁峻山内蒙古师范大学

学位级别：硕士

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木质素纳米碳球基光热驱动器制备及性能研究

木质素纳米碳球基光热驱动器制备及性能研究

作者：温明山中南林业科技大学

学位级别：硕士

QuEChERS-超高效液相色谱串联质谱法测定大米中30种农药残留

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中国粮油学报 2024年第4期39卷 165-170页

作者：李丹娜王建山河南应用技术职业学院郑州450042 陕西省食品药品检验研究院西安710065 陕西省食品药品安全监测重点实验室西安710065

采用QuEChERS前处理技术,结合超高效液相色谱串联质谱联用仪,建立大米中30种农药残留的测定方法。优化样品的提取溶剂、净化方式、液相色谱的分离条件和质谱参数等技术指标,采用优化后的条件,大米样品经体积分数1%乙酸乙腈提取,QuEChER... 详细信息

采用QuEChERS前处理技术,结合超高效液相色谱串联质谱联用仪,建立大米中30种农药残留的测定方法。优化样品的提取溶剂、净化方式、液相色谱的分离条件和质谱参数等技术指标,采用优化后的条件,大米样品经体积分数1%乙酸乙腈提取,QuEChERS法净化后,用体积分数0.1%甲酸水(含2 mmol/L甲酸铵)和甲醇为流动相,经Eclipse Plus C18(2.1 mm×50.0 mm,1.8μm)分离,采用电喷雾电离(ESI)和多离子检测模式(MRM)进行检测,基质外标法定量。30种农药的质量浓度在0.001~0.050 mg/L内与峰响应呈线性关系,线性相关系数均大于0.995,定量限(10S/N)在0.02~2.98μg/kg,在3~30μg/kg添加浓度范围内,平均回收率在70.3%~109.8%,相对标准偏差在1.1%~11.4%。

关键词： QuEChERS UPLC-MS/MS 大米农药残留