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锂离子电池硅碳负极材料的制备及其储锂性能研究

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锂离子电池硅碳负极材料的制备及其储锂性能研究

作者：隋林秀重庆交通大学

学位级别：硕士

锂离子电池凭借优异的储锂性能成为应用广泛程度最高的二次电池之一,硅（Si）因丰富的储量、低放电电压和4200 mAh g-1的高理论比容量,成为新一代锂离子电池负极材料的主要研究对象之一。然而,Si在锂离子嵌入脱出的过程中表现出超过300... 详细信息

锂离子电池凭借优异的储锂性能成为应用广泛程度最高的二次电池之一,硅（Si）因丰富的储量、低放电电压和4200 mAh g-1的高理论比容量,成为新一代锂离子电池负极材料的主要研究对象之一。然而,Si在锂离子嵌入脱出的过程中表现出超过300%的体积膨胀,导致固体电解质界面（SEI）膜重复破碎重组,消耗电解质中锂离子的同时,也使得Si易于粉碎并从集流体上脱落,导致容量快速衰减。为解决硅负极膨胀,使其具备良好的电化学性能,本文将纳米Si与碳材料复合,通过不同的方法将碳材料包覆在Si纳米颗粒表面,从而提升其电化学性能,具体研究内容如下:（1）通过静电自组装、真空抽滤和热还原制备了氮掺杂石墨烯/硅复合柔性自支撑薄膜电极。通过调控Si与氧化石墨烯（GO）的比例制备了N-rGO@Si-1、N-rGO@Si-2、N-rGO@Si-3三组样品,研究了碳含量对复合柔性自支撑薄膜电极电化学性能的影响,结果显示,相较于纯硅电极,复合电极的电化学性能明显提升,其中碳含量为50%左右的N-rGO@Si-2柔性自支撑电极表现最优,在100mA g-1电流密度下100个循环后仍然保持了1090 mAh·g-1的高可逆比容量。氮掺杂石墨烯膜提高了导电性,为硅与电解质之间提供了有效保护,约束了硅纳米颗粒的体积变化,维持了结构和界面稳定性,从而实现了复合材料优异的电化学性能。（2）为了进一步提高Si在循环过程中的稳定性,将静电自组装与水热相结合,得到海绵状三维石墨烯/硅气凝胶。通过调控Si与GO的比例制备了3D Si@rGO-1、3D Si@rGO-2、3D Si@rGO-3三组样品,研究了碳含量对复合电极电化学性能的影响。结果显示,复合电极稳定性远优于纯Si电极,其中循环稳定性最好的Si@rGO-2复合电极在循环100圈后仍有935.84 mAh g-1的可逆比容量。海绵状三维导电石墨烯气凝胶为锂离子传输提供了快速通道,同时其相互连接和多孔结构为Si的体积膨胀提供了缓冲空间,有效提高了电化学性能。（3）以可食用冰粉为碳源,与羟基化改性的硅复合形成均匀的水凝胶,煅烧还原得到Si@C复合材料。通过调控Si与冰粉的比例制备了Si@C-1、Si@C-2、Si@C-3三组样品,研究了微观结构和碳含量对电极电化学性能的影响。电化学分析结果显示,三组样品中,碳含量为67%左右的Si@C-2电极的电化学性能最优,在100 mA g-1电流密度下循环100圈,容量仍有1272.58 mAh g-1。水溶性硅在冰粉凝胶中均匀分散,硅被紧密包裹在冰粉衍生的碳层中,同时实现了多离子运输通道和稳定生长的SEI膜,从而获得了良好电化学性能。

关键词：锂离子电池硅碳负极石墨烯碳包覆

淡水紫球藻胞外多糖的分离纯化及硫酸酯化改性研究

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淡水紫球藻胞外多糖的分离纯化及硫酸酯化改性研究

作者：隋成博青海师范大学

学位级别：硕士

淡水产紫球藻（Porphyridium aerugineum）属于红藻门,在繁殖过程中可以生产大量的胞外多糖（Extracellular polysaccharide,EPS）。本研究通过淡水产紫球藻处理乳品企业废水,使废水总氮、总磷以及化学需氧量指标下降达到一定标准;通过... 详细信息

淡水产紫球藻（Porphyridium aerugineum）属于红藻门,在繁殖过程中可以生产大量的胞外多糖（Extracellular polysaccharide,EPS）。本研究通过淡水产紫球藻处理乳品企业废水,使废水总氮、总磷以及化学需氧量指标下降达到一定标准;通过泡沫分离工艺,成功分离提取紫球藻胞外多糖,并利用柱层析法进一步纯化,通过FT-IR、单糖组成、GPC凝胶色谱等表征分析了其结构;最后还对纯化后的多糖进行了硫酸酯化改性来增加其硫酸基团含量,以提高其抗氧化活性等生理活性。具体研究内容与结论如下:（1）本文研究了不同光波长下紫球藻处理乳品废水并产生生物质的过程。主要目标是降低测试乳品废水中的总氮、总磷与乳糖含量,并从产生的化合物中获得附加价值。结果表明,紫球藻可在14天内代谢废水中99%以上的硝酸盐、磷酸盐、乳糖和COD指数,最终处理结果地表水环境质量标准（GB3838-2002）五类水标准。在不同的光波长下,可以获得不同浓度的生物质,红光可以更快积累生物量,而绿光条件下更容易积累胞外多糖(5232.29 mg·L-1)。（2）经过响应面优化实验设计,当温度达到32℃、p H值达到4.0、装液量达到390 m L、稀释倍数达到1.9时,紫球藻胞外多糖的回收率可以达到95.68%,而且富集比也达到了4.294。这说明泡沫分离可以有效地改善紫球藻胞外多糖的提取效率。（3）通过DEAE-52纤维素柱层析技术,将从淡水紫球藻的培养基中提取的紫球藻多糖分离出了两种不同的物质:EPS-1和EPS-2,前者主要是半乳糖、葡萄糖、木糖及其葡萄糖醛酸,而EPS-2则含少许的鼠李糖。EPS-1的重均分子量为1117.882 k Da,EPS-2的重均分子量为5537.981 k Da。（4）对EPS-1和EPS-2进行硫酸酯化改性,并对多糖改性前后的硫酸基团含量、抗氧化活性进行对照实验。实验表明总抗氧化活性能力整体表现为S-EPS-2>S-EPS-1>EPS-2>EPS-1。说明硫酸酯化改性可以改善EPS的抗氧化能力,且硫酸集团含量与抗氧化能力呈现正相关性。

关键词：紫球藻胞外多糖泡沫分离技术柱层析硫酸酯化

Pd基核壳双金属纳米晶制备及其对ZnO的气敏增感研究

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Pd基核壳双金属纳米晶制备及其对ZnO的气敏增感研究

作者：隋成明吉林大学

学位级别：硕士

随着现代设备技术和数字化产品的发展以及人类生活方式的便捷化增加了对气体传感器的需求。工业、汽车尾气、住宅垃圾和其他来源排放了大量的有毒有害气体。同样,爆炸性和可燃性气体的泄漏也会对人体造成极大的危害。因此,为了及时保障... 详细信息

随着现代设备技术和数字化产品的发展以及人类生活方式的便捷化增加了对气体传感器的需求。工业、汽车尾气、住宅垃圾和其他来源排放了大量的有毒有害气体。同样,爆炸性和可燃性气体的泄漏也会对人体造成极大的危害。因此,为了及时保障环境和人类的安全,需要更加精确高效的气体传感器。金属氧化物半导体（MOS）因灵敏度高、成本低、容易操控,可集成到微机电系统（MEMS）中等独特优势,获得大量的关注和研究。ZnO因其拥有较宽的带隙、可观的激子结合能、出色的电子迁移率等优势,是气敏领域重要的MOS材料之一。然而,纯MOS气体传感器因其响应低、选择性差、工作温度过高等缺点,不能满足实际应用需求。需要通过各种改性手段来提高其气敏性能,在众多的增敏策略中,双金属修饰因其强大的催化能力以及协同效应被认为是最有效的方法之一。本论文分别通过水热法和溶剂热法一步共还原制备了Au@Pd和Pd@Pt两种核壳结构双金属纳米晶并用于修饰ZnO以达到对其气敏增感的效果。具体工作内容如下:（1）ZnO纳米片簇是通过水热法制备得到的,其由厚度为40-60 nm、长度为1-2μm、宽度为200-500 nm的纳米片组成。二维的纳米片结构具有较高的比表面积,同时片式结构也有利于电子的传输和气体的扩散。但纯氧化物在某些方面的气敏性能仍不尽如人意,后续使用合成的两种Pd基核壳结构双金属纳米晶对其进行修饰,以达到改性增感的目的。（2）采用水热法一步合成了尺寸均匀且分散的Au@Pd核壳纳米晶,并用于修饰ZnO纳米片以作为敏感材料使用。通过一系列的表征手段证明了Au@Pd核壳纳米晶的成功合成以及其在ZnO纳米片上的成功负载。在气敏性能上,相比于纯ZnO,Au@Pd-ZnO复合材料在响应值以及响应恢复时间等方面均有大幅度的提高,通过优化合金的担载比例发现,0.5 wt%Au@Pd-ZnO具有最佳的气敏性能。在150℃的温度下对0.5%H2的响应值可达到28.8,是纯ZnO（1.5）的19.2倍。同时响应恢复时间仅需要9s/42s。气敏性能的大幅度提升不仅可以归结于Au@Pd核壳纳米晶的化学敏化和电子敏化做出的贡献,同时钯元素和氢之间的特殊反应以及Pd O的敏化作用也起到不可忽视的作用。因此Au@Pd核壳纳米晶修饰的ZnO纳米片簇有望为构筑高性能氢气传感器贡献一种新的可能性。（3）分散良好并且尺寸均一的Pd@Pt核壳纳米晶通过简便的一步溶剂热法制备,纳米晶的尺寸仅为4.93 nm。基于不同质量百分比的Pd@Pt核壳纳米晶修饰ZnO纳米片的敏感材料通过浸渍法制备,用来探究其在NO2气敏应用方面的潜力。经过气敏测试发现,仅需0.3 wt%的Pd@Pt核壳纳米晶就可以使Pd@Pt-ZnO复合材料达到最佳性能。在80°C的低温下,对50 ppb的NO2有较高的响应（60.3）,是纯ZnO（2.85）的21.16倍。值得注意的是,该传感器检测下限低至300 ppt。与此同时,相比于纯ZnO,该传感器的响应恢复速度也有提升,其中恢复速度更是提高了一倍。气体传感能力的增强可归因于Pd@Pt核壳纳米晶卓越的催化活性所带来的增敏和协同效应,它极大地促进了反应的进行。这项工作介绍了一种新的应用,即利用核壳结构双金属纳米晶作为金属氧化物半导体材料的催化剂来检测NO2,有望为检测ppt级超低浓度的NO2提供可行的解决方案。综上所述,可以发现使用Pd基核壳结构双金属纳米晶进行修饰是可以增强气敏性能的有效方案。经过Pd基核壳结构双金属纳米晶改性的复合材料在响应值、检测下限以及响应恢复速度等方面都有着比单金属修饰和纯氧化物制备的敏感材料更加优异的气敏性能。这可以归结于双金属强大的催化性能以及协同作用。

关键词：气体传感器金属氧化物半导体 ZnO Pd基双金属纳米晶核壳结构

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基于同态加密的网络控制系统研究

基于同态加密的网络控制系统研究

作者：隋彤彤齐鲁工业大学

学位级别：硕士

网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)广泛应用于工业和关键基础设施,以实现全交互、全响应的智能环境。从安全角度来看,虽然通过通信网络将各个组件互连起来可以促进信息共享和远程控制,但同时也增加了窃听攻击的威胁。没有安... 详细信息

网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)广泛应用于工业和关键基础设施,以实现全交互、全响应的智能环境。从安全角度来看,虽然通过通信网络将各个组件互连起来可以促进信息共享和远程控制,但同时也增加了窃听攻击的威胁。没有安全保护的NCS,攻击者可以轻而易举地窃取极其敏感的控制信息,从而推断出物理系统的状态,以达到恶意目的。因此,在实现高质量控制的同时,还应该确保控制系统的数据安全与隐私。在这种情况下,毋庸置疑,加密技术在保持系统信息不可见方面发挥着重要作用。普通的加密技术只能保护控制数据在传输过程中的安全,无法保护控制器内部的数据安全,而同态加密因其同态性可以在允许控制器评估的同时提供保密性,这明显增强了整个控制回路的安全。将同态加密应用于控制系统上需要根据其同态性重新设计经典的控制算法,以产生新的控制范式。现有的基于同态加密的NCS仍存在一些不足。(1)半同态加密由于同态性的局限性,无法隐藏所有控制信息,使NCS仍有遭受窃听攻击的风险。完全同态加密在同态性上具有优势,但仍处于使用数乘性质的阶段,同样会将关键信息暴露给窃听者。(2)安全性的提高通常牺牲计算速度,在NCS上使用同态加密会延长控制器的处理时间,从而影响控制效率。(3)全同态加密的计算复杂度很高,很难适用于实时控制,并且现有的对全同态加密在控制中的优化手段依赖于硬件。本文考虑实际的应用场景,针对上述问题开展研究,致力于开发更安全、更高效和更强大的加密NCS,主要研究工作如下:(1)基于有限次全同态加密的安全控制。相比于半同态加密,利用有限次全同态加密保护控制系统更安全,能同时保护控制器参数和控制信号的安全,为NCS提供了更高层次的安全保护,并且避免了解密次数多和通信负荷大的问题。通过预计算建表、加解密快速查表和密文并行计算的方式优化加密控制算法,保证了加密控制器的计算效率。(2)基于混合同态加密的安全控制。将乘法同态加密和加法同态加密协调以对整个控制方案加密,除了保护控制器内部数据之外,还保护了每个传输通道中的控制数据,其中包括中间结果和控制器状态的传输,消除了对控制器和传输通道中的信息进行窃听攻击的风险,全面增强了控制系统的安全。并且乘法同态加密和加法同态加密是轻量级算法,混合同态加密的计算效率很快,达到了实时控制的目的。(3)基于全同态加密的安全控制。针对全同态加密计算复杂度高的问题,通过查表加密优化全同态加密,在高度提高控制安全的同时,使其能实时处理控制序列。通过算法优化而不依靠硬件,降低了经济成本。在每个采样周期内使用不同的表加密,密文是随机变化的,弥补了预计算建表产生的确定性密文缺陷,保持了加密方案的安全性。

关键词：安全加密控制器同态加密网络控制系统

基于Sentinel-2和3D多源域自注意力模型的湿地分类

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遥感学报 2024年第1期28卷 266-279页

作者：楼桉君贺智肖曼李心媛中山大学地理科学与规划学院广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082

准确的湿地分类可掌握湿地时空分异特征,在湿地研究中占据重要地位。针对现有基于小样本学习的湿地分类方法仅局限于利用目标域或单源域数据的问题,本文提出一种3D多源域自注意力小样本学习模型3DMDAFSL(3D Multi-source Domain self-At... 详细信息

准确的湿地分类可掌握湿地时空分异特征,在湿地研究中占据重要地位。针对现有基于小样本学习的湿地分类方法仅局限于利用目标域或单源域数据的问题,本文提出一种3D多源域自注意力小样本学习模型3DMDAFSL(3D Multi-source Domain self-Attention Few-Shot Learning)。首先,结合卷积和注意力机制的优势,设计基于自注意力机制和深度残差卷积的3D特征提取器;然后,采用对抗域自适应策略实现多源域特征对齐,在每个域分别进行小样本学习;最后,利用训练好的模型提取特征,并将特征输入至K近邻(K-nearest Neighbor)分类器以获取分类结果。结果表明,3D特征提取器相比无特征提取框架的湿地总体分类精度提升约6.79%;当使用多源域数据集时,3D-MDAFSL模型对中山市Sentinel-2湿地数据集的总体分类精度能达到93.52%,相比于现有算法有明显提升。本文所提出的3D-MDAFSL模型在湿地地物高精度提取和分类中有较好的应用价值。

关键词：遥感小样本湿地分类多源域自注意力

深基坑装配式支护结构现场监测及变形特征研究

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深基坑装配式支护结构现场监测及变形特征研究

作者：隋帅旗河北大学

学位级别：硕士

近年来,随着经济发展与城市化进程加快,建筑物高度不断增加。传统基坑支护结构施工速度慢且不可回收,造成施工低效和材料浪费。可回收装配式支护结构不仅可以减少对周围环境的影响,还能多次回收利用,提高工程效率与经济性。本文依托石... 详细信息

近年来,随着经济发展与城市化进程加快,建筑物高度不断增加。传统基坑支护结构施工速度慢且不可回收,造成施工低效和材料浪费。可回收装配式支护结构不仅可以减少对周围环境的影响,还能多次回收利用,提高工程效率与经济性。本文依托石家庄某深基坑工程,结合深基坑设计理论与工程实践,选择可回收装配式支护结构,通过理论计算和室内试验,研究了该种支护结构的设计理念、施工流程;通过现场监测及Plaxis 3D有限元数值模型分析了支护结构及土体在施工过程中的变形规律,对比分析了监测结果和数值模拟结果;分析了单因素变量对装配式基坑支护结构及土体的受力和变形规律的影响;通过敏感性分析,对支护结构进行了优化。论文的主要工作和取得的成果如下:(1)本文根据装配式基坑支护设计的方法,分析了装配式基坑支护结构设计计算的相关理论。通过采取现场土样,开展了室内土工试验,获得了土体的物理力学指标。在此基础上,进行了装配式基坑支护结构的初步设计,分析了其施工工序。(2)通过对基坑装配式支护结构的现场施工监测,得到以下结论;随着开挖深度的增大,水平位移逐渐增加,最终达到了稳定,坡顶最大水平位移为12.6mm;基坑的竖向位移变化较小,最大值为6.5mm;纵向深度上的深层水平位移变化最大为5.0m深处,日均位移为0.069mm/d,支护完成后日均位移为0.023mm/d;支护结构工字钢上的土压力最大稳定值为259k Pa,土压力随着支护结构的作用时间的增加逐渐趋于稳定;锚索预应力会随着监测时间的进行而发生损失,并在30日后趋于稳定。(3)通过采用Plaxis 3D数值模拟对基坑装配式支护结构的施工过程进行了有限元计算,获得结论为:随着基坑开挖,水平位移增大,最大的水平位移出现在开挖6m时为29.96mm,随着支护结构的作用,到开挖8m时,最大水平位移降低至4.3mm,说明开挖后及时支护能够有效地控制变形;基坑坡顶最大竖向位移为1.4mm,说明可回收深基坑支护结构对基坑的竖直变形有着较好限制作用;工字钢受力也会随着开挖深度不同的表现不同,其中开挖6m时,产生最大的弯矩为39.36 k N·m,最大位移为12.55mm,随着支护结构的施工,其值在开挖8m时逐渐减小;锚索在施作第三排时的最大位移3.5mm,锚固段的侧摩阻力最大值为17.9k N。通过对比现场监测分析和数值模拟分析,实测值小于模拟值,说明数值模拟中土体由于土体较均匀,在开挖和支护作用下,使得土体反映更加灵敏。(4)通过分析单因素变量对支护结构影响可知:锚杆自由段轴向刚度、钢板模块板厚度及锚杆锚固段长度的变化与支护结构变形及内力变化均呈现负相关关系。当三种主要影响因素数值减小,支护结构变形及内力均增加且增长速率逐渐增大;当影响因素数值减小到小于影响因素对评价指标影响曲线上奇异点横坐标对应数值时,支护结构的变形及内力呈现非线性增加。(5)由影响因素敏感性系数可知,敏感程度:锚杆锚固段长度>锚杆自由段轴向刚度>钢板模块板厚度。对于支护结构进行优化设计时,出于工程造价经济性的角度考虑,可首先选择钢板模块板厚度进行优化;不宜对锚杆锚固段长度进行单独优化。影响曲线奇异点所对应的横坐标,分别出现在了锚杆自由段轴向刚度为0.9EA及钢板模块板厚度为4.50mm时,依据此优化第二章支护结构设计方案,与原方案相比较在满足安全及规范要求前提下,节省了工程造价,提升了工程经济性。

关键词：装配式支护结构现场监测数值模拟优化设计

法国国家档案馆公共文化服务体系建设的特色及启示

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浙江档案 2024年第5期 37-40页

作者：楼高羽浙江商业职业技术学院

法国国家档案馆高度重视其在公共文化服务体系构建中的职能作用，近年来在受众管理以及公共文化服务体系建设方面成果不凡。本文以法国国家档案馆为研究对象，通过对相关真实案例的整合归类，总结出法国国家档案馆的公共文化服务分为档... 详细信息

法国国家档案馆高度重视其在公共文化服务体系构建中的职能作用，近年来在受众管理以及公共文化服务体系建设方面成果不凡。本文以法国国家档案馆为研究对象，通过对相关真实案例的整合归类，总结出法国国家档案馆的公共文化服务分为档案数字化平台类服务、“瑰宝”概念展览类服务、档案文化增值类服务三大主要类别，发现其公共文化服务体系具有拥抱社交媒体网络、融进公民教育体系、培养公众文化习惯等特征，对我国档案馆提升公众关注度以及构建公共文化服务体系具有重要的借鉴意义。

关键词：法国国家档案馆公共文化服务文化遗产

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出门看雪

十月 2024年第4期 228-229页

作者：楼河不详

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太阳(外一首)

人民文学 2024年第6期 191-192页

作者：张晓楼不详