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溶剂热法制备BiOBr/Graphene和BiOBr/TiO2及其光催化性能研究

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溶剂热法制备BiOBr/Graphene和BiOBr/TiO2及其光催化性能研究

作者：马博凯昆明理工大学

学位级别：硕士

现如今人类生产生活中存在着各种各样的环境污染问题,其中包括:大气污染、水污染、重金属污染、塑料污染、光污染等,涵盖了工业、商业、民用以及军事各项领域,因此治理环境问题刻不容缓。近年来,光催化降解有机染料技术得到广泛关注。... 详细信息

现如今人类生产生活中存在着各种各样的环境污染问题,其中包括:大气污染、水污染、重金属污染、塑料污染、光污染等,涵盖了工业、商业、民用以及军事各项领域,因此治理环境问题刻不容缓。近年来,光催化降解有机染料技术得到广泛关注。含铋化合物具有环保、廉价,因而成为新型光催化开发的热点。研究表明BiOBr具有较好的光催化活性,但存在比表面积小,电子-空穴对分离效率低等缺点,其性能有待提高。通过与其它材料的复合是改性BiOBr的有效手段,值得研究探索。论文详细介绍了 BiOBr/Graphene、BiOBr/TiO2的合成制备,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射(Uv-vis)、荧光(PL)等表征手段以及光催化降解实验对上述两类复合材料的微观形貌结构、光催化活性和作用机理进行研究。本论文具体研究内容如下:(1)通过改进的Hummer’s法制备得到氧化石墨(GO),再以Bi(NO3)·5HO和KBr为原料通过一步混合溶剂热法合成得到BiOBr/Graphene复合光催化材料。通过XRD、SEM、TEM、Uv-vis和PL等手段进行表征。实验数据结果表明BiOBr/Graphene复合材料适宜的合成条件为:N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇(EG)为混合溶剂,石墨烯负载量为0.75%,KBr为溴源,合成时间和合成温度分别为12h、160℃,光照30min时对罗丹明B(RhB)降解效率为96.36%。通过加入捕获剂研究BiOBr/Graphene复合材料在整个降解过程,发现02.-起关键作用。(2)以Bi(NO)·5HO、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和钛酸四丁酯(TBOT)为原料采用一步溶剂热法制备合成BiOBr/Ti02复合光催化材料,通过XRD、SEM、TEM、Uv-vis和PL等手段进行表征。实验数据结果表明BiOBr/TiO2复合材料适宜的合成条件为:无水乙醇为单一溶剂,Bi(N03)3·5HO浓度为17.5mmol/L,Bi/Ti比为1:1,合成温度和合成时间分别为150℃、10h,光照25min时对RhB降解效率为97.37%,对亚甲基蓝(MB)的降解效率为63.92%。该型复合材料重复利用五次后而不明显降低其光催化性能。自由基捕获实验表明BiOBr/TiO2在可见光降解RhB过程中活性中间体影响规律为:O2·->hVB+,其中O2·-起关键作用。本论文中创新的以DMF和EG为混合溶剂合成了BiOBr/Graphene纳米复合材料;此外用无水乙醇为单一溶剂合成了 BiOBr/TiO2纳米复合材料,可见光下对RhB和MB均有很好的降解效果。

关键词：光催化降解含铋化合物复合材料石墨烯可见光

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国外空管不安全事件中的人误风险分析

中国安全科学学报 2022年第12期32卷 38-45页

作者：杨越马博凯曹宇轩中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国人民警察大学警务指挥学院河北廊坊065000

以近20年国外空管(ATM)不安全事件的调查报告为数据样本,研究导致管制员人为差错的风险因素。首先基于认知差错回溯分析(TRACEr)方法,在感知、记忆、计划决策和响应执行4个认知层面,划分管制员人误类型及差错根因类别;然后采用基于粗糙... 详细信息

以近20年国外空管(ATM)不安全事件的调查报告为数据样本,研究导致管制员人为差错的风险因素。首先基于认知差错回溯分析(TRACEr)方法,在感知、记忆、计划决策和响应执行4个认知层面,划分管制员人误类型及差错根因类别;然后采用基于粗糙集理论(RST)的数据挖掘方法和贝叶斯网络(BN)的逆向推理方法计算各认知领域的差错风险表征值。研究结果表明:警觉性失效、信息处理失误、环境干扰和信息传输不清晰是引发不安全事件的高风险因素。边界视野局限、视觉识别失误、期望倾向、注意力未全局化等视觉感知差错根因在地面不安全事件中占主要影响;而记忆障碍、未充分学习、风险辨识失效、负作用影响等记忆和计划决策差错根因在空中不安全事件中占主要影响。经RST挖掘得到的视觉感知差错和信息传输差错是主要人误类型;而由BN分析得出的结论中,判断差错成为影响程度仅次于视觉感知差错的重要人误类型。

关键词：空管(ATM)不安全事件人误风险粗糙集理论(RST) 贝叶斯网络(BN) 认知差错回溯分析(TRACEr)

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基于注视特征的多因素飞行冲突探测策略研究

中国安全生产科学技术 2024年第7期20卷 179-185页

作者：杨越马博凯中国民航大学空中交通管理学院天津300300

为研究不同空域复杂性条件下的飞行冲突探测策略,设计最小间距(MD)×汇聚角度(CA)×速度特性(SC)的被试内三因素重复测量实验方案,基于马尔科夫链的注视平稳分布概率和兴趣区注视时长分布特征,判断被试所采用的冲突探测策略并分析不同... 详细信息

为研究不同空域复杂性条件下的飞行冲突探测策略,设计最小间距(MD)×汇聚角度(CA)×速度特性(SC)的被试内三因素重复测量实验方案,基于马尔科夫链的注视平稳分布概率和兴趣区注视时长分布特征,判断被试所采用的冲突探测策略并分析不同策略下的任务绩效指标。研究结果表明:在汇聚角度较大、最小间距更接近告警间隔的实验场景中,被试多采用距离-速度比(DV)策略;在汇聚角度较小、最小间距较小、航空器速度相同的实验场景中,被试多采用认知运动外推(CME)策略。多数情况下,采用CME策略判断飞行冲突的反应时更短、正确率更高。研究结果可为提高冲突探测的感知和预判能力提供参考。

关键词：冲突探测注视特征马尔科夫链认知运动外推(CME) 距离-速度比(DV) 任务绩效

顶空气相色谱法同时测定托比司他中的6种残留溶剂

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分析化学 2016年第10期44卷 1528-1532页

作者：马博凯高峡刘伟丽林雨青首都师范大学化学系北京市理化分析测试中心有机材料检测技术与质量评价北京市重点实验室

采用顶空气相色谱技术,建立了同时测定托比司他中6种残留溶剂的方法。考察了不同固定相对分离效果的影响,优化了平衡加热时间影响以及制样溶剂。在优化的实验条件下,采用Rtx-200型聚三氟丙基甲基硅氧烷为固定相的色谱柱(30 m×0.25 mm×... 详细信息

采用顶空气相色谱技术,建立了同时测定托比司他中6种残留溶剂的方法。考察了不同固定相对分离效果的影响,优化了平衡加热时间影响以及制样溶剂。在优化的实验条件下,采用Rtx-200型聚三氟丙基甲基硅氧烷为固定相的色谱柱(30 m×0.25 mm×1μm)分离、氢火焰离子化检测器检测、外标法定量的分析方案,实现了甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、1,4-二氧六环和吡啶6种残留溶剂的同时分离与测定。6种溶剂在各自的线性范围内线性关系良好,线性相关系数(R~2)均大于0.998,定量限分别为甲醇0.006%、乙醇0.005%、二氯甲烷0.012%、乙酸乙酯0.0025%、1,4-二氧六环0.0076%、吡啶0.004%。在3个添加水平下,6种残留溶剂的加标回收率在92.3%~100.3%之间,相对标准偏差为0.3%~3.6%。实际样品分析结果表明,本方法简单、快速、分离效果好,可用于托比司他中6种残留溶剂的检测。

关键词：顶空气相色谱法托比司他残留溶剂同时测定

应对空中交通管理服务突发事件的航空器动态接管方法

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交通信息与安全 2023年第3期41卷 41-47页

作者：杨越马博凯颜晨阳中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民用航空华东地区空中交通管理局空管部上海200335

应对空中交通服务突发事件的航空器接管方案是我国空管应急体系的重要内容,现行方式由相邻管制扇区独立接管失能扇区中的全部航空器,在一定程度上加剧了接管扇区管制员的工作负荷,容易产生安全风险。考虑接管中航空器的有效通讯范围,以... 详细信息

应对空中交通服务突发事件的航空器接管方案是我国空管应急体系的重要内容,现行方式由相邻管制扇区独立接管失能扇区中的全部航空器,在一定程度上加剧了接管扇区管制员的工作负荷,容易产生安全风险。考虑接管中航空器的有效通讯范围,以及管制员工作负荷水平与航空器疏散时间的共同影响,制定了以接管失能扇区中航空器的总代价最小为目标、管制员负荷增量上限为约束条件的动态接管方案。将航空器视为飞行状态网络中的节点,在三维空间中建立空域失能瞬间的动态接管模型;基于MATLAB构建终端区失能瞬间的仿真空域场景,通过计算代价函数输出接管各航空器的扇区编号;以终端区内的管制员平均负荷和航空器脱离失能扇区的平均时间作为检验指标,对比分析了动态接管方案与现行方案的应用效果。通过仿真发现:该方案与由各扇区独立接管的现行方案相比,尽管少量航空器由于有效通讯范围无法被最优扇区接管,但管制员的平均负荷分别降低了9.8%、12.2%、18.6%;同时,航空器的平均疏散时间减少了56.8%、56.3%、64.0%。动态接管方案既考虑了航空器在紧急事件突发瞬间的位置因素,又满足了管制员负荷增量水平的安全需求,实现了对失能空域内航空器的灵活接管,为空管单位制定更加合理的应急处置策略提供了参考依据。

关键词：交通安全空中交通应急接管代价函数工作负荷疏散时间

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石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用

功能材料 2016年第7期47卷 7034-7037,7045页

作者：董倩伍水生马博凯王亚明昆明理工大学化学工程学院昆明650504

石墨烯半导体复合纳米材料被视为一种最有潜力的光催化剂,由于其独特的物理化学性质在太阳能转化为化学能领域十分引人注目。石墨烯基光催化剂活性的增强机理包括光生电子-空穴对复合的减少,光吸收范围的扩大和光吸收强度的增强,表面活... 详细信息

石墨烯半导体复合纳米材料被视为一种最有潜力的光催化剂,由于其独特的物理化学性质在太阳能转化为化学能领域十分引人注目。石墨烯基光催化剂活性的增强机理包括光生电子-空穴对复合的减少,光吸收范围的扩大和光吸收强度的增强,表面活性位点的增加以及光催化剂化学稳定性的改善。综述石墨烯基光催化剂在能源转化如光催化分解水和CO_2的光催化还原成碳氢化合物的应用并且简要分析了其活性增强的机理。

关键词：石墨烯基纳米材料光催化光解水能源转化

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花状纳米BiOBr光催化剂制备和性能研究

材料导报 2014年第16期28卷 9-12页

作者：王军伍水生王红琴马博凯王亚明昆明理工大学化学工程学院昆明650500

以Bi(NO3)3·5H2O为原料,选择合适的溴源和溶剂,采用溶剂热法通过控制合成条件制备了BiOBr系列材料,同时对BiOBr进行了XRD、TG-DSC和SEM表征,证实所合成产品为纯净的BiOBr,由花状结构和片状结构组成。实验表明,BiOBr的最佳合成条件为:... 详细信息

以Bi(NO3)3·5H2O为原料,选择合适的溴源和溶剂,采用溶剂热法通过控制合成条件制备了BiOBr系列材料,同时对BiOBr进行了XRD、TG-DSC和SEM表征,证实所合成产品为纯净的BiOBr,由花状结构和片状结构组成。实验表明,BiOBr的最佳合成条件为:合成温度为140℃,合成时间为10h,乙二醇为溶剂,KBr为溴源。40min时最佳降解率达到96.34%。

关键词：溴氧化铋溶剂热吸附光催化

球状纳米BiOCl光催化剂的合成和光催化性能研究

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材料导报 2014年第22期28卷 21-23页

作者：王军伍水生马博凯赵文波王亚明昆明理工大学化学工程学院昆明650500

以Bi（NO3）3·5H2O和KCl为原料,乙二醇为溶剂,通过溶剂热法合成了BiOCl系列材料,同时对BiOCl进行了XRD和SEM表征,表征结果表明经溶剂热法合成的BiOCl产品纯净,形貌为1.5-4.0μm的球状结构。实验表明,BiOCl的最佳合成条件为：合成时间1... 详细信息

以Bi（NO3）3·5H2O和KCl为原料,乙二醇为溶剂,通过溶剂热法合成了BiOCl系列材料,同时对BiOCl进行了XRD和SEM表征,表征结果表明经溶剂热法合成的BiOCl产品纯净,形貌为1.5-4.0μm的球状结构。实验表明,BiOCl的最佳合成条件为：合成时间10h,合成温度160℃,该条件下得到的BiOCl对罗丹明B的降解率在15min时达到97.38%。

关键词：氯氧化铋溶剂热表征光催化

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非金属石墨烯催化剂研究进展

化工新型材料 2016年第6期44卷 46-48页

作者：马博凯伍水生董倩王亚明昆明理工大学化学工程学院昆明650500

石墨烯材料具有较大的比表面积、良好的化学稳定性,近年来在催化方面的应用逐渐引起了人们的关注。综述了非金属石墨烯材料在催化方面的研究进展,包括氧化石墨烯、官能化氧化石墨烯以及氮原子掺杂石墨烯基催化剂。讨论了非金属石墨烯材... 详细信息

石墨烯材料具有较大的比表面积、良好的化学稳定性,近年来在催化方面的应用逐渐引起了人们的关注。综述了非金属石墨烯材料在催化方面的研究进展,包括氧化石墨烯、官能化氧化石墨烯以及氮原子掺杂石墨烯基催化剂。讨论了非金属石墨烯材料表面功能化修饰对催化性能的影响,提出了需进一步研究的问题,如非金属石墨烯材料表面功能化修饰的结构-性能关系、非金属石墨烯材料的循环使用等问题。

关键词：氧化石墨烯官能化氧化石墨烯氮原子掺杂石墨烯催化应用进展