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Apically guiding electron/mass transfer reaction induced by Ag/FeN_(x)Mott-Schottky effect within a hollow star reactor toward high performance zinc-air batteries

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Journal of Energy Chemistry 2024年第8期95卷 106-116,I0004页

作者： kaixiang shi Kaixin Wang Tong Li Junhao Li Jie Ren Xu Li Yonggang Min Zhouguang Lu Wei Tan Quanbing Liu Guangdong Provincial Laboratory of Chemistry and Fine Chemical Engineering Jieyang Center(Rongjiang Laboratory) Guangdong University of TechnologyJieyang 515200GuangdongChina Guangzhou Key Laboratory of Clean Transportation Energy Chemistry Guangdong Provincial Key Laboratory of Plant Resources BiorefinerySchool of Chemical Engineering and Light IndustryGuangdong University of TechnologyGuangzhou 510006GuangdongChina Key Laboratory of Electrochemical Energy Storage and Energy Conversion of Hainan Province School of Chemistry and Chemical EngineeringHainan Normal UniversityHaikou 571158HainanChina School of Materials and Energy Guangdong University of TechnologyGuangzhou 510006GuangdongChina Department of Materials Science and Engineering Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055GuangdongChina

The disparity in the transfer of carriers(electrons/mass)during the reaction in zinc-air batteries(ZABs)results in sluggish kinetics of the oxygen reduction reaction(ORR)and oxygen evolution reaction(OER),along with elevated overpotentials,thereby imposing additional constraints on its ***,the pre-design and target-development of inexpensive,high-performance,and long-term stable bifunctional catalysts are urgently *** this work,an apically guiding dual-functional electrocatalyst(Ag-FeN_(x)-N-C)was prepared,in which a hierarchical porous nitrogen-doped carbon with three-dimensional(3D)hollow star-shaped structure is used as a substrate and high-conductivity Ag nanoparticles are coupled with iron nitride(FeN_(x))*** calculations indicate that the Mott-Schottky heterojunction as an inherent electric field comes from the two-phase bound of Ag and FeN_(x),of which electron accumulation in the FeN_(x)phase region and electron depletion in the Ag phase region promote orientated-guiding charge *** effective modulation of local electronic structures felicitously reforms the d-band electron-group distribution,and intellectually tunes the masstransfer reaction energy barriers for both ORR/***,the hollow star-s haped hierarchical porous structure provides an apical region for fast mass *** results show that the halfwave potential for ORR is 0.914 V,and the overpotential for OER is only 327 mV at 10 mA cm^(-2).A rechargeable ZAB with Ag-FeN_(x)-N-C as the air cathode demonstrates long-term cycling performance exceeding 1500 cycles(500 h),with a power density of 180 mW cm^(-2).Moreover,when employing AgFeN_(x)-N-C as the air cathode,flexible ZABs demonstrate a notable open-circuit voltage of 1.42 V and achieve a maximum power density of 65.6 mW cm^(-2).Ag-FeN_(x)-N-C shows guiding electron/mass transfer route and apical reaction microenvironment for the electrocatalyst architecture in the explo

关键词： Hollow star structure Mott-Schottky effect Apically guiding effect Bifunctional catalysis Zinc-air batteries

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铁锰氧化肠杆菌和丛毛单胞菌对小白菜吸收镉和砷的影响

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华中农业大学学报 2024年第4期43卷 212-220页

作者：霍雪琪王杏叶林繁史凯祥华中农业大学生命科学技术学院/农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室武汉430070

为探究土壤中镉(cadmium)和砷(arsenic)共去除的可行方法,选取具有铁锰氧化能力的细菌肠杆菌A11和丛毛单胞菌A23,研究混合菌株介导生成生物铁锰氧化物对镉和砷的吸附效果。扫描电镜结果显示铁锰氧化物存在于细胞表面,并且铁锰氧化物使... 详细信息

为探究土壤中镉(cadmium)和砷(arsenic)共去除的可行方法,选取具有铁锰氧化能力的细菌肠杆菌A11和丛毛单胞菌A23,研究混合菌株介导生成生物铁锰氧化物对镉和砷的吸附效果。扫描电镜结果显示铁锰氧化物存在于细胞表面,并且铁锰氧化物使细菌聚集成团;盆栽试验结果显示A11和A23菌株能够钝化土壤中的镉和砷,降低生物可利用态镉和砷的比例,并增加其不可利用态比例,同时还抑制小白菜地上部分和根部对镉和砷的吸收与积累。以上结果表明A11和A23混合菌株生成的生物铁锰氧化物对镉和砷有良好的吸附效果。

关键词：肠杆菌丛毛单胞菌生物铁锰氧化物镉砷

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节杆菌FX8的分离筛选及其生物成矿除砷

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微生物学通报 2024年第1期51卷 96-110页

作者：范霞吕锐玲王政郑永良史凯详王革娇黄冈师范学院生物与农业资源学院湖北黄冈438000 华中农业大学生命科学技术学院农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室湖北武汉430070

【背景】砷(arsenic,As)是一种剧毒的类金属,水体砷污染问题日益突出,严重威胁人类健康,开发高效除砷方法迫在眉睫。【目的】吸附法是目前除砷应用最多的方法之一,对从铁矿表层土壤分离得到的一株铁氧化菌FX8进行研究,以期通过其氧化Fe(... 详细信息

【背景】砷(arsenic,As)是一种剧毒的类金属,水体砷污染问题日益突出,严重威胁人类健康,开发高效除砷方法迫在眉睫。【目的】吸附法是目前除砷应用最多的方法之一,对从铁矿表层土壤分离得到的一株铁氧化菌FX8进行研究,以期通过其氧化Fe(Ⅱ)生成的铁矿物作为吸附剂而去除砷。【方法】通过形态学特征、生理生化特性、全基因组测序分析对菌株进行鉴定,采用邻菲罗啉分光光度法测定总Fe和Fe(Ⅱ),利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和能量色散谱(energy dispersive spectrometer,EDS)对铁氧化物沉淀进行分析,采用高压液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱测定总As。【结果】菌株FX8为革兰氏阳性、好氧,其菌落为圆形、乳白色,扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)镜检细胞为杆状,大小为(0.5-2.5)μm×(0.13-0.25)μm,可归为节杆菌属(Arthrobacter)。菌株FX8能够氧化Fe(Ⅱ)并生成铁氧化物沉淀,该沉淀为一种无定形的Fe(Ⅲ)矿物,其结晶性差且含有大量生物杂质,并且通过产生胞外酶氧化Fe(Ⅱ)。菌株FX8在28°C、150r/min条件下,在加As(Ⅲ)和As(Ⅴ)体系中,48 h内总Fe的去除率均为100%,而对应的总As去除率分别为99.54%和99.86%;在As(Ⅲ)和As(Ⅴ)体系中加入菌株FX8的胞外粗酶液,2 h内总Fe的去除率均为100%,相应的总As去除率为99.45%和100%。【结论】菌株FX8是一株铁氧化菌,利用其胞外粗酶液生物矿化铁除砷的效果优于菌株-砷共培养,本研究可为水体砷污染的高效生物修复提供新的生物材料及理论参考。

关键词：砷污染除砷铁氧化菌生物矿化

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水陆两栖仿生海龟机器人设计与分析

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机械工程师 2024年第4期 121-127页

作者：丁钰骐耿兴华周思衡王野舟石孟施凯祥大连理工大学机械工程学院辽宁大连116023

针对传统机器人在水陆工作环境下运动模式转换的适应性问题,以海龟的水陆行进方式为出发点,分析了水下扑翼动作、水下转向和沉浮动作以及上岸后水翼折叠动作的实现方式,提出了一种采用扑翼传动机构、可变形自锁水翼机构、后腿机构和重... 详细信息

针对传统机器人在水陆工作环境下运动模式转换的适应性问题,以海龟的水陆行进方式为出发点,分析了水下扑翼动作、水下转向和沉浮动作以及上岸后水翼折叠动作的实现方式,提出了一种采用扑翼传动机构、可变形自锁水翼机构、后腿机构和重心调节机构来实现水陆行进的水陆两栖仿生海龟机器人设计方案。建立了扑翼传动机构运动模型和仿生机器人整体重心仿真模型,分析了仿生扑翼运动特性并计算了固定配重安装位置。对仿生水翼进行力学分析,表明机器人能够实现可靠的水下扑翼运动。对仿生机器人关键零部件进行了流固耦合力学仿真分析和方案优化。试制了仿生机器人样机并进行了试验测试,实现了仿生机器人的基本功能。

关键词：仿生海龟扑翼运动运动学分析有限元分析

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Identifying the origin of porous evolution of microsized bismuth in potassium-ion batteries

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Science China Chemistry 2024年第7期67卷 2234-2239页

作者： Shenxu Chu kaixiang Lei Qian Yang Jiaxin Li Yuqing Zhao Mengjia Gu Lin Li Xing Hu Yu Zhang Zhuo Chen Shuo shi Shulei Chou shijian Zheng Tianjin Key Laboratory of Materials Laminating Fabrication and Interface Control Technology School of Materials Science and EngineeringHebei University of TechnologyTianjin 300401China Institute for Carbon Neutralization Technology College of Chemistry and Materials EngineeringWenzhou UniversityWenzhou 325035China

Microsized bismuth(Bi)with in-situ constructed three-dimensional(3D)porous network has been considered as a promising anode for high-performance potassium-ion batteries(PIBs).However,the mechanism of the in-situ porous evolution of microsized Bi during the charge/discharge process is still ***,various electrolytes are employed to disclose the origin of porous evolution of microsized Bi in *** and theoretically,the 3D porous network originates from the uniform interfacial charge distribution on the Bi surface in the linear ether-based *** addition,the universality of the interfacial charge distribution mechanism was verified by microsized Sn and *** in-situ constructed 3D porous network of Bi enables a superior potassium storage performance in a wide temperature range from-40 to 40℃.More importantly,the K_(0.9)Mn_(0.7)Ni_(0.3)O_(2)||Bi full cell delivers excellent cycling stability(a high capacity retention of 88.44%even after 2,000 cycles)and good temperature *** work gives a distinct clarification of the origin of the porous evolution of microsized Bi during cycling,which is critical for developing high-performance PIBs.

关键词： potassium-ion batteries microsized Bi porous evolution linear ether-based electrolyte interfacial charge distribution

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微生物镉解毒机制及微生物-植物互作修复研究进展

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微生物学通报 2023年第4期50卷 1666-1680页

作者：王杏王革娇史凯祥华中农业大学生命科学技术学院、农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室湖北武汉430070

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)... 详细信息

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)进行“扣押”。微生物的Cd(Ⅱ)钝化是通过细胞吸附和胞外沉淀将游离态的Cd(Ⅱ)进行钝化,这类微生物具有较强的土壤镉污染治理潜力。本文主要介绍微生物的镉解毒机制、微生物-微生物互作、微生物-植物互作机制及其在镉污染生物修复中应用的最新研究进展。

关键词：镉微生物镉解毒镉钝化微生物修复微生物-植物互作

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“蛋黄-蛋壳”结构纳米反应器的设计、调控及在锂硫电池正极中的应用研究

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高等学校化学学报 2023年第1期44卷 163-180页

作者：吴钰洁黄文治潘俊达石凯祥刘全兵广东工业大学轻工化工学院广州市清洁交通能源重点实验室广东省植物资源生物炼制重点实验室广州510006 化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心揭阳515200

锂硫电池具有理论能量密度高等优势,被认为是最有前景的一类新型二次电池.硫正极存在硫和硫化锂的导电性差、可溶性多硫化物的扩散/穿梭、循环过程中硫的体积膨胀以及氧化还原过程慢等问题,严重制约着电池的活性和循环稳定性.设计“蛋黄... 详细信息

锂硫电池具有理论能量密度高等优势,被认为是最有前景的一类新型二次电池.硫正极存在硫和硫化锂的导电性差、可溶性多硫化物的扩散/穿梭、循环过程中硫的体积膨胀以及氧化还原过程慢等问题,严重制约着电池的活性和循环稳定性.设计“蛋黄-蛋壳”结构纳米反应器应用于锂硫电池正极,可通过调控其“蛋黄”、“蛋壳”和“空腔”结构缓解充放电过程中电极的体积变化,为离子/电子输运提供快速通道,强化对多硫化物的吸附和催化转换作用等,进而提高电极的活性和循环性能,有利于推进锂硫电池的商业化进程.本文总结了“蛋黄-蛋壳”结构纳米反应器的设计和调控策略,包括单核-单壳、单核-多壳、多核-单壳以及多核-多壳等,并结合锂硫电池的工作特点和目前应用存在的问题,对未来发展前景进行了展望.

关键词： “蛋黄-蛋壳”结构设计调控锂硫电池纳米反应器

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“蛋黄蛋壳”结构纳米电极材料设计及在锂/钠离子/锂硫电池中的应用

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化学进展 2022年第6期34卷 1369-1383页

作者：李芳远李俊豪吴钰洁石凯祥刘全兵彭翃杰广东工业大学轻工化工学院广州510006 电子科技大学成都611731

“蛋黄蛋壳”结构纳米材料,具有易于调控的“蛋黄”、“蛋壳”和“空腔”结构,可视作“纳米反应器”,在催化、储能等领域表现出显著的应用潜力。尤其在电化学能源存储和转换方面,该结构纳米电极具有大的比表面积和独特的核壳结构,在充... 详细信息

“蛋黄蛋壳”结构纳米材料,具有易于调控的“蛋黄”、“蛋壳”和“空腔”结构,可视作“纳米反应器”,在催化、储能等领域表现出显著的应用潜力。尤其在电化学能源存储和转换方面,该结构纳米电极具有大的比表面积和独特的核壳结构,在充放电过程中可缓解电极的体积变化,提供快速的离子/电子输运通道,强化中间产物的吸附和提升转换反应效率等,能显著提高电极稳定性、倍率性能和循环性能,是一类较为理想的电极材料。本文针对“蛋黄蛋壳”结构纳米电极在锂/钠离子电池、锂硫电池等新兴二次电池领域的实际应用,总结了具有该结构纳米电极的设计与合成策略,包括:模板法、奥斯特瓦尔德熟化、电化学置换、克肯达尔效应等,评述了各种策略的优缺点以及电极材料的应用进展,最后对该类材料在锂/钠体系及锂硫电池二次电池方面的研究与应用前景进行了展望。

关键词：锂离子电池钠离子电池锂硫电池蛋黄蛋壳结构制备纳米电极

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画法几何原理在空间汇交力系合成与分解问题上的应用

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南京邮电学院学报 1989年第3期9卷 127-135页

作者：施开祥南京邮电学院函授部

分析作用于物体上的力可以用解析法,也可以在正投影图上用图解法。图解法经常用来复核数学分析的结果,在实际工作中,利用图解法来解决某些工程技术问题往往比用解析法更为直接和简便,因而更为有效。图解法的缺点是由于工具和作图技术的... 详细信息

分析作用于物体上的力可以用解析法,也可以在正投影图上用图解法。图解法经常用来复核数学分析的结果,在实际工作中,利用图解法来解决某些工程技术问题往往比用解析法更为直接和简便,因而更为有效。图解法的缺点是由于工具和作图技术的限制,结果会有误差,但这种误差在工程实用的范围内,是允许的。本文介绍用画法几何原理在图解空间汇交力系问题上的应用。

关键词：画法几何空间力系投影变换

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基于宽度自编码网络的单分类集成算法

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信号处理 2024年第4期40卷 776-788页

作者：施一帆陈宇昂曾焕强杨楷翔华侨大学工学院福建泉州362021 华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510006 计算机软件新技术国家重点实验室江苏南京210023

异常检测是模式识别领域的经典研究,然而在极端类别不平衡场景下,异常样本匮乏,训练数据仅包含正常样本,传统异常检测方法难以适用。因此,单分类算法逐渐受到关注,它只使用目标类样本构建决策边界,实现对非目标类样本的识别。目前单分... 详细信息

异常检测是模式识别领域的经典研究,然而在极端类别不平衡场景下,异常样本匮乏,训练数据仅包含正常样本,传统异常检测方法难以适用。因此,单分类算法逐渐受到关注,它只使用目标类样本构建决策边界,实现对非目标类样本的识别。目前单分类算法已经取得了显著进展,然而也存在一些局限性:(1)原始特征空间容易受噪声特征干扰;(2)单模型的单分类算法难以从多个特征空间学习更全面的决策边界;(3)缺少对先前模型的欠拟合样本进行针对性学习。为了解决这些问题,本文提出了基于宽度自编码网络的单分类集成算法(Ensemble One-class Classification Based on BLS-Autoencoder,EOC-BLSAE)。首先,本文设计了一种单分类宽度自编码网络模型(One-class BLS-Autoencoder,OC-BLSAE),它能高效学习原始特征空间到重构特征空间的非线性映射关系,利用重构误差构建决策边界;接着,本文设计了单分类Boosting策略,通过最小化全局重构损失,迭代学习欠拟合样本,从而多角度构建OC-BLSAE模型,并自适应评估模型的可靠性;最终,加权集成多个OC-BLSAE模型,有效提升整体算法准确性和鲁棒性。在实验中,本文在16个不同规模的单分类任务上进行参数实验、对比实验和消融实验,结果表明所提算法参数选择较为灵活,算法各模块能够相互协同,有效提升单分类任务的准确性和鲁棒性,整体性能超过前沿单分类方法。

关键词：单分类异常检测宽度学习系统集成学习

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