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Caterpillar-like 3D graphene nanoscrolls@CNTs hybrids decorated with Co-doped MoSe_(2)nanosheets for electrocatalytic hydrogen evolution

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第5期136卷 43-53页

作者： Hao Luo Hongfei Gao xudong Zhang Fan Yang Chen Liu kewei xu Dagang Guo State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials School of Materials Science and EngineeringXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China Center for High Performance Computing Network Information CenterXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China

Hydrogen is a clean and flexible energy carrier that has the promising to satisfy urgent demands of the energy crisis and environmental protection.Electrochemical hydrogen evolution reaction(HER),a critical half-reaction in water splitting,is one of the greenest and most common methods to obtain high-purity hydrogen.Designing preeminent activity and stability electrocatalysts for hydrogen precipitation reac-tion(HER)to reduce energy consumption is of great essential.3D carbon-based materials have attracted widespread concern as the potential scaffolds of highly active and durable electrocatalysts for HER.To boost the HER activity and prolong the lifespan of electrocatalysts,multifarious 3D carbon architectures make an appearance to be engineered for accelerating electronic/mass transfer and maximizing the expo-sure of active sites.Herein,we designed and fabricated high-performance electrocatalysts based on a spe-cial caterpillar-like 3D graphene nanoscrolls@CNTs(GNS@CNTs)scaffold decorated with Co-doped MoSe_(2)nanosheets for HER.In the caterpillar-like hierarchical structure,CNTs were seamlessly co-bonded and dilated the interlayer and outer spacing of GNS through CVD growth technology,and nickel nanoparticles were covered by the CNTs tips.Taking advantage of the plentiful hierarchical pore,larger specific surface area,and higher chemical stability of the caterpillar-like structure,the catalysts exhibited enhanced elec-trocatalytic properties than some existing data reported.Density functional theory calculations showed that the encapsulated nickel nanoparticle could tune the electronic structure of the outer anchored Co-doped MoSe_(2)and optimize itsG of H∗adsorption by electron traversing effect and doping effect.These indicate that caterpillar-like GNS@CNT is an ideal scaffold f or anchoring actives substance and is suit-able for high-efficient HER.This study provides new insights for designing hierarchical carbon composite nanostructures for catalysts,sensors,energy materials,and other applications.

关键词： Electron traversing effect 3D graphene Graphene nanoscrolls CNT MoSe_(2),Hydrogen evolution reaction

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Tailoring d-band center over electron traversing effect of Ni M@C-CoP(M=Zn,Mo,Ni,Co)for high-performance electrocatalysis hydrogen evolution

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第35期166卷 164-172页

作者： Hao Luo xudong Zhang Hui Zhu Kexin Zhang Fan Yang kewei xu Sen Yu Dagang Guo State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials School of Materials Science and EngineeringXi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China Center for High Performance Computing Network Information CenterXi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering Xi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China Shaanxi Key Laboratory of Biomedical Metal Materials Northwest Institute for Non-ferrous Metal ResearchXi’an710016China

Attaining a highly efficient and inexpensive electrocatalyst is significant for the hydrogen evolution reaction(HER)but still challenging nowadays.The transition-metal phosphides(TMPs)catalysts with platinum-like electronic structures are a potential candidate for the HER,but those are prone to be strongly bound with hydrogen intermediates(H∗),resulting in sluggish HER kinetics.Herein we report a unique hybrid structure of CoP anchored on graphene nanoscrolls@carbon nano tubes(CNTs)scaffold(Ni M@C-CoP)encapsulating various Ni M(M=Zn,Mo,Ni,Co)bimetal nanoalloy via chemical vapor deposi-tion(CVD)growth of CNT on graphene nanoscrolls followed by the impregnation of cobalt precursors and phosphorization for efficiently electrocatalytic hydrogen evolution.CoP nanoparticles mainly scattered at the tip of CNT branches which exhibited the analogical“Three-layer core-shell”structures.Experiments and density functional theory(DFT)calculations consistently disclose that the encapsulated various NiMs can offer different numbers of electrons to weaken the interactions of outmost CoP with H∗and push the downshift of the d-band center to different degrees as well as stabilize the outmost CoP nanopar-ticles to gain catalytic stability via the electron traversing effect.The electrocatalytic HER activity can be maximumly enhanced with low overpotentials of 78 mV(alkaline)and 89 mV(acidic)at a current density of 10 mA/cm^(2) and sustained at least 24 h especially for NiZn@C-CoP catalyst.This novel system is distinct from conventional three-layer heterostructure,providing a specially thought of d-band center control engineering strategy for the design of heterogeneous catalysts and expanding to other electrocat-alysts,energy storage,sensing,and other applications.

关键词： Electron traversing effect 3D graphene/CNT CoP nanoparticle d-band center Hydrogen evolution

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循环流化床锅炉SO_(2)超低排放改造关键技术分析

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皮革制作与环保科技 2024年第1期5卷 123-125页

作者：许可为张家港市保税区长源热电有限公司江苏张家港215600

能源生产和环境保护的不断发展使我们迫切需要采用高效、环保的技术来满足能源需求,同时减少对环境的不利影响。在此背景下,循环流化床锅炉作为一种重要的能源转换设备,其技术改造已成为业内关注的焦点之一。特别是对二氧化硫(SO_(2))... 详细信息

能源生产和环境保护的不断发展使我们迫切需要采用高效、环保的技术来满足能源需求,同时减少对环境的不利影响。在此背景下,循环流化床锅炉作为一种重要的能源转换设备,其技术改造已成为业内关注的焦点之一。特别是对二氧化硫(SO_(2))的超低排放要求,使得循环流化床锅炉的改造技术显得尤为重要。本文将对循环流化床锅炉SO_(2)超低排放改造的关键技术进行深入分析和探讨,探讨该技术的原理、应用和影响,以及在提高锅炉性能和减少环境影响方面的潜力,旨在为能源产业的可持续发展和环保目标的实现提供有力支持。

关键词：循环流化床锅炉 SO_(2) 超低排放

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基于混沌博弈优化的固体氧化物燃料电池模型参数优化设计

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电力系统保护与控制 2024年第6期52卷 15-28页

作者：马遵和鹏许珂玮孟贤何廷一杨博云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650000 昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)因具有转换效率高、无污染物排放、运行噪声低等特点被视为前景广阔的绿色发电技术之一,其被广泛应用于电力系统和交通运输等领域。针对SOFC稳态模型的参数优化设计问题,提出了一种基... 详细信息

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)因具有转换效率高、无污染物排放、运行噪声低等特点被视为前景广阔的绿色发电技术之一,其被广泛应用于电力系统和交通运输等领域。针对SOFC稳态模型的参数优化设计问题,提出了一种基于混沌博弈优化(chaosgameoptimization, CGO)方法的SOFCs参数提取框架。同时,利用芬兰燃料电池技术公司Elcogen生产的陶瓷阳极支撑型平板式低温单体燃料电池(ASC-400B)工作于两种不同温度(即600℃和700℃)下的实验数据以及美国蒙大拿州立大学开发的基于物理模型的5 kW级管式SOFC电池堆栈模型在两种不同温度(即850℃和950℃)下的仿真数据,分别对所提框架、蒲公英优化器(dandelion optimizer, DO)、平衡优化器(equilibrium optimizer, EO)、粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法和白鲨优化器(white shark optimizer, WSO)的参数提取的性能进行了深入的研究和分析。测试结果表明:相比于DO、EO、PSO和WSO,CGO能够准确、稳定且快速地提取上述各种SOFCs的模型未知参数,为SOFCs的系统建模提供了一种高效的方法。

关键词：参数设计固体氧化物燃料电池系统建模混沌博弈优化元启发式算法

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Enhancement of hydroxyapatite dissolution through structure modification by Krypton ion irradiation

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Journal of Materials Science & Technology 2020年第3期38卷 148-158页

作者： Hui Zhu Dagang Guo Hang Zang Dorian AHHanaor Sen Yu Franziska Schmidt kewei xu State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials School of Material Science and EngineeringXi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China School of Nuclear Science and Technology Xi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China Fachgebiet Keramische Werkstoffe/Chair of Advanced Ceramic Materials Institut für Werkstoffwissenschaften und-TechnologienTechnische Universit?t BerlinHardenbergstra?e 4010623BerlinGermany Shaanxi Key Laboratory of biomedical metal materials Northwest Institute for Non-ferrous Metal ResearchXi’an710016China

Hydroxyapatite(HA)synthesized by a wet chemical route was subjected to heavy ion irradiation,using4 Me V Krypton ion(Kr17+)with ion fluence ranging from 1×1013 to 1×1015 ions/cm2.Glancing incidence X-ray diffraction(GIXRD)results confirmed the phase purity of irradiated HA with a moderate contraction in lattice parameters,and further indicated the irradiation-induced structural disorder,evidenced by broadening of the diffraction peaks.High-resolution transmission electron microscopy(HRTEM)observations indicated that the applied Kr irradiation induced significant damage in the hydroxyapatite lattice.Specifically,cavities were observed with their diameter and density varying with the irradiation fluences,while a radiation-induced crystalline-to-amorphous transition with increasing ion dose was identified.Raman and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)analysis further indicated the presence of irradiationinduced defects.Ion release from pristine and irradiated materials following immersion in Tris(p H 7.4,37?)buffer showed that dissolution in vitro was enhanced by irradiation,reaching a peak at 0.1 dpa.We examined the effects of irradiation on the early stages of the mouse osteoblast-like cells(MC3 T3-E)response.A cell counting kit-8 assay(CCK-8 test)was carried out to investigate the cytotoxicity of samples,and viable cells can be observed on the irradiated materials.

关键词： High energy heavy ion irradiation Hydroxyapatite HRTEM Crystal defects In vitro dissolution Cell compatibility

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Characterization of the arrangement feature of copper interconnects by Moir inversion method

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Theoretical & Applied Mechanics Letters 2012年第2期2卷 37-40页

作者： Qinghua Wang Satoshi Kishimoto Huimin Xie kewei xu Jianfeng Wang National Institute for Materials Science TsukubaIbaraki 305-0047Japan AML Department of Engineering MechanicsTsinghua UniversityBeijing 100084China School of Materials Science and Engineering Xi'an Jiaotong UniversityXi'an 710049China

This paper explores the planar arrangement feature of the copper interconnects in a view field of several millimeters by the focused ion-beam （FIB） Moire inversion method quantitatively. The curved FIB Moire patterns indicate that the copper interconnects are a series of curves with continuous variations instead of beelines. The control equation set of the copper interconnects central lines is attained through the Moire inversion method. This work can be extended to inspect the structural defects and provide a reliable support for the interconnects structure fabrication.

关键词： copper interconnects arrangement Moire inversion method focused ion-beam

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Design and construction of ultra-thin MoSe2 nanosheet-based heterojunction for high-speed and low-noise photodetection

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Nano Research 2016年第9期9卷 2641-2651页

作者： Xiangshun Geng Yongqiang Yu Xiaoli Zhou Chunde Wang kewei xu Yan Zhang Chunyan Wu Li Wang Yang Jiang Qing Yang School of Electrical Science and Applied Physics Hefei University of TechnologyHefei 230009China Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale Department of ChemistryLaboratory of Nanomaterials for Energy Conversion and Synergetic Innovation Center of Quantum Information & Quantum PhysicsUniversity of Science and Technology of China(USTC)Hefei 230026China School of Materials Science and Engineering Hefei University of TechnologyHefei 230009China

Advances in the photocurrent conversion of two-dimensional (2D) transition metal dichalcogenides have enabled the realization and application of ultrasensitive and broad-spectral photodetectors. The requirements of previous devices constantly drive for complex technological implementation, resulting in limits in scale and complexity. Furthermore, the development of large-area and low-cost photodetectors would be beneficial for applications. Therefore, we demonstrate a novel design of a heterojunction photodetector based on solution-processed ultrathin MoSe2 nanosheets to satisfy the requirements of its application. The photodetector exhibits a high sensitivity to visible–near infrared light, with a linear dynamic range over 124 decibels (dB), a detectivity of ~1.2 × 1012 Jones, and noise current approaching 0.1 pA·Hz–1/2 at zero bias. Significantly, the device shows an ultra-high response speed up to 30 ns with a 3-dB predicted bandwidth over 32 MHz, which is far better than that of most of the 2D nanostructured and solution-processable photodetectors reported thus far and is comparable to that of commercial Si photodetectors. Combining our results with material-preparation methods, together with the methodology of device fabrication presented herein, can provide a pathway for the large-area integration of low-cost, high-speed photodetectors.

关键词： molybdenum diselenide layer transition metal dichalcogenide (TMD) urtrathin nanosheet heterojunction ultrafast photoresponse

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典型油气藏区域环境因素差异对甲烷氧化菌丰度与群落结构分布的影响

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微生物学报 2024年第6期64卷 1992-2007页

作者：许科伟刘海峰顾磊郑旭莹贾仲君陈晟中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 江南大学生物工程学院江苏无锡214122 中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

【目的】甲烷氧化菌(methane-oxidizing bacteria,MOB)是油气微生物勘探中重要的指标微生物,其丰度与群落结构分布受到地理位置和多种环境因素的影响。本研究以采集的7个典型油气藏区域的土壤样品为研究对象,探究油气藏区域环境因素差... 详细信息

【目的】甲烷氧化菌(methane-oxidizing bacteria,MOB)是油气微生物勘探中重要的指标微生物,其丰度与群落结构分布受到地理位置和多种环境因素的影响。本研究以采集的7个典型油气藏区域的土壤样品为研究对象,探究油气藏区域环境因素差异对甲烷氧化菌丰度与群落结构分布的影响。【方法】对采集自7个典型油气藏区域土壤样品进行pmoA基因实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR)、细菌16S rRNA基因测序和甲烷氧化菌功能基因pmoA测序,结合环境因子,比较甲烷氧化菌丰度差异,分析环境因子对甲烷氧化菌分布的影响。【结果】土壤样品的理化性质测定发现江汉盆地样品的含水量最高,约22.8%,硝态氮平均含量最高位于玉北油田,达到31.96μg/g干重土壤,春光油田出现最高的SO42−(6425.0 mg/g干重土壤)及Cl−(1617.0 mg/g干重土壤)浓度。qPCR分析发现pmoA基因丰度仅为土壤样本总细菌丰度的0.77%,表明甲烷氧化菌绝对数量较少。16S rRNA基因测序发现type I型甲基八叠球菌属(Methylosarcina)、甲基嗜热菌属(Methylocaldum)、甲基球菌属(Methylococcus)与type II型的甲基胞囊菌属(Methylocystis)4种主要的甲烷氧化菌,甲烷氧化菌中的优势菌属的相对丰度极低,最高仅为0.124%。甲烷氧化菌功能基因pmoA测序发现type II型的甲基胞囊菌属、甲基弯曲菌属(Methylosinus)为主要优势pmoA基因型。环境因子与甲烷氧化菌丰度相关性分析表明甲烷氧化菌绝对丰度与铵态氮、pH、颗粒大小、硫酸根和氯离子显著相关,而环境因子与甲烷氧化菌的相对丰度的相关性分析仅发现与颗粒大小、总氮、总磷、金属离子(Al、Fe、K、Ca、Mg、Mn、Zn和Cu)显著相关。甲烷氧化菌pmoA功能基因组成判别相关分析(discriminant correlation analysis,DCA)表明含水量(土壤湿度)、pH值、<2μm的土壤颗粒、总氮及钙离子对甲烷氧化菌pmoA功能基因组成影响具有显著性。【结论】本研究通过对来自7个典型油气藏区域的土壤样品的甲烷氧化菌的绝对丰度与相对丰度进行分析,发现基于不同的测量方法,甲烷氧化菌的丰度存在较大差异,16S rRNA基因测序无法较为全面地反映土壤样本中优势甲烷氧化菌的群落结构,不同地理位置的甲烷氧化菌指示群落存在差异,在全国尺度下油气区及背景点均无特有的甲烷氧化菌指示群落。对环境因子与甲烷氧化菌相关性分析发现,基于不同的甲烷氧化菌丰度指标,环境因子的显著影响具有较大差别。

关键词：微生物勘探高通量测序分子诊断甲烷氧化菌环境因子

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基于径向基神经网络的质子交换膜燃料电池智能参数辨识

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昆明理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期49卷 81-90页

作者：刘明群孟贤何廷一和鹏许珂玮杨博云南电网有限责任电力科学研究院云南昆明650000 昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

在质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)中,准确地辨识未知参数对于建立可靠而精确的模型至关重要.然而,PEMFC参数辨识难以被常规的数值分析方法解决,这是一个涉及多个变量且有强耦合的非线性问题.此外,噪声... 详细信息

在质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)中,准确地辨识未知参数对于建立可靠而精确的模型至关重要.然而,PEMFC参数辨识难以被常规的数值分析方法解决,这是一个涉及多个变量且有强耦合的非线性问题.此外,噪声对数据的影响、收集数据的不足以及电池记录数据的丢失都会增加获取精确参数的难度.针对以上问题,本文提出一种基于径向基函数(Radial Basis Function, RBF)神经网络联合启发式算法的参数识别策略.先对RBF进行训练,并利用RBF对数据进行降噪与预测处理,以解决噪声对数据的影响、收集数据的不足以及电池数据丢失的情况;再利用启发式算法对PEMFC模型参数进行辨识.结果表明,经过RBF处理后可以显著降低异常情况对参数辨识的影响,极大程度提高启发式算法参数辨识的准确性,其中V-I拟合精度达到99.56%.

关键词：质子交换膜燃料电池智能参数辨识径向基神经网络启发式算法降噪处理预测处理

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典型气田的指示微生物异常分子诊断:以杭锦旗气田为例

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微生物学报 2024年第6期64卷 2008-2024页

作者：刘海峰许科伟颜正飞顾磊郑旭莹张凤山宿玲恰江南大学生物工程学院江苏无锡214122 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 山东华泰纸业股份有限公司&山东黄三角产业技术研究院山东东营257335

【目的】油气微生物勘探技术因其多解性小、信噪比高、受环境影响小和经济快速的特点,日益受到勘探者的重视。然而,多数微生物勘探应用是基于非原位的实验室培养分析,不能准确而全面反映漫长地质历史过程中油气资源微生物的原位动态变... 详细信息

【目的】油气微生物勘探技术因其多解性小、信噪比高、受环境影响小和经济快速的特点,日益受到勘探者的重视。然而,多数微生物勘探应用是基于非原位的实验室培养分析,不能准确而全面反映漫长地质历史过程中油气资源微生物的原位动态变化规律。本研究以杭锦旗气田为例,分析气区上方和背景区的微生物群落结构和发育特征差异,识别地表油气微生物异常。【方法】对采集自杭锦旗的新召和什股壕大营圈闭土壤样本中细菌16S rRNA基因进行测序,结合理化参数,比较微生物多样性差异,分析理化参数对微生物分布的影响,识别微生物异常。通过共生网络分析,探索气藏上方地表土壤中微生物群落构建过程和功能组成。【结果】群落组成分析发现在杭锦旗地区,放线菌门和变形菌门是主要的微生物类群,占菌落总体丰度的72.47%,理化参数相关性分析表明该地区的微生物分布与理化参数无明显相关关系。群落多样性分析显示,气区和背景区的群落结构存在显著差异。共生网络分析发现气区微生物群落呈现出非随机性和连通性,表明确定性因素在微生物群落构建中占主导作用。模块化的共发生网络揭示微生物群落形成了特定的功能模块,不同模块的节点可能具有不同的功能。【结论】通过对杭锦旗气区和背景区的微生物多样性分析发现了新召和什股壕气区的指示菌属。根据对杭锦旗气区的共生网络分析,发现关键指示类群为出芽单胞菌属、土壤红色杆形菌属、假诺卡氏菌属、短芽孢杆菌属、气微菌属和类诺卡氏菌属,主要的功能模块包括碳氮循环和有机物质降解模块,共同参与气田上方土壤中烃类物质的降解。

关键词：微生物勘探高通量测序分子诊断共发生网络杭锦旗气田

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