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Oxygen vacancy promising highly reversible phase transition in layered cathodes for sodium-ion batteries

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Nano Research 2021年第11期14卷 4100-4106页

作者： Kezhu Jiang Shaohua Guo Wei Kong Pang Xueping Zhang tiancheng fang Shao-fei Wang fangwei Wang Xiaoyu Zhang Ping He Haoshen Zhou Center of Energy Storage Materials&Technology College of Engineering and Applied SciencesNational Laboratory of Solid State MicrostructuresCollaborative Innovation Center of Advanced MicrostructuresJiangsu Key Laboratory of Artificial Functional MaterialsNanjing UniversityNanjing210093China Institute for Superconducting&Electronic Materials School of MechanicalMaterials and Mechatronics EngineeringUniversity of WollongongWollongongNSW2522Australia China Spallatoin Neutron Source Institute of High Energy PhysicsChinese Academy of SciencesDongguan523808China School of Nuclear Science and Technology University of Chinese Academy of SciencesBeijing101408China Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of SciencesBeijing100190China School of Physical Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing101408China Songshan Lake Materials Laboratory Dongguan523808China School of materials science and engineering Jiangsu UniversityZhenjiang212013China Energy Technology Research Institute National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(AIST)Umezono 1-1-1Tsukuba305-8568Japan

Phase transition is common during (de)-intercalating layered sodium oxides, which directly affects the structural stability and electrochemical performance. However, the artificial control of phase transition to achieve advanced sodium-ion batteries is lacking, since the remarkably little is known about the influencing factor relative to the sliding process of transition-metal slabs upon sodium release and uptake of layered oxides. Herein, we for the first time demonstrate the manipulation of oxygen vacancy concentrations in multinary metallic oxides has a significant impact on the reversibility of phase transition, thereby determining the sodium storage performance of cathode materials. Results show that abundant oxygen vacancies intrigue the return of the already slide transition-metal slabs between O_(3) and P_(3) phase transition, in contrast to the few oxygen vacancies and resulted irreversibility. Additionally, the abundant oxygen vacancies enhance the electronic and ionic conductivity of the Na0.9Ni0.3Co0.15Mn0.05Ti0.5O2 electrode, delivering the high initial Coulombic efficiency of 97.1%, large reversible capacity of 112.7 mAh·g−1, superior rate capability upon 100 C and splendid cycling performance over 1,000 cycles. Our findings open up new horizons for artificially manipulating the structural evolution and electrochemical process of layered cathodes, and pave a way in designing advanced sodium-ion batteries.

关键词： sodium-ion battery layered oxide O_(3)phase oxygen vacancy reversible phase transition

Effect of Humidity on Formaldehyde Oxidation over Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(y)Catalyst

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2024年第5期39卷 1108-1115页

作者： TANG Ruijiu YANG Zonglin LIU Xiang JIA Lijuan WANG fang DUAN Kaijiao LIU tiancheng College of Chemistry and Environment Yunnan Minzu UniversityTechnology Innovation Team of Green Purification Technology for Industrial Waste GasEducation Department of YunnanKey Laboratory of Environmental Functional Materials of Yunnan Province Education DepartmentKunming 650504China

In the preparation of a series of Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(y)catalysts catalyzing the removal of formaldehyde,BET,H2-TPR,IR,SEM,XPS,and XRD were used to characterize the catalyst,and the influence of humidity on the catalyst activity was studied by adjusting the humidity during the *** experimental results showed that the formaldehyde removal rate increased with the increase of *** the humidity was higher than 50%,the formaldehyde removal rate decreased by 3%over that when the humidity was 50%.The characterization results showed that humidity facilitated the activation of oxygen and the formation of hydroxyl groups,which both promoted the formation and oxidative decomposition of intermediates and prevented the deposition of intermediates that clogged the pores,allowing more formaldehyde to be adsorbed and oxidized,which increased the activity of the *** provides new mechanistic evidence for the oxidation of formaldehyde and helps in the development of relatively low-cost materials for formaldehyde purification.

关键词： formaldehyde humidity Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(y) catalytic oxidation

Al^(3+)掺杂对La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(1-x)Al_(x)O_(3)电输运性能的影响

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无机材料学报 2023年第2期38卷 148-154页

作者：张爱梅朱佳佳方天诚潘茜茜河海大学理学院南京210093

钙钛矿锰氧化物La_(1-x)Sr_(x)MnO_(3)(LSMO)作为一种代表性庞磁阻材料,在磁传感器等领域具有广阔的应用前景,但在低磁场和室温下很难获得显著的庞磁阻效应。为提高LSMO磁电阻效应和转变温度,本研究采用传统固相反应法制备了La_(0.8)Sr_... 详细信息

钙钛矿锰氧化物La_(1-x)Sr_(x)MnO_(3)(LSMO)作为一种代表性庞磁阻材料,在磁传感器等领域具有广阔的应用前景,但在低磁场和室温下很难获得显著的庞磁阻效应。为提高LSMO磁电阻效应和转变温度,本研究采用传统固相反应法制备了La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(1-x)Al_(x)O_(3)(0≤x≤0.25)(LSMAO)多晶样品,并系统分析了Al^(3+)掺杂对LSMO电输运性质和磁电阻效应的影响。X射线衍射(XRD)图谱表明LSMAO样品具有单一的菱方结构,属于R3C空间群。电输运性质研究发现,样品的电阻率随Al^(3+)的掺杂呈指数型上升,且外加磁场使金属-绝缘体转变温度有所提高。这可能是由于Al^(3+)稀释了Mn^(3+)/Mn^(4+)离子网络,在减少载流子数量的同时增加了磁无序。此外,LSMAO陶瓷的导电机理随Al^(3+)的掺杂从小极化子模型(Small polaron hopping model,SPH)转变成变程跳跃模型(Variable range hopping model,VRH),说明非磁性的Al^(3+)抑制了铁磁团簇间的载流子交换,使得小极化子热激活近邻跃迁过程被抑制。LSMAO的磁电阻效应从21.03%(x=0)增大到59.71%(x=0.25),证明Al^(3+)掺杂可有效增强LSMAO的磁电阻效应。

关键词：电输运小极化子模型变程跳跃模型磁电阻效应

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粒子射流耦合冲击破岩实验

石油学报 2018年第2期39卷 232-239页

作者：程晓泽任福深方天成常玉连东北石油大学机械科学与工程学院中国石油天然气集团公司

为研究高速金属粒子和流体耦合冲击作用下岩石破碎的特性和规律,利用自主研制的粒子射流耦合冲击破岩实验装置,开展了射流速度、粒子直径与破岩效率实验,粒子体积分数与破岩效率实验,射流角度与破岩效率实验和粒子射流破岩与钻压比例关... 详细信息

为研究高速金属粒子和流体耦合冲击作用下岩石破碎的特性和规律,利用自主研制的粒子射流耦合冲击破岩实验装置,开展了射流速度、粒子直径与破岩效率实验,粒子体积分数与破岩效率实验,射流角度与破岩效率实验和粒子射流破岩与钻压比例关系等实验。研究表明:含有一定动能的高频粒子冲击更有利于提高破岩效率,粒子在钻井液中所占的体积分数直接反映了粒子破岩效果的好坏,实际钻井时可以利用单个粒子的冲击动能和单位岩石面积上受到粒子的冲击频率来确定粒子的掺入比例;研制粒子射流冲击钻头时,可以不采用0°入射角的射流喷嘴,而采用1个入射角为8°和3~4个入射角为20°喷嘴的组合设计,其更有利于提高粒子动能的利用率。

关键词：粒子射流钻井液耦合冲击破岩钻井

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粒子射流冲击下破岩应力分析与破岩区域

石油学报 2018年第9期39卷 1070-1080页

作者：任福深方天成程晓泽常玉连东北石油大学机械科学与工程学院中国石油天然气集团公司

由于粒子射流冲击破岩的复杂性和破岩过程的短暂性,粒子射流冲击作用下岩石的力学特性与损伤破坏研究是一个难点问题。考虑粒子射流返流的影响,基于空腔膨胀理论建立了粒子射流耦合冲击作用下的岩石应力和破岩区域的数学模型,采用数值... 详细信息

由于粒子射流冲击破岩的复杂性和破岩过程的短暂性,粒子射流冲击作用下岩石的力学特性与损伤破坏研究是一个难点问题。考虑粒子射流返流的影响,基于空腔膨胀理论建立了粒子射流耦合冲击作用下的岩石应力和破岩区域的数学模型,采用数值计算和仿真模拟相互验证的研究方法,分析了粒径和射流冲击速度对单粒子射流冲击作用下岩石的应力分布和破岩区域的影响规律。针对多粒子连续射流耦合冲击破岩过程,给出了破岩区域的计算方法,采用数值计算和实验验证相结合的研究方法,得到了垂直射流和旋转射流状态下的破岩区域规律。结果表明:粒子射流耦合冲击破岩过程中,呈一定角度的旋转射流破岩区域要比垂直射流破岩区域大,粒径的增加对破岩区域影响较小,当射流冲击速度为200 m/s和粒径为1.0 mm时,8°和20°射流冲击破岩区域分别是喷嘴出口直径的1.7和1.9倍。

关键词：粒子射流应力分析破岩区域数学模型实验研究

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粒子浆液射流冲击下岩石动态损伤及破坏效应

振动与冲击 2021年第24期40卷 107-118页

作者：方天成任福深刘汉旭张园程建勋东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 陕西安然能源科技有限公司西安710000

粒子浆液射流破岩过程涉及大变形、高应变及强载荷,表现为钢粒-浆液-岩石之间非线性动态耦合问题。针对岩石损伤瞬时多变性及观测困难等问题,开展了粒子与浆液射流冲击下岩石的动态损伤机理及破坏效应研究。首先,基于光滑粒子动力学-有... 详细信息

粒子浆液射流破岩过程涉及大变形、高应变及强载荷,表现为钢粒-浆液-岩石之间非线性动态耦合问题。针对岩石损伤瞬时多变性及观测困难等问题,开展了粒子与浆液射流冲击下岩石的动态损伤机理及破坏效应研究。首先,基于光滑粒子动力学-有限元模拟(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合算法描述了粒子-浆液冲击破岩的建模方法;然后,结合JH-Ⅱ(Johnson-Holmquist-Ⅱ)模型与Rankine拉伸断裂软化模型建立了岩石损伤本构模型,对粒子浆液射流冲击破岩过程及损伤机理进行了动态模拟。研究结果表明:岩石的损伤破坏主要以纵向扩展为主,具有瞬时性与阶跃性特征,呈现出“从累积损伤到不断破坏”的循环过程;岩石破坏机理以剪切破碎和拉伸裂纹为主。同时,通过试验和数值模拟对比验证了破岩样本的形态,并分析了冲击速度、角度与粒子尺寸对破岩效应的影响规律。研究结果对于粒子浆液冲击钻井破岩理论的发展具有重要意义。

关键词：浆液射流粒子冲击光滑粒子动力学-有限元模拟(SPH-FEM) 岩石损伤动态演化数值模拟破坏效应

滇东地区裂谷盆地内火山-侵入岩序列与金属成矿

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地质学报 2024年第6期98卷 1776-1802页

作者：方维萱郭玉乾李天成有色金属矿产地质调查中心北京100012

碱性岩浆对金属成矿和金属矿集区有独特控制作用,因火山—侵入岩序列与金属成矿和岩浆叠加侵入构造系统识别难度大,长期制约了深部勘探和找矿预测。本文以云南东川铁铜金矿集区(元古宙陆缘裂谷盆地)和个旧锡铜钨铯铷多金属矿集区(三叠... 详细信息

碱性岩浆对金属成矿和金属矿集区有独特控制作用,因火山—侵入岩序列与金属成矿和岩浆叠加侵入构造系统识别难度大,长期制约了深部勘探和找矿预测。本文以云南东川铁铜金矿集区(元古宙陆缘裂谷盆地)和个旧锡铜钨铯铷多金属矿集区(三叠纪弧后裂谷盆地)为主,采用大比例尺构造岩相学填图新方法,解析研究了碱性岩浆活动有关的火山—侵入岩侵入序列与岩石组合、裂谷盆地演化和岩浆叠加侵入构造系统,揭示了它们与滇东地区铁氧化物铜金型(IOCG)、铜钴-金红石-稀土和锡铜钨铯铷多金属矿叠加成矿内在关系。研究认为:①云南东川铁铜金矿集区内,新太古代末期碱性岩类以方解石钠长岩(2520±14 Ma)和碱性铁质苦橄岩(2529±77 Ma)为主。新太古界—古元古界小溜口岩组(>2.50Ga)顶部古岩溶风化壳,受中元古代火山喷发—岩浆侵入构造叠加再造形成了特殊单元(独立填图单元,2.50~1.80Ga),它们是铜钴-金红石-稀土矿床的新找矿层位。②在中元古界因民组一段内,铁钠质碱性基性岩、铁钾质粗面岩和铁质碱性辉绿辉长岩等岩石组合形成于因民期火山断陷成盆期。因民组二段和三段是稀矿山式铁铜矿床储矿层位,铁铜矿层下盘铁钾质粗面岩为独居石型稀土成矿层位。在格林威尔造山期碱性钛铁质辉长岩(1097~1047 Ma)-碱性钛铁质闪长岩-碱性二长斑岩等碱性钛铁质侵入岩体,形成了白锡腊深部IOCG矿床和金红石富集成矿。③在个旧三叠纪弧后裂谷盆地内,三叠纪碱性苦橄岩和碱玄岩中形成了Sn-Cu-Zn-Li-Rb-Cs初始富集;在晚白垩世浅色花岗岩叠加成矿作用下,形成了金云母矽卡岩型锡铜钨铯铷矿床。④裂谷盆地内早期碱性岩中初始富集金属与后期富含成矿金属的碱性侵入岩叠加成矿可能是金属超常富集机理。在东川地区岩浆叠加侵入构造内,岩浆热液角砾岩筒对铜钴-金红石-稀土元素叠加富集成矿控制显著;在个旧地区,浅色花岗岩侵入于碱性苦橄岩-碱玄岩中,对金云母矽卡岩型锡铜钨钴铯铷矿床的叠加富集成矿控制显著。

关键词：陆缘裂谷盆地弧后裂谷盆地火山—侵入岩序列岩浆叠加侵入构造碱性岩关键矿产滇东

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粒子射流冲击破岩喷嘴的参数优化与试验研究

石油机械 2018年第2期46卷 5-11页

作者：任福深方天成程晓泽东北石油大学机械科学与工程学中国石油天然气集团公司

在粒子射流冲击破岩过程中,喷嘴作为粒子和水射流的核心加速装置,其加速能力决定了破岩效果的好坏。针对锥直型、等变速型和流线型喷嘴,建立了粒子和水射流在喷嘴中的加速模型、压降模型以及能量转换效率数学模型,通过数值模拟分析了不... 详细信息

在粒子射流冲击破岩过程中,喷嘴作为粒子和水射流的核心加速装置,其加速能力决定了破岩效果的好坏。针对锥直型、等变速型和流线型喷嘴,建立了粒子和水射流在喷嘴中的加速模型、压降模型以及能量转换效率数学模型,通过数值模拟分析了不同喷嘴对粒子水射流加速能力的影响,对喷嘴的流道类型及尺寸进行了优化,依据优化结果对研制的喷嘴进行了破岩试验和流场仿真。分析结果表明:收缩段长度为15 mm的等变速型喷嘴具有较高的加速能力和能量转换效率;研制的喷嘴可应用于粒子冲击钻井破岩工艺。所得结论可为粒子射流冲击破岩装置的现场应用提供参考。

关键词：粒子射流喷嘴冲击破岩参数优化数值模拟试验研究

基于复杂网络分析的穴位效应量化研究——以《中国针灸治疗学》与《实用针灸学》形成的教材网络为例

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中国针灸 2024年第6期44卷 723-729页

作者：黄玥滢方艺徐天成夏有兵南京中医药大学针药结合教育部重点实验室江苏南京210023 徐州医科大学医学信息与工程学院江苏徐州221004

提取《中国针灸治疗学》《实用针灸学》中病案的腧穴名称、主治病症,对穴位与主治病症进行降维表示,建立“穴-症”联系,采用复杂网络检测结果(节点度值)评估穴位的特异性,利用穴-症网络的“小世界”特性分析针灸处方选穴的一致性和避免... 详细信息

提取《中国针灸治疗学》《实用针灸学》中病案的腧穴名称、主治病症,对穴位与主治病症进行降维表示,建立“穴-症”联系,采用复杂网络检测结果(节点度值)评估穴位的特异性,利用穴-症网络的“小世界”特性分析针灸处方选穴的一致性和避免冗余穴位的策略。结果显示,两本著作形成的“穴-症”网络均存在近似“长尾”的度分布,大量节点度值集中在0~4000,少量节点的度值高达10000以上。对于度值>10000的节点出现了明显的个数与分布差异,《中国针灸治疗学》中包括11个具有多连边数的穴位,遍布全身,《实用针灸学》中仅有2个多连边数的穴位,位于下肢。临床中存在个别穴位具有广泛的治疗效应,出现在大量处方中,通过节点度值的穴位划分能够粗粒度地评估穴位调控作用的躯体区域特异性;《中国针灸治疗学》穴-症网络连边数高于《实用针灸学》穴-症网络,与2本著作不同的时代背景有关,今后可利用具有时代传承特征的诊疗规律优化针灸处方。

关键词：穴位效应广谱效应特异效应复杂网络针灸