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Nitrogen incorporated oxygen vacancy enriched MnCo_(2)O_(x)/BiVO_(4) photoanodes for efficient and stable photoelectrochemical water splitting

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Nano Research 2024年第3期17卷 1140-1150页

作者： Liangcheng Xu yingjuan zhang Boyan Liu Xin Wang Gangqiang Zhu Lianzhou Wang Songcan Wang Wei Huang Frontiers Science Center for Flexible Electronics Xi’an Institute of Flexible Electronics(IFE)Northwestern Polytechnical University127 West Youyi RoadXi’an 710072China School of Physics and Information Technology Shaanxi Normal UniversityXi’an 710062China Nanomaterials Centre Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology and School of Chemical EngineeringThe University of QueenslandBrisbaneQueensland 4072Australia Research&Development Institute of Northwestern Polytechnical University in Shenzhen Sanhang Science&Technology BuildingNo.45thGaoxin South 9th RoadNanshan DistrictShenzhen 518063China

Oxygen vacancies in oxygen evolution cocatalysts(OECs)can significantly improve the photoelectrochemical(PEC)water splitting performance of ***,OECs with abundant oxygen vacancies have a poor stability when exposing to the highly-oxidizing photogenerated ***,we partly fill oxygen vacancies in a MnCo_(2)O_(x) OEC with N atoms by a combined electrodeposition and sol-gel method,which dramatically improves both photocurrent density and stability of a BiVO_(4) *** optimized N filled oxygen vacancy-rich MnCo_(2)O_(x)/BiVO_(4) photoanode(3 at.%of N)exhibits an outstanding photocurrent density of 6.5 mA·cm^(-2) at 1.23 VRHE under AM 1.5 G illumination(100 mW·cm^(-2)),and an excellent stability of over 150 *** characterizations and theoretical calculations demonstrate that N atoms stabilize the defect structure and modulate the surface electron distribution,which significantly enhances the stability and further increases the photocurrent ***,other heteroatoms such as carbon,phosphorus,and sulfur are confirmed to have similar effects on improving PEC water splitting performance of photoanodes.

关键词： water splitting oxygen evolution bismuth vanadate(BiVO_(4)) filling oxygen vacancies cocatalysts

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Nanoporous MoO_(3−x)/BiVO_(4)photoanodes promoting charge separation for efficient photoelectrochemical water splitting

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Nano Research 2022年第8期15卷 7026-7033页

作者： Songcan Wang Boyan Liu Xin Wang yingjuan zhang Wei Huang Frontiers Science Center for Flexible Electronics Xi’an Institute of Flexible Electronics(IFE)Xi’an Institute of Biomedical Materials&EngineeringNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China

Owing to the relatively short hole diffusion length,severe charge recombination in the bulk of bismuth vanadate(BiVO_(4))is the key issue for photoelectrochemical water ***,we design a nanoporous MoO_(3−x)/BiVO_(4)heterojunction photoanode to promote charge *** efficient electron transport properties of oxygen deficient MoO_(3−x)and the nanoporous structure are beneficial for charge separation,leading to a significantly enhanced PEC *** optimized MoO_(3−x)/BiVO_(4)heterojunction photoanode exhibits a photocurrent density of 5.07 mA·cm^(−2)for Na_(2)SO_(3)*** depositing FeOOH/NiOOH dual oxygen evolution cocatalysts to promote surface kinetics,a high photocurrent density of 4.81 mA·cm^(−2)can be achieved for PEC water splitting,exhibiting an excellent applied bias photon-to-current efficiency of 1.57%.Moreover,stable overall water splitting is achieved under consecutive light illumination for 10 *** provide a proof of concept for the design of efficient BiVO_(4)-based heterojunction photoanodes for stable PEC water splitting.

关键词： water splitting bismuth vanadate heterojunction oxygen vacancies charge separation

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The north-east North Atlantic Tripole implicated as a predictor of the August precipitation decadal variability over north China

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Frontiers of Earth Science 2023年第2期17卷 547-560页

作者： Tiejun XIE Ji WANG Peiqun zhang Taichen FENG Xiaoxiao zhang yingjuan zhang Beijing Municipal Climate Center Beijing Meteorological BureauBeijing 100089China National Climate Center China Meteorological AdministrationBeijing 100081China Key Laboratory for Semi-Arid Climate Change of the Ministry of Education College of Atmospheric SciencesLanzhou UniversityLanzhou 730000China

Monthly precipitation over north China in August(NCAP)is the second highest in the year,and it is important to understand its driving mechanisms to facilitate reliable *** NCAP displays a significant decadal variability of a cycle about 10-year and negatively correlates with the July north-east North Atlantic Tripole(NAT)over the decadal *** study shows that the Eurasian decadal teleconnection(EAT)acts as a bridge that links the July NAT with NCAP decadal *** coupled ocean–atmosphere bridge(COAB)mechanism,through which the July NAT influences the decadal variability of NCAP,can be summarized as *** cumulative effect of the NAT drives the EAT to adjust atmospheric circulation over north China and the surrounding regions,and so regulates precipitation in north China by influencing local water vapor *** the July NAT is in a negative(positive)phase,the EAT pattern has a positive(negative)pattern,which promotes(weakens)the transmission of water vapor from the sea in the south-east to north China,thus increasing(decreasing)NCAP over decadal *** decadal NCAP model established based on the July NAT can effectively predict the NCAP decadal variability,illustrating that the July NAT can be implicated as a predictor of the NCAP decadal variability.

关键词： north China August precipitation(NCAP) north-east North Atlantic Tripole(NAT) Eurasian decadal teleconnection(EAT)pattern coupled oceanicatmospheric bridge(COAB) decadal variability

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蚕沙基生物多孔炭的制备及对杀虫单/呋虫胺的协同吸附与缓释性能

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化工进展 2024年第7期43卷 3964-3971页

作者：黄军张应娟林茵童韦雪纯吴雨桐毋高博莫钧麟赵祯霞赵钟兴广西大学化学化工学院广西南宁535004

以桑蚕业废弃物蚕沙为原料,氯化锌为活化剂,在900℃下高温活化得到蚕沙基生物多孔炭(biochar of silkworm excrement,BCSE)。利用氮气吸脱附、扫描电子显微镜、X射线衍射及傅里叶变换红外光谱对BCSE的理化性质进行表征分析,并测试其对... 详细信息

以桑蚕业废弃物蚕沙为原料,氯化锌为活化剂,在900℃下高温活化得到蚕沙基生物多孔炭(biochar of silkworm excrement,BCSE)。利用氮气吸脱附、扫描电子显微镜、X射线衍射及傅里叶变换红外光谱对BCSE的理化性质进行表征分析,并测试其对农药杀虫单和呋虫胺的协同吸附与脱附性能,以及吸附农药后的贮藏稳定性。结果表明:BCSE具有丰富的孔道结构,其最优材料BCSE-3的BET比表面积可达833.0m^(2)/g,对杀虫单和呋虫胺的单独吸附分别可达0.83mmol/g和1.43mmol/g,双组分协同吸附时两种农药的吸附容量和吸附速率与单组分相比都显著提升。同时贮藏稳定性结果也证明在54℃下两种农药在BCSE-3中都拥有长达35d以上的稳定性(农药降解率<2%),远超农业农村部对农药贮藏稳定性的要求。最后通过分子模拟计算发现,呋虫胺上高电子密度的含氧五元杂环与BCSE上苯环形成π-π相互作用是呋虫胺具有更高吸附量和更快吸附速率的主要原因,而杀虫单和呋虫胺间的氢键作用是二者混合吸附量大于单组分吸附量的主要原因。

关键词：蚕沙基生物炭杀虫单/呋虫胺协同吸附缓释热稳定性

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氧化铈纳米酶对大肠杆菌的抗菌性能

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中国组织工程研究 2024年第22期28卷 3496-3501页

作者：郑黑姝张映娟韦艳华黄辉马翔宇廖红兵广西医科大学口腔医学院/附属口腔医院广西壮族自治区南宁市530021 广西口腔颌面修复与重建研究重点实验室广西壮族自治区南宁市530021 广西大学化学化工学院结构热力学与微纳化工实验室广西壮族自治区南宁市530004

背景:由于细菌对抗生素耐药性的发展,多重耐药菌感染的增加已成为现代医疗保健中的主要问题,研发新的抗菌替代药物材料具有重要意义。目的:合成一种CeO_(2)纳米酶并进行一系列表征,研究其生物相容性以及对大肠杆菌的抗菌性能。方法:采... 详细信息

背景:由于细菌对抗生素耐药性的发展,多重耐药菌感染的增加已成为现代医疗保健中的主要问题,研发新的抗菌替代药物材料具有重要意义。目的:合成一种CeO_(2)纳米酶并进行一系列表征,研究其生物相容性以及对大肠杆菌的抗菌性能。方法:采用水热法合成CeO_(2)纳米酶,通过X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶红外分析、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜等表征方法对其形貌、产物成分和化学组成进行分析,利用3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)显色实验对CeO_(2)纳米酶的过氧化物模拟酶活性进行表征。使用CCK-8法评价不同质量浓度(10,25,50μg/mL)CeO_(2)纳米酶对小鼠成纤维细胞L929的毒性作用。使用平板计数法评价CeO_(2)纳米酶在不同条件下对大肠杆菌的抗菌性能,使用活性氧检测试剂盒检测不同条件处理后的细菌内活性氧水平变化。结果与结论:①CeO_(2)纳米酶的形貌为棒状,其中Ce^(3+)占Ce^(3+)和Ce^(4+)总和的29.87%,平均晶粒尺寸为7.4 nm;在pH=5.5、含底物TMB的微酸性环境下,CeO_(2)纳米酶和H_(2)O_(2)混合后表现出优异的过氧化物酶活性,但在pH=7.4的情况下未表现出过氧化物酶模拟活性。②不同质量浓度的CeO_(2)纳米酶对小鼠成纤维细胞L929均无明显的细胞毒性。③在pH=5.5的微酸性环境中,单独存在CeO_(2)纳米酶(10μg/mL)时,大肠杆菌受到一定程度的抑制,CFU结果下降约0.5个log(P<0.01);在含H_(2)O_(2)(50μmol/L)的微酸性环境中,CeO_(2)纳米酶对大肠杆菌表现出优异的抗菌效果,CFU结果下降约1.5个log(P<0.001)。当CeO_(2)纳米酶单独存在时,大肠杆菌中活性氧水平升高(P<0.05);当CeO_(2)纳米酶与H_(2)O_(2)共同存在时,大肠杆菌中活性氧水平显著升高(P<0.001)。④结果表明,CeO_(2)纳米酶具有良好的生物相容性与一定的抗菌能力,可在含低浓度H_(2)O_(2)的微酸性环境下表现出过氧化物酶活性,产生活性氧杀灭细菌,进而表现出更优异的抗菌效果。

关键词：氧化铈纳米酶纳米材料抗菌性能生物相容性大肠杆菌

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Synoptic Climate Settings and Moisture Supply for the Extreme Heavy Snowfall in Northern China during 6–8 November 2021

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Journal of Meteorological Research 2023年第1期37卷 75-89页

作者： Kailun GAO Ji WANG Deliang CHEN Wenting HU yingjuan zhang Anmin DUAN Xiaoxiao zhang Beijing Municipal Climate Center Beijing 100089China Department of Earth Sciences University of GothenburgGothenburg 40530Sweden State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China State Key Laboratory of Marine Environmental Science College of Ocean and Earth SciencesXiamen UniversityXiamen 361005China

A record-breaking extreme heavy snowfall(EHS)event hit northern China during 6–8 November 2021,with two maximum snowfall centers in North China(NC)and Northeast China(NEC),which inflicted severe socioeconomic *** paper compares the differences in the synoptic processes and moisture supply associated with the EHS event in NC and NEC,as well as the atmospheric circulation anomalies before the event,to provide a reference for better prediction and forecasting of EHS in northern *** analyses show that a positively tilted,inverted 500-hPa trough channeled cold-air outbreaks into NC,while dynamic updrafts along the front below the trough promoted moisture convergence over this *** NEC,the dynamic updraft south of the frontogenesis region firstly triggered a low-level Yellow–Bohai Sea cyclone,which then converged with the 500-hPa trough to ultimately form an NEC cold *** of the vorticity tendency indicates that absolute vorticity advection was a better indicator than absolute vorticity divergence for the movement of the trough/ridge at the synoptic ***,NOAA’s HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory)model results reveal that the moisture for the EHS over NC mainly originated from the mid-to-low levels over the Asian–African region and the Eurasian mid-to-high latitudes,accounting for 32%and 31%,*** contrast,the source of water vapor for the EHS over NEC was mainly the Eurasian mid-to-high latitudes and East Asia,with contributions of 38%and 28%,*** findings of this study shed some fresh light on the distinctive contributions of different moisture sources to local *** analyses of the atmospheric circulation anomalies in October reveal that a phase shift in the Arctic Oscillation related to the weakening of the polar vortex could have served as a useful indicator for the cold-air outbreaks in this EHS event.

关键词： extreme heavy snowfall synoptic systems moisture source(sink) atmospheric circulation anomaly Arctic Oscillation

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A novel superconducting magnetic levitation method to support the laser fusion capsule by using permanent magnets

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Matter and Radiation at Extremes 2018年第3期3卷 104-109页

作者： Xiaojia Li Tingting Xiao Fengwei Chen yingjuan zhang Xiaofei Li Weidong Wu Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering PhysicsMianyang 621900China Science and Technology on Plasma Physics Laboratory Mianyang 621900China IFSA Collaborative Innovation Center Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Institute of Applied Electromagnetic Engineering Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China

A novel magnetic levitation support method is proposed, which can relieve the perturbation caused by traditional support methods andprovide more accurate position control of the capsule. This method can keep the perfect symmetry of the octahedral spherical hohlraum and hasthe characteristics in stability, tunability and simplicity. It is also favorable that all the results, such as supporting forces acting on the super-conducting capsule, are calculated analytically, and numerical simulations are performed to verify these results. A typical realistic design isproposed and discussed in detail. The superconducting coating material is suggested, and the required superconducting properties are *** oscillation of the floating capsule in thin helium gas is discussed, and the restoring time is estimated.

关键词： ICF capsule support Magnetic levitation Symmetry

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基于小时资料的北京高温精细化特征分析

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气象 2023年第9期49卷 1131-1141页

作者：张英娟高辉丁婷王冀北京市气候中心北京100089 国家气候中心北京100081

基于2008—2021年夏季19个国家级气象观测站逐小时最高气温观测资料,分析了北京高温时长的空间分布和年代际、季节内及日内等多时间尺度变化特征。研究结果表明,受地形和城市热岛效应等因素综合影响,北京夏季高温日数和高温时长呈现出... 详细信息

基于2008—2021年夏季19个国家级气象观测站逐小时最高气温观测资料,分析了北京高温时长的空间分布和年代际、季节内及日内等多时间尺度变化特征。研究结果表明,受地形和城市热岛效应等因素综合影响,北京夏季高温日数和高温时长呈现出中心城区及以南多、西部和北部少的特征;其中海淀、丰台和昌平是北京高温最集中的地区。在季节内尺度上,北京高温时长多的时段主要集中在6月中旬后期至7月中旬前期,也即华北雨季开始之前的时段;其中7月上旬是北京高温最集中的旬。日内尺度上,北京高温过程出现在09—21时,14—17时尤为集中。文章还基于线性回归拟合了最高气温和高温时长的对应关系,拟合结果和实际观测相关系数高达0.82。对北京地区而言,在35℃高温阈值基础上,最高气温每升高1℃,相应的高温时长约增加1.7 h。北京高温时长同样表现出明显的年代际变化特征。后一时段(2015—2021年)与前一时段(2008—2014年)的差值分析表明,夏季累计高温时长的差值分布和高温时长的气候态空间分布显著不同,年代际差值大值区并非位于高温日和高温时长中心。在后一时段北京高温时长在11—19时范围内均呈一致性增多,意味着后一时段日内高温时长增多,也即高温开始时间提早结束滞后。

关键词：最高气温高温日数高温时长日内变化

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华北中部平原地区一次降雪过程雪水比变化特征及成因分析

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气象 2022年第2期48卷 216-228页

作者：张亚妮符娇兰胡宁张英娟国家气象中心北京100081 北京市气候中心北京100089

运用降雪深度加密观测资料,求取2020年2月14日华北中部一次降雪过程的平均雪水比(snow-to-liquid ratio,SLR),并分析了其变化特征和形成原因,发现此次过程SLR在东西方向上变化显著,即自北京平原地区至天津西部逐渐增大,再向东至天津东... 详细信息

运用降雪深度加密观测资料,求取2020年2月14日华北中部一次降雪过程的平均雪水比(snow-to-liquid ratio,SLR),并分析了其变化特征和形成原因,发现此次过程SLR在东西方向上变化显著,即自北京平原地区至天津西部逐渐增大,再向东至天津东部又有所减小,京津两地SLR差别大。3 h平均的SLR显示北京平原地区东部和天津中北部随时间变化不大,天津南部和天津沿海地区有增大趋势。基于Cobb算法的云内SLR也具有相似的东西向变化特征,表明云内过程是此次华北中部平原地区SLR东西向变化的主要原因。北京平原地区近地层的融雪作用以及北京平原地区西南部的地表融雪加强了此变化特征。另外,通过分析误差来源发现文中研究区域的中西部地区云内SLR与由积雪深度观测计算的SLR差异较大,尤其是西部地区,这主要与该地区较高的地面2 m气温导致的近地面层的融雪作用有关,北京平原地区的误差基本上来源于此。对于天津西部,云内冰、液混合相态导致的凇附增长可能是该地区误差的主要来源。

关键词：雪水比 Cobb算法融雪凇附增长

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分段副热带高压位置指数的建立及应用

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气象 2022年第11期48卷 1439-1448页

作者：那莹王冀张英娟张培群陆日宇北京市气候中心北京100089 国家气候中心北京100081 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

由于西太平洋副热带高压(简称副高)东西部分的经向位置对我国气候有着不同影响,定义了西段、东段副高位置指数:分别为10°~60°N、110°~130°E和10°~60°N、130°~150°E范围内子午线上500 hPa位势高度最大值所在的平均纬度,并将两者... 详细信息

由于西太平洋副热带高压(简称副高)东西部分的经向位置对我国气候有着不同影响,定义了西段、东段副高位置指数:分别为10°~60°N、110°~130°E和10°~60°N、130°~150°E范围内子午线上500 hPa位势高度最大值所在的平均纬度,并将两者平均值定义为副高中心位置指数。这些指数与我国东部夏季降水的相关性较业务副高脊线指数有所提高,尤其是西段副高位置指数与华北平原夏季降水的正相关关系,同时副高位置指数基本维持了业务副高脊线指数与长江流域降水的负相关关系和与华南降水的正相关关系。西段副高位置指数偏北时,对应西北太平洋上500 hPa出现反气旋环流,反气旋中心位于38°N、130°E附近;而东段副高位置指数偏北对应的反气旋中心位置偏东偏北,位于40°N、145°E附近。此外,西段、东段副高位置指数偏南、偏北的不同配置对应我国雨带分布的四种类型。分段副高位置指数与我国夏季降水年际变化较好的相关性将为降水季节预测和季节内雨带移动的研究提供更多的指示意义。

关键词：分段副高位置指数脊线指数雨带类型年际变化

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