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Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学稳定性第一性原理计算和试验研究

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稀有金属 2024年第5期48卷 671-681页

作者：吴亚楠韩春霞刘瑞赵二俊崔亚强李泽刘景顺内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051

高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al... 详细信息

高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al含量对高熵合金组织结构及力学性能的影响。采用虚拟晶体近似(VCA)法计算发现:随Al含量增加,合金的晶格常数呈增大趋势,密度逐渐减小;合金共价键特性增强,塑性降低,原子间平均成键能力和变形抗力逐渐增强,不易发生弹性变形。采用真空电弧熔炼法制备出系列合金试样并对其进行研究分析,结果表明:Al元素加入使合金发生晶格畸变,其晶体结构由单一面心立方(fcc)结构先转变为fcc+体心立方(bcc)混合结构,随后转变为单一bcc结构。同时,Al含量的增加会使合金硬度和弹性模量值升高,延展性降低。理论预测值与试验结果吻合良好,进而证明VCA法用于Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学性能预测具有较高的准确性,可为设计开发新型高熵合金提供参考依据。

关键词： Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金第一性原理计算虚拟晶体近似(VCA) 物相结构力学性能

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钛合金的超高周疲劳滑移-解理竞争失效机制

材料研究学报 2024年第7期38卷 537-548页

作者：杨溥邓海龙康贺铭刘杰孔建行孙宇凡于欢陈雨内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区先进制造技术重点实验室呼和浩特010051

对TC4钛合金进行应力比为-1、-0.3和0.1的室温超高周疲劳实验,研究了微结构导致的超高周疲劳滑移-解理竞争失效机制。结果表明,这种合金的S-N曲线均呈双线性,表现出表面滑移失效、表面解理失效和内部解理失效三种失效模式。采用GP极值... 详细信息

对TC4钛合金进行应力比为-1、-0.3和0.1的室温超高周疲劳实验,研究了微结构导致的超高周疲劳滑移-解理竞争失效机制。结果表明,这种合金的S-N曲线均呈双线性,表现出表面滑移失效、表面解理失效和内部解理失效三种失效模式。采用GP极值分布函数明确了表面缺陷尺寸的分布特性,并将其定义为试样表面区域厚度。计及试样的控制体积、外载荷大小、α晶粒含量以及α晶粒尺寸等微结构的耦合影响,将σ_(max)值的增大或减小作为TC4钛合金疲劳失效模式转变的主要因素构建了竞争失效模型。结果表明,所建模型的预测结果与实验数据有较好的相关性。用控制变量法研究了W值、α晶粒尺寸和α晶粒含量对TC4钛合金滑移-解理竞争失效机制的影响,发现W的取值并不影响表面滑移失效概率,α晶粒的增大或α晶粒含量的降低均有利于TC4钛合金的表面滑移失效;较大的W值、较大的α晶粒尺寸以及较少的α晶粒含量均有利于TC4钛合金的表面解理失效;较小的W值、较大的α晶粒尺寸以及较少的α晶粒含量均有利于TC4钛合金的内部解理失效。

关键词：金属材料超高周疲劳失效机理 TC4钛合金滑移-解理竞争失效

食品加工、贮藏对乳杆菌源抗菌肽抑菌活性的影响及安全性评价

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中国食品学报 2024年第1期24卷 110-118页

作者：杜旭婷岳子尧董晶李恋满都拉孙子羽陈忠军内蒙古农业大学食品科学与工程学院呼和浩特010018

为明确乳杆菌源抗菌肽粗提粉在食品加工、贮藏过程中的应用,先测定其抑菌谱,然后以白假丝酵母菌为指示菌,从最低抑菌浓度(MIC)、温度、pH、盐浓度、反复冻融以及贮藏时间等方面对粗提粉进行相对抑菌活性评估,然后进行安全性评价。结果表... 详细信息

为明确乳杆菌源抗菌肽粗提粉在食品加工、贮藏过程中的应用,先测定其抑菌谱,然后以白假丝酵母菌为指示菌,从最低抑菌浓度(MIC)、温度、pH、盐浓度、反复冻融以及贮藏时间等方面对粗提粉进行相对抑菌活性评估,然后进行安全性评价。结果表明,乳杆菌源抗菌肽粗提粉具有广谱抑菌性;其热稳定性良好,121℃处理20 min仍可保持79.68%的相对抑菌活性;在pH 2~6处理4 h后,可保持90%以上的相对抑菌活性,pH 10~12处理4 h后,几乎完全失活;盐的质量浓度达到0.8 mg/mL时,相对抑菌活性显著降低(P0.05);经-20℃反复冻融5次后的相对抑菌活性同样无显著性差异(P>0.05)。安全性评价证实粗提粉属无毒、安全级别。结论:乳杆菌源抗菌肽粗提粉稳定性好,适用范围广,可作为生物防腐剂应用于食品领域。

关键词：乳杆菌抗菌肽粉抑菌活性安全性评价

La^(3+),Ce^(3+)溶液中樟子松吸收的差异性研究

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中国稀土学报 2024年第1期42卷 149-159,I0005页

作者：魏光普张彦妮于晓燕吴雨彤康瑜内蒙古科技大学建筑学院内蒙古包头014010 东北林业大学园林学院黑龙江哈尔滨150006

选用樟子松(Pinus sylvestris *** Litv.)为研究对象,分析其在水培条件下吸收稀土可溶态镧、铈离子(六水硝酸镧、六水硝酸铈,七水氯化镧、七水氯化铈,八水硫酸镧和八水硫酸铈)的过程,揭示樟子松修复镧、铈离子污染的机制。本研究应用吸... 详细信息

选用樟子松(Pinus sylvestris *** Litv.)为研究对象,分析其在水培条件下吸收稀土可溶态镧、铈离子(六水硝酸镧、六水硝酸铈,七水氯化镧、七水氯化铈,八水硫酸镧和八水硫酸铈)的过程,揭示樟子松修复镧、铈离子污染的机制。本研究应用吸收动力学的方法探究了樟子松在不同时间内吸收镧、铈离子的含量和速率;并通过回归分析法探究了樟子松-水培体系中吸收镧和铈离子的实测值与预测值之间的相关性。水培溶液中的镧和铈离子浓度分别设置为100,300,500,1000 mg·L^(-1)。试验结果表明,樟子松体内的镧、铈离子含量随着水培溶液浓度升高而增加,其中,La_(2)(SO_(4))_(3),La(NO_(3))_(3),LaCl_(3)的含量范围分别为0.0014~0.0142 g,0.0009~0.0115 g,0.0017~0.0195 g;Ce2(SO_(4))_(3),Ce(NO_(3))_(3),CeCl_(3)的含量范围分别为0.0019~0.0119 g,0.0015~0.0141 g,0.0022~0.0198 g。当水培溶液中稀土元素离子浓度相同时,樟子松对铈离子吸收量大于镧离子,且对铈离子的吸收饱和时间也滞后于镧离子。通过对樟子松在水培溶液中吸收速率最快的0~60 h时间段的吸收动力学特征分析表明,在不同稀土离子浓度条件下,樟子松在3~24 h期间的吸收速率的下降幅度较大,在第24 h以后其下降幅度开始减小。以1000 mg·L^(-1)浓度的镧、铈水培试验为例,樟子松在0~60 h时间内对铈离子的吸收速率高于对镧离子的吸收速率,且其对不同稀土元素化合物形态之间的吸收速率为:氯化态>硫酸态>硝酸态,这与樟子松在不同时间内吸收镧、铈离子含量成正比。最后,通过对樟子松吸收稀土元素量与水培溶液稀土元素浓度之间的一元线性回归分析,发现不同镧、铈离子的数据拟合显示均有较好的预测效果。综上研究结果,樟子松在水培溶液中吸收镧离子能力优于铈离子,具有较高的耐受性;可以利用樟子松并结合其他富集植物共同对遭受镧和铈稀土元素污染的土壤提高生态修复效率。

关键词：樟子松镧离子铈离子吸收差异性

高效率BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)荧光粉合成与发光性能

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发光学报 2024年第5期45卷 753-761页

作者：王凯旋周雪莲张钰王泽苏日力格哈拉木吉田启旭朝克夫内蒙古师范大学物理与电子信息学院内蒙古呼和浩特010022 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室内蒙古呼和浩特010022 内蒙古自治区新能源储能材料工程研究中心内蒙古呼和浩特010022

白光LED作为第四代照明光源已经广泛应用到人们生活的各个领域,其中荧光粉是获得高性能白光LED的关键材料之一。如何用简单的方法制备高性能的荧光粉是目前研究人员的一个挑战性工作。本文采用高温固相法,加入助熔剂H_(3)BO_(3)、NH_(4... 详细信息

白光LED作为第四代照明光源已经广泛应用到人们生活的各个领域,其中荧光粉是获得高性能白光LED的关键材料之一。如何用简单的方法制备高性能的荧光粉是目前研究人员的一个挑战性工作。本文采用高温固相法,加入助熔剂H_(3)BO_(3)、NH_(4)Cl、SrF_(2)、LiF和BaF_(2),成功制备了BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)(BASO∶Eu^(2+))荧光粉。通过晶体结构分析、发射光谱、X射线光电子能谱(XPS)以及荧光寿命分析,表明过量的Sb_(2)O_(3)能够有效地将Eu^(3+)还原成Eu^(2+),提高Eu^(2+)在563 nm处的荧光强度约12.5倍,内量子效率(IQE)可以达到96.14%。另外,还研究了不同助熔剂对荧光粉晶体结构、荧光强度以及内量子效率的影响。本实验采用的方法简单,避免使用具有一定危险的还原性气体烧结,易于工业化应用以及降低生产成本。

关键词： BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+) 还原作用助熔剂白光LEDs

高活性BiOI/g-C_(3)N_(4)光催化剂的合成及性能提高机制

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材料导报 2024年第11期38卷 34-40页

作者：朱杰凌敏马润东王瑞芬安胜利内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室内蒙古包头014010 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010

稳定高效光催化剂的合成是光催化技术的关键。本工作采用原位沉积法构建了不同质量比的BiOI/CNx复合材料。结果表明,与BiOI的复合未影响g-C_(3)N_(4)的晶体结构,复合产物中晶型BiOI紧密附着在片层g-C_(3)N_(4)表面,BiOI的引入使禁带宽... 详细信息

稳定高效光催化剂的合成是光催化技术的关键。本工作采用原位沉积法构建了不同质量比的BiOI/CNx复合材料。结果表明,与BiOI的复合未影响g-C_(3)N_(4)的晶体结构,复合产物中晶型BiOI紧密附着在片层g-C_(3)N_(4)表面,BiOI的引入使禁带宽度明显减小,对可见光的吸收能力也显著增强,BiOI/CNx中光生电子-空穴的寿命随BiOI复合量的增加而逐渐延长。BiOI/CN15对罗丹明(RhB)具有最强的吸附能力和光催化活性,暗反应30 min时的吸附率达到55.15%,为同等条件下g-C_(3)N_(4)的2.68倍;光降解10 min时的降解率为87.69%,是相同条件下g-C_(3)N_(4)的1.9倍;其催化反应速率常数为5.551×10^(-2)min^(-1),循环使用五次后降解率仅下降4.5%,具有良好的光催化稳定性。BiOI与g-C_(3)N_(4)复合后有利于光生电子空穴对的有效分离和电子在界面之间的快速转移,在BiOI/CN15复合光催化剂降解RhB的过程中,h^(+)和·O_(2)^(-)是主要发挥作用的活性物质。

关键词：石墨相氮化碳碘氧化铋原位沉积法光催化活性寿命动力学

多光谱法和分子对接模拟法研究茶碱和胃蛋白酶的相互作用

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 714-721页

作者：王晓霞马力通孙吉盛聂智华赛华征成建国段建国内蒙古科技大学化学与化工学院内蒙古包头014010 生物煤化工综合利用内蒙古内蒙古自治区工程研究中心内蒙古包头014010 清华大学生命科学学院北京100084

在模拟生理条件下,通过紫外可见吸收光谱法、傅里叶红外光谱、荧光光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色谱等方法以及分子对接模拟法对茶碱(TPL)与胃蛋白酶(PEP)的结合机理进行了研究,在分子层面探讨TPL与PEP相互作用的机制,有助于... 详细信息

在模拟生理条件下,通过紫外可见吸收光谱法、傅里叶红外光谱、荧光光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色谱等方法以及分子对接模拟法对茶碱(TPL)与胃蛋白酶(PEP)的结合机理进行了研究,在分子层面探讨TPL与PEP相互作用的机制,有助于对TPL的药理毒性、药效进行深入研究。根据Stern-Volmer方程,计算在298、 303和308 K三种温度下TPL对PEP的动态荧光猝灭速率常数Kq远大于最大动态荧光猝灭常数2.0×10^(10)L·(mol·s)^(-1),证明TPL对PEP的猝灭方式为静态猝灭。随着TPL浓度的不断升高,PEP的动态猝灭常数Ksv呈规律性下降趋势,TPL可以有效对PEP的内源荧光进行猝灭,进一步判定作用机制为静态猝灭。三维荧光图谱分析表明,体系中随着TPL浓度的不断升高,PEP中代表色氨酸残基与酪氨酸残基以及肽链骨架结构的荧光强度峰值明显降低,且峰位发生红移,表明TPL对PEP的二级结构产生影响。同步荧光图谱分析表明TPL与PEP结合时,主要集中在色氨酸的残基上。红外光谱表明TPL引起PEP内官能团伸缩振动,使PEP的二级结构发生改变。紫外吸收光谱表明随着混合体系中TPL浓度增大,吸收峰峰值逐渐增大,表明TPL可以改变PEP的二级结构。分子对接模拟法表明,TPL与PEP中氨基酸残基GLU13、 VAL30、 TRP39、 GLY76、 GLY78、 PHE117的结合作用力为范德华力,与氨基酸残基THR77、 GLY217形成氢键,与氨基酸残基TYR75、 LEU112、 ILE120、PHE111之间存在疏水作用力,证明两者主要通过范德华力与氢键结合,进一步证明TPL改变了PEP的二级结构。圆二色谱分析显示PEP中β-折叠的占比从50.2%下降至48.8%, α-螺旋结构的占比从8.1%上升到8.4%;β-转角的占比从18.3%上升到18.7%;无规则结构的占比从29.1%上升到29.2%,表明TPL改变了PEP的二级结构。实验研究结果有助于了解TPL与PEP的结合作用机制,为TPL的使用及研究提供了数据依据。

关键词：茶碱胃蛋白酶多光谱法分子对接模拟

纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体微观光谱特征及氧化还原性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1883-1888页

作者：孙世龙张国芳束俊郭瑞华李一鸣刘卓承许剑轶葛启录内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料所北京100081

采用水热法合成Fe^(3+)、Al^(3+)、Co^(2+)及La^(3+)共掺杂纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)(x=0.00~0.05)固溶体,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)以及与H2的程序升温还原反应(TPR)等方法对固溶体的微观结构、形貌、光谱特征和氧化还原活性进行系统表征及分析。XRD结果表明,Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体均呈CeO_(2)立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.04时,在36.6°处出现了微弱的Co_(3)O_(4)杂相,可以确定掺杂离子在CeO_(2)晶格中的固溶度x<0.04。样品的(111)衍射峰位向高角度偏移,表明掺杂离子引起晶格发生畸变。TEM及SEM结果显示样品为球形纳米颗粒,掺杂离子引起晶面间距变小。紫外吸收光谱表明,与纯CeO_(2)相比,掺杂样品的吸收边逐渐红移,在560~780 nm范围观察到掺杂离子的紫外吸收峰。掺杂引起样品能隙降低,从2.84 eV(纯CeO_(2))逐渐降低至2.10 eV(x=0.05)。其原因可归结为掺杂离子在CeO_(2)的价带和导带之间形成新的杂质能级,允许电子从价带跃迁到较低的杂质能级上,继而降低了跃迁能隙。由于掺杂离子引起晶格内部发生畸变以及氧空位比例增大,阻碍了电子的高能跃迁,也可引起能隙减小。荧光光谱证明,掺杂样品的发射峰强度明显降低。Raman光谱表明,掺杂引起F_(2g)峰位发生偏移,峰强减小,峰宽变大。同时,对应于氧空位峰的相对强度逐渐提高。荧光光谱及Raman光谱均证明掺杂离子引起固溶体晶格畸变程度增加,氧空位浓度提高。H_(2)-TPR测试表明,掺杂可以有效降低CeO_(2)的氧化还原反应温度,提高氧化还原活性,当x=0.03的样品表面还原温度最低,还原峰的面积最大,即氧化还原反应活性最佳,表明样品的氧化还原性能与晶粒尺寸、晶格缺陷及氧空位浓度密切相关。通过以上研究证明,四种离子共掺杂CeO_(2)能够有效修饰微观晶体结构,在较低掺杂浓度下即可显著改善样品的催化活性。

关键词：纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体共掺杂氧空位氧化还原活性

基于变换域分析和XGBoost算法的超短期风电功率预测模型

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高电压技术 2024年第9期50卷 3860-3870页

作者：王永生李海龙关世杰温彩凤许志伟高静内蒙古工业大学数据科学与应用学院呼和浩特010080 内蒙古自治区基于大数据的软件服务工程技术研究中心呼和浩特010080 内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010080 信创海河实验室天津300450 内蒙古农业大学计算机与信息工程学院呼和浩特010018

为应对传统超短期风电功率预测方法在数据潜在关系挖掘和模型收敛速度等方面存在的问题,提出了一种基于变换域分析和极端梯度提升回归树算法(extreme gradient boosting, XGBoost)的超短期风电功率预测方法。首先,通过时间滑动窗口和风... 详细信息

为应对传统超短期风电功率预测方法在数据潜在关系挖掘和模型收敛速度等方面存在的问题,提出了一种基于变换域分析和极端梯度提升回归树算法(extreme gradient boosting, XGBoost)的超短期风电功率预测方法。首先,通过时间滑动窗口和风电功率指标进行数据构建和低级特征提取。然后,结合快速傅里叶变换(fastFourier transform, FFT)和哈尔小波变换构成的多层次变换域分析方法对风电数据进行分解,充分考虑频域信息在特征学习中的重要性。最后,建立包含FFT、哈尔小波变换和XGBoost算法组合的超短期风电功率预测模型。实验结果表明,采用的多层次变换域分析方法能够充分挖掘原始特征之间的潜在关系,深入捕捉数据的时序关联性,而且XGBoost算法可以有效提升模型的预测性能,与其他预测模型相比,所提方法在不同数据集上均展现出较高的预测精度和较强的特征提取能力。

关键词：风电功率预测傅里叶变换小波变换时间滑动窗口风电功率指标梯度提升回归树