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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

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微酸性次氯酸水对鲜切莴笋的保鲜作用效果

现代食品科技 2024年第5期40卷 134-141页

作者：陈倩茹于一凡照那木拉张静静云雪艳董同力嘎内蒙古农业大学食品科学与工程学院内蒙古呼和浩特010018 上海万籁环保科技股份有限公司上海201612

鲜切果蔬的保质期短,容易受到食源性病原菌的污染。该研究以鲜切莴笋为试材,基于单因素和正交试验,研究微酸性次氯酸水(Slightly Acidic Hypochlorous Water,SAHW)对鲜切莴笋的保鲜作用及对贮藏品质的影响。采用SAHW有效氯浓度、处理温... 详细信息

鲜切果蔬的保质期短,容易受到食源性病原菌的污染。该研究以鲜切莴笋为试材,基于单因素和正交试验,研究微酸性次氯酸水(Slightly Acidic Hypochlorous Water,SAHW)对鲜切莴笋的保鲜作用及对贮藏品质的影响。采用SAHW有效氯浓度、处理温度、处理时间及处理方式4个因素,在基于单因素试验的基础上,进行四因素三水平正交试验,并验证最佳处理方式对鲜切莴笋在贮藏期间的感官品质、菌落总数、抗坏血酸(Vitamin C,Vc)含量和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量的影响。结果表明,SAHW对鲜切莴笋具有较好的保鲜作用,各因素影响为处理方式>处理时间>SAHW有效氯浓度>处理温度。最佳保鲜处理方式为在15℃下有效氯质量浓度为50 mg/L的SAHW震荡浸泡5 min,此处理组合下感官评分为5.22,a^(*)值为-2.73,菌落总数为3.79 lg CFU/mL,并在贮藏期间有效保持了鲜切莴笋的感官品质,在贮藏第25天时,菌落总数仅为0.72 lg CFU/mL,抑制了菌落总数的增长、Vc为14.5 mg/100 g和MDA为0.26 nmol/g,显著降低了Vc的损失和MDA的积累,延长了鲜切莴笋保鲜期,为SAHW用于鲜切莴笋保鲜剂提供科学依据。

关键词：微酸性次氯酸水鲜切莴笋正交试验保鲜效果

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基于电流体动力学的马铃薯切片干燥特性变化

农业工程学报 2024年第6期40卷 146-154页

作者：鲍雨婷丁昌江卢静莉王惠鑫韩兵阳张洁段珊珊宋智青陈浩内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学放电等离子体与功能材料应用试验室呼和浩特010051

电流体动力学干燥作为一种新型干燥技术,以成本低、干燥均匀、高效节能等优势,为热敏性物料的干燥提供了新的方法。为探究电流体动力学作用下马铃薯切片的干燥特性和理化特征,该研究将马铃薯切片在0、14、18、22、26、30 kV的交流电压... 详细信息

电流体动力学干燥作为一种新型干燥技术,以成本低、干燥均匀、高效节能等优势,为热敏性物料的干燥提供了新的方法。为探究电流体动力学作用下马铃薯切片的干燥特性和理化特征,该研究将马铃薯切片在0、14、18、22、26、30 kV的交流电压下进行干燥,利用红外光谱和低场核磁共振技术分析电流体动力学干燥对马铃薯切片中分子结构、水分迁移的影响。结果表明,马铃薯切片在30 kV电压下的平均干燥速率、有效水分扩散系数、复水比分别为0.9228 g/(g·h)、2.2653×10^(−10)m ^(2)/s、4.78,明显优于其他电压下的试验结果。电流体动力学干燥后,马铃薯切片中的官能团没有发生明显变化,蛋白质以β-折叠结构为主。干燥可提高马铃薯切片内部自由水的流动性并降低组织对不易流动水的束缚力,从而促进水分的去除和迁移。电流体动力学干燥技术较好地保留了马铃薯的营养成分,该研究结果为马铃薯切片的干燥提供理论依据。

关键词：电流体动力学干燥马铃薯红外光谱低场核磁共振

重复采动巷道围岩塑性区叠加扩展形态特征及量化判别方法

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 46-58,105页

作者：吴祥业王婧雅郭晓菲王二雨曹健庞政内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

重复采动巷道围岩破坏问题一直是矿业学科研究的中心问题,其研究关键在于2种应力叠加影响前后巷道围岩塑性区形态间关系.为研究巷道围岩塑性区叠加扩展形态问题,综合运用数值模拟试验及理论分析的方法,研究不同形态塑性区叠加扩展规律... 详细信息

重复采动巷道围岩破坏问题一直是矿业学科研究的中心问题,其研究关键在于2种应力叠加影响前后巷道围岩塑性区形态间关系.为研究巷道围岩塑性区叠加扩展形态问题,综合运用数值模拟试验及理论分析的方法,研究不同形态塑性区叠加扩展规律及形态扩展机理,提出叠加塑性区形态量化判别准则,建立以叠加塑性区形态扩展规律及判别准则为依据的叠加塑性区判别方法流程.结果表明:1)巷道围岩叠加塑性区可看作一次塑性区与二次塑性区形态的叠加;当二次塑性区呈蝶形时,蝶叶位置扩展存在不稳定性.2)揭示叠加塑性区形态扩展机理:一次偏应力产生的前态塑性区存在不可逆性,叠加二次应力后产生的后态塑性区是在已破坏围岩基础上的再破坏形式,叠加前后偏应力大小决定后态塑性区形态;不同主应力角度叠加塑性区扩展偏转位置取决于主应力偏转角.3)提出围岩叠加塑性区形态量化判别公式及判定准则,通过叠加塑性区形态系数量化判别叠加塑性区形态.4)建立叠加塑性区形态量化判别方法流程,并通过采场模型及平面模型联合分析,完善重复采动前后围岩塑性区形成扩展过程,为重复采动巷道围岩稳定性控制提供更加准确的理论依据,并通过工程实例对该方法可靠性进行验证.

关键词：采动应力巷道围岩蝶形塑性区形态系数量化判别

基于季节性污染特征的大气VOCs化学活性及源解析

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环境化学 2024年

作者：谢非白宇婷田永莉李亮周兴军吕昌伟内蒙古大学生态与环境学院内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学环境地质研究所

挥发性有机物(VOCs)是对流层大气氧化性的重要影响因子，不同VOCs物种的化学反应活性与大气环境质量及污染过程关系密切。本文针对呼和浩特和包头采暖期长达半年的季节特征，选取冬夏季清洁天、污染天和沙尘天的不同时间窗口，识别并分... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)是对流层大气氧化性的重要影响因子，不同VOCs物种的化学反应活性与大气环境质量及污染过程关系密切。本文针对呼和浩特和包头采暖期长达半年的季节特征，选取冬夏季清洁天、污染天和沙尘天的不同时间窗口，识别并分析了两个城市大气中117种VOCs的体积浓度，计算了不同季节不同大气特征条件下不同VOCs物种的化学反应活性，并解析了两个城市大气VOCs的来源。结果表明，乙烯、乙醛、丙烷、丙烯、丙醛、正丁醛、异戊二烯、甲苯、间/对二甲苯等是两个城市大气的主要活性VOCs物种；不同大气特征条件下不同VOCs物种对OFP(臭氧生成潜势)和LOH(羟自由基反应速率)的影响差异较大，且影响大小并不单独依赖于各VOCs物种浓度；2个城市冬季大气中的O3对VOCs的浓度变化更敏感，夏季则对NOx的浓度变化更敏感，体现了这两个城市O3前体物的季节性差异；受季节特征及供暖方式的影响，2个城市冬季燃烧源排放约贡献大气VOCs的50%，机动车排放和LPG/NG源次之；与冬季相比，夏季机动车、生物源及LPG/NG、溶剂挥发等因子的重要性显著提升，而燃烧源因子的比重明显下降，意味着大气VOCs源具有显著的季节变化特征。本研究对准确辨析区域重污染天气特征与成因，实现“十四五”期间PM2.5与臭氧协同控制等意义重大。

关键词： VOCs 季节特征物种组成反应活性来源解析

PM中多环芳烃的地球化学特征及健康风险——以呼和浩特市、包头市、巴彦淖尔市为例

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环境化学 2024年

作者：孙英苏益娴谢非李亮周兴军吕昌伟内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学生态与环境学院内蒙古大学环境地质研究所内蒙古自治区环境监测总站呼和浩特分站

细颗粒物(PM2.5)的环境效应在很大程度上受控于其化学组分和丰度。本文以煤炭供能为主的资源依赖型城市呼和浩特市、包头市、巴彦淖尔市为研究对象，开展了不同季节不同大气环境质量条件下PM2.5中多环芳烃(PAHs)的地球化学特征及其健康... 详细信息

细颗粒物(PM2.5)的环境效应在很大程度上受控于其化学组分和丰度。本文以煤炭供能为主的资源依赖型城市呼和浩特市、包头市、巴彦淖尔市为研究对象，开展了不同季节不同大气环境质量条件下PM2.5中多环芳烃(PAHs)的地球化学特征及其健康风险研究。结果表明，采暖季3个城市PM2.5中的PAHs以Phe(10.00—14.74 ng·m-3)、Fla(8.00—15.33 ng·m-3)、Pyr(9.22—16.33ng·m-3)为主，非采暖季呼和浩特市和巴彦淖尔市以BkF(2.02—2.44 ng·m-3)、DBA(4.54—4.78 ng·m-3)为主，而包头则以Pyr(0.88 ng·m-3)、BbF(0.97 ng·m-3)、DBA(1.94 ng·m-3)、BPE(0.85 ng·m-3)为主；3个城市PM2.5中PAHs的含量均具有采暖季高于非采暖季的季节性特征，采暖季PM2.5中PAHs的昼夜变化特征表现为“夜晚>白天”；PM2.5中PAHs的浓度则遵循“污染天>沙尘天>清洁天”的规律；采暖季PAHs的主导物种是4环PAHs，非采暖季PAHs的主导物种是5环PAHs。研究区3个城市采暖季PM2.5中PAHs主要来源于煤炭燃烧、机动车尾气排放，非采暖季机动车尾气排放和工业源等则成为主导源；呼和浩特市和巴彦淖尔市非采暖季PAHs来自天然气燃烧和机动车尾气的混合源，而煤炭燃烧对包头非采暖季PAHs的贡献仍然重要，生物质燃烧源对巴彦淖尔市非采暖季PAHs影响显著；研究区PM2.5中PAHs源谱既存在显著的季节差异，也存在因城市功能和发展而导致城市差异。研究区3个城市采暖季和非采暖季PM2.5中PAHs经呼吸吸入途径对人体产生的致癌风险和非致癌风险均处于可接受水平。本研究对典型燃煤供能主导的城市大气PM2.5中PAHs的环境地球化学行为效应研究具有重要的资料价值，也可为区域大气污染防治提供了一定科学依据。

关键词： PAHs PM 地球化学特征源解析健康风险

内蒙古自治区PM中金属元素的地球化学特征及其健康风险

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环境化学 2024年

作者：谢志磊谢非苏益娴李亮周兴军吕昌伟内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学生态与环境学院内蒙古大学环境地质研究所

PM2.5的环境效应在很大程度上受控于其化学组分和丰度.本文以煤炭供能为主的资源依赖型城市呼和浩特市、包头市、巴彦淖尔市为研究对象，开展不同季节不同大气环境质量条件下PM2.5中金属元素的地球化学特征、来源解析及健康风险研究.结... 详细信息

PM2.5的环境效应在很大程度上受控于其化学组分和丰度.本文以煤炭供能为主的资源依赖型城市呼和浩特市、包头市、巴彦淖尔市为研究对象，开展不同季节不同大气环境质量条件下PM2.5中金属元素的地球化学特征、来源解析及健康风险研究.结果表明，3个城市PM2.5中金属元素含量均具有采暖季高于非采暖季的季节性特征，采暖季呼和浩特、包头和巴彦淖尔分别为(1128±1.19)、(1787±1.86)、(1069±1.44) ng·m-3，非采暖季分别为(274±17.6)、(214.3±10.5)、(168.2±15.0) ng·m-3，采暖季PM2.5中金属元素的昼夜变化特征表现为“夜晚>白天”；不同环境空气质量状况下，PM2.5中金属元素的浓度有沙尘天>污染天>清洁天的规律；沙尘时段内，Al、Ca、Fe等地壳元素的浓度均显著升高；污染时段内，Sb、Pb等以人为排放为主的元素浓度显著升高；受城市功能和发展的差异性影响，3个城市中呼和浩特市燃烧源和机动车排放贡献最大，包头市工业源贡献较大，而巴彦淖尔市生物质燃烧源贡献较大；研究区三个城市采暖季和非采暖季PM2.5中金属元素经呼吸吸入途径对人体产生的致癌风险和非致癌风险均处于可接受水平.本研究对典型燃煤供能主导的城市大气PM2.5中金属元素的环境地球化学行为效应研究具有重要的资料价值，也可为区域大气污染防治提供了一定科学依据.

关键词：金属元素 PM 地球化学特征源解析健康风险

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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回火温度对2%Mn高强钢组织和性能的影响

材料导报 2024年第15期38卷 1-7页

作者：樊立峰杨玉龙岳尔斌郭洪飞黄娇高军内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学稀土金属材料工程研究中心呼和浩特010051 浙江省冶金研究院有限公司杭州310007 内蒙古包钢钢联股份有限公司制造部内蒙古包头014010

高强度高塑性是先进高强钢发展的方向,本工作以2%Mn钢为研究对象,通过控制回火温度实现高强度高塑性最佳匹配,并采用SEM、TEM、XRD等技术分析影响2%Mn高强钢组织和力学性能的机制。结果表明:2%Mn高强钢经珠光体区等温退火后组织为铁素... 详细信息

高强度高塑性是先进高强钢发展的方向,本工作以2%Mn钢为研究对象,通过控制回火温度实现高强度高塑性最佳匹配,并采用SEM、TEM、XRD等技术分析影响2%Mn高强钢组织和力学性能的机制。结果表明:2%Mn高强钢经珠光体区等温退火后组织为铁素体、珠光体、低碳马氏体和残余奥氏体;随着回火温度升高,残余奥氏体体积分数由退火态的6.78%持续降低至425℃回火态的2.55%,回火温度继续升高,残余奥氏体体积分数基本不变,维持在稳定水平;随着回火温度升高,铁素体含量持续增加,位错密度、抗拉强度、屈服强度、硬度持续降低,延伸率先增加后降低;2%Mn钢经425℃回火后,铁素体平均板条宽度为95.1 nm,位错密度为2.6×10^(14)m^(-2),碳化物平均直径为13.9 nm,抗拉强度为1770 MPa,屈服强度为1450 MPa,伸长率为9.84%,强塑积达到最大值17.4 GPa·%。

关键词： 2%Mn高强钢回火残留奥氏体力学性能