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低成本硫掺杂多孔碳材料的制备及其超级电容性能

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无机化学学报 2024年第2期40卷 325-335页

作者：李嘉欣钟雯诗刘召妹胡庚申先进催化剂材料教育部重点实验室浙江省固体表面反应化学重点实验室浙江师范大学金华321004

以廉价的胶态二氧化硅为模板,蔗糖为碳源,硫酸为预碳化试剂和硫源,通过硬模板法制备了相对廉价的硫掺杂多孔碳(SSC-T,T℃代表碳化温度)材料。采用多种表征方法对多孔碳材料的微观形貌、孔道结构、比表面积和表面硫物种进行了表征,探究... 详细信息

以廉价的胶态二氧化硅为模板,蔗糖为碳源,硫酸为预碳化试剂和硫源,通过硬模板法制备了相对廉价的硫掺杂多孔碳(SSC-T,T℃代表碳化温度)材料。采用多种表征方法对多孔碳材料的微观形貌、孔道结构、比表面积和表面硫物种进行了表征,探究了硫酸和碳化温度对多孔碳材料的微观形貌、孔道结构和比表面积的影响。结果表明,碳化温度对碳的孔结构、比表面积和硫元素的含量有显著的影响,其中900℃碳化得到的样品SSC-900具有最大的比表面积、孔体积和比电容,远高于未加入硫酸制备的碳材料SC-900,表明硫酸的加入可以提高碳材料的比表面积、孔体积,进而提高碳材料的比电容。与昂贵的有序介孔碳CMK-3相比,SSC-900具有成本更低、孔径更大和电容性能更好的优点。在以6.0 mol·L^(-1)KOH为电解质的三电极体系中,在0.5 A·g^(-1)的电流密度下,SSC-900的比电容可以达到357 F·g^(-1),而SC-900和CMK-3的比电容分别仅为152和266 F·g^(-1)。电容贡献分析表明,SSC-900的双层电容值和赝电容值均高于SC-900。此外,SSC-900在0.5A·g^(-1)的电流密度下循环10000次后仍能保持98.4%的初始比电容。

关键词：超级电容器多孔碳硫掺杂

超高比表面积氮掺杂多孔碳材料的制备及其超级电容性能

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无机化学学报 2024年第4期40卷 677-685页

作者：刘召妹钟雯诗李嘉欣胡庚申浙江师范大学先进催化剂材料教育部重点实验室浙江省固体表面反应化学重点实验室金华321004

以蔗糖为碳源、尿素为氮源、草酸钾为活化剂,通过简单的研磨和高温碳化制备了具有超高比表面积(大于3000 m^(2)·g^(-1))的氮掺杂多孔碳材料。采用多种手段对多孔碳材料的微观形貌、比表面积、孔结构和表面氮物种进行了表征,探究了不同... 详细信息

以蔗糖为碳源、尿素为氮源、草酸钾为活化剂,通过简单的研磨和高温碳化制备了具有超高比表面积(大于3000 m^(2)·g^(-1))的氮掺杂多孔碳材料。采用多种手段对多孔碳材料的微观形貌、比表面积、孔结构和表面氮物种进行了表征,探究了不同温度下草酸钾和尿素对碳材料的比表面积、氮含量和超级电容性能的影响。结果表明,仅使用草酸钾作为活化剂制备的碳材料KC-800的比表面积为1114 m^(2)·g^(-1),而同时使用草酸钾和尿素制备的样品KNC-800的比表面积高达3033 m^(2)·g^(-1)。在以6.0mol·L^(-1)KOH为电解液的三电极体系中,当电流密度为0.5 A·g^(-1)时,KNC-800的比电容为405 F·g^(-1),而KC-800的比电容仅为248 F·g^(-1)。这表明草酸钾和尿素的加入显著提高了多孔碳材料的比表面积和超级电容性能。电容贡献分析表明,KNC-800的双电层电容值和赝电容值均高于KC-800。KNC-800在电流密度为0.5 A·g^(-1)时经过10000次循环后仍能保持98.3%的初始比电容,表现出优异的循环性能。

关键词：超级电容器多孔碳超高比表面积氮掺杂

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热电器件界面性能的研究现状

材料导报 2024年第6期38卷 85-97页

作者：长俊钢陈玉何静梁奇银雷晓波蔡芳共张勤勇西华大学材料科学与工程学院成都610036

近年来,基于塞贝克效应的热电技术不断取得进展,热电器件已在多个领域得以运用。然而热电器件的各连接界面存在诸多挑战。尤其是热电材料与电极的界面处在实际运用中面临电阻、热阻高,接头处易老化失效等问题。这使得热电器件的转化效... 详细信息

近年来,基于塞贝克效应的热电技术不断取得进展,热电器件已在多个领域得以运用。然而热电器件的各连接界面存在诸多挑战。尤其是热电材料与电极的界面处在实际运用中面临电阻、热阻高,接头处易老化失效等问题。这使得热电器件的转化效率远低于理论值,可靠性不足以支持其工业化运用,热电材料的器件化进程严重滞后于新型热电材料的开发进度。为此,本文重点归纳总结了热电器件中热电材料与电极连接界面的电传输、热传输、连接性能的评估指标及相关理论,并详细介绍了各指标的测定方法和一些常见的优化策略,以期扩展热电器件的界面研究,提升热电器件的综合性能,扩大热电器件的应用范围。

关键词：热电器件接触电阻界面热阻电极连接测量

荧光探针四苯基-1,3-丁二烯在四环素检测上的应用

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1321-1329页

作者：王瑞郑露莹胡博张新宇赵思思张航沈阳师范大学化学化工学院辽宁沈阳110034 中国科学院深圳先进技术研究院智能仿生中心广东深圳518055

抗生素具有抗菌活性强、成本低等优点,已广泛应用于生产生活中。然而,抗生素的滥用可能导致其在人体内或食物中的积累,造成公共卫生问题,如引起耳毒性、肾毒性、过敏反应和细菌耐药性。因此,选取具有灵敏度高、选择性好、制备简单、快... 详细信息

抗生素具有抗菌活性强、成本低等优点,已广泛应用于生产生活中。然而,抗生素的滥用可能导致其在人体内或食物中的积累,造成公共卫生问题,如引起耳毒性、肾毒性、过敏反应和细菌耐药性。因此,选取具有灵敏度高、选择性好、制备简单、快速、可用于实际样品检测等优点的荧光检测技术,对提高食品安全性和合理用药具有重要意义。基于荧光技术在检测抗生素方面的应用,选取具有AIE效应的典型代表四苯基-1,3-丁二烯(TPB),其具有化学性能稳定、发光性能好、不受溶液条件限制等优点,将其制成荧光探针用来探究TPB的光化学性质及抗生素对其猝灭效应的影响。研究结果表明,TPB的最大激发波长为365 nm,最大发射波长为435 nm,TPB固体有很强的荧光特性;在365 nm的激发波长下,TPB的量子产率为51.9%;在水体积分数为80%时,TPB的荧光效果最佳;荧光探针TPB对四环素类抗生素具有较高的选择性和较强的抗干扰能力,即四环素类抗生素对TPB高度猝灭,满足荧光内滤效应的条件,而磺胺类和喹诺酮类抗生素对TPB猝灭效果不佳;体系荧光强度随着盐酸四环素浓度增加而降低,存在较强的相关性,线性回归方程为y=-1.338x+984.20,检出限为0.0427 mmol·L^(-1);在pH≤7时,猝灭效果较好;加入盐酸四环素溶液后,湖水、海水、牛奶体系荧光强度均明显减弱,可以通过荧光强度的变化间接反映四环素类抗生素溶液浓度的变化。通过抗生素猝灭TPB的探究,在环境和食品中抗生素残留量的检测具有重大意义,为人类治理食品和环境中残留的抗生素提供参考。

关键词：荧光检测抗生素聚集诱导发光效应四苯基-1 3-丁二烯

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基于激光诱导击穿光谱技术的信息加密

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 528-533页

作者：韩骧姚立兴张欣田向阳苏醒娄金梁沈礼天津理工大学理学院天津市量子光学与智能光子学重点实验室天津300384

为了满足信息化时代对信息加密安全性的要求,提出一种基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的信息安全加密方法。使用常用的葡萄糖酸锌片和去离子水配制的水溶液在白纸上书写需要加密的信息,通过分析白纸和涂抹葡萄糖酸锌水溶液的白纸的LIBS... 详细信息

为了满足信息化时代对信息加密安全性的要求,提出一种基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的信息安全加密方法。使用常用的葡萄糖酸锌片和去离子水配制的水溶液在白纸上书写需要加密的信息,通过分析白纸和涂抹葡萄糖酸锌水溶液的白纸的LIBS光谱,发现Zn Ⅰ在328.23 nm、472.22 nm和481.05 nm处的光谱线可以解读加密信息。通过扫描获得载有加密信息的白纸上不同位置处的LIBS光谱,并进一步通过去除基线、归一化和光谱叠加提高光谱强度空间分布的对比度,使得加密信息较清晰完整地被解读出来。实验结果表明,该方法通过生活中常用的葡萄糖酸锌片,实现了高效隐藏信息提取,具有安全性高、成本低和制作便捷等优点,为LIBS在信息加密领域提供了新思路,具有一定的潜在应用价值。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱加密葡萄糖酸锌基线校正

基于YOLO v8的航拍图像小目标算法研究

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红外技术 2024年

作者：张上院永莹陈永麟王莹崔玉杰水电工程智能视觉监测湖北省重点实验室三峡大学计算机与信息学院

针对航拍图像中小目标存在分辨率低、密集、背景相似等问题，本文提出航拍小目标检测算法TINY-YOLOv8。首先，为提高对小目标的检测能力，在YOLOv8模型基础上增加一个小目标检测层，并优化主干部分网络结构来提高精度；其次，将主干网... 详细信息

针对航拍图像中小目标存在分辨率低、密集、背景相似等问题，本文提出航拍小目标检测算法TINY-YOLOv8。首先，为提高对小目标的检测能力，在YOLOv8模型基础上增加一个小目标检测层，并优化主干部分网络结构来提高精度；其次，将主干网络中部分卷积替换为轻量级卷积，并将颈部网络中C2f模块替换为轻量级模块Vo V-GSCSP来减少模型参数量和计算量；然后，在网络结构中引入ECA注意力机制，增强特征图在通道层面上的信息交互能力，使探测头提取到更为细腻的目标特征；最后，设计Inner-MPDIoU损失函数来更好地加速模型收敛状况，提升对目标的定位能力。实验结果表明，本文提出的TINY-YOLO v8算法相比于其他目标检测算法有着更为出色的检测效果。与基准算法对比，本文提出的模型在Vis Drone数据集和Tiny Person数据集上m AP50分别提高5.2%、8%，且参数量相较于原模型下降10.1%。因此，本文所提出的算法可以很好地运用在航拍图像检测领域中。

关键词： YOLOv8 航拍图像小目标检测 VoV-GSCSP ECA Inner-MPDIoU

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轻量级红外小目标检测方法

红外技术 2024年

作者：崔玉杰张上陈永麟许欢水电工程智能视觉监测湖北省重点实验室三峡大学计算机与信息学院

针对红外图像背景复杂、信噪比低、检测目标尺寸小和亮度弱等检测难点。提出一种基于YOLOv7的轻量级红外小目标检测算法ISTD-YOLO(Infrared Small Target Detection-You Only Look Once)。首先，ISTD-YOLO算法对YOLOv7网络结构进行轻量... 详细信息

针对红外图像背景复杂、信噪比低、检测目标尺寸小和亮度弱等检测难点。提出一种基于YOLOv7的轻量级红外小目标检测算法ISTD-YOLO(Infrared Small Target Detection-You Only Look Once)。首先，ISTD-YOLO算法对YOLOv7网络结构进行轻量化重构，分别将特征提取网络和特征融合网络重新调整，设计出一种三尺度轻量级网络架构，提高对小目标的检测性能；然后，采用Vo V-GSCSP来取代模型颈部网络的ELAN-W模块，以降低计算成本和网络结构的复杂性，提高推理速度；其次，在颈部网络中引入一种无参注意力机制，增强局部上下文信息的关联性，更准确地提取目标的定位；最后，选用归一化高斯Wasserstein距离（NWD）优化常用的Io U指标，来计算预测框与真实框之间的重叠关系，增强对小目标的定位和检测精度。实验结果表明，ISTD-YOLO算法可以有效改善检测效果，对比YOLOv7原模型，在HIT-UAV与IDSAT数据集上的检测精度分别提高8.52%与4.77%；模型体积仅有21.8 MB，参数量减少69.8%，计算量下降17.6%；相较于当下主流算法，ISTD-YOLO在各方面指标均得到有效的改善，能够实现对红外小目标的高质量检测。

关键词：目标检测红外小目标模型轻量化 YOLOv7 注意力机制轻量级Neck网络 NWD

基于激光诱导击穿光谱技术的马铃薯中龙葵素及营养元素的检测

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 458-463页

作者：蒋楠李静文韩骧王妍婷杨馥嘉沈礼天津市量子光学与智能光子学重点实验室天津理工大学理学院天津300384

作为日常生活中常见的茎类蔬菜,马铃薯除了含有丰富的碳水化合物,还含有矿物质、叶黄素等对人体健康有益的活性物质。关于马铃薯表皮、果肉和芽中含有的营养元素和龙葵素的研究在食品安全和马铃薯质量评估方面具有重要意义。首先,利用... 详细信息

作为日常生活中常见的茎类蔬菜,马铃薯除了含有丰富的碳水化合物,还含有矿物质、叶黄素等对人体健康有益的活性物质。关于马铃薯表皮、果肉和芽中含有的营养元素和龙葵素的研究在食品安全和马铃薯质量评估方面具有重要意义。首先,利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术获得马铃薯表皮、果肉和芽的光谱,对马铃薯不同部位含有的营养元素和龙葵素进行分析;其次,观察不同部位的光谱中金属元素和非金属元素光谱峰强度的差异;最后,通过计算激光诱导等离子体温度和电子数密度,从局域热平衡条件和离子与原子密度比两个方面探讨产生这种差异的原因。结果表明,LIBS技术是分析马铃薯不同部位所含各种元素的一种可靠和有效的原位、在线测试方法。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱马铃薯龙葵素元素分析

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藜麦麸皮黄酒和普通黄酒的品质比较

食品工业科技 2024年第6期45卷 254-264页

作者：姜学敏张虹高慧蔡雨情赵雷薛鹏潍坊医学院公共卫生学院山东潍坊261053 潍坊医学院公共卫生检测检验中心山东潍坊261053

为探究加入藜麦麸皮是否会对发酵黄酒的物质组成、风味及其生物活性产生影响。利用传统自制陈伏曲发酵黄酒,设置普通黄酒组和藜麦麸皮黄酒组,利用原子吸收分光光度计测定两组酒样当中的重金属含量,采用液相色谱-质谱联用技术(High-Perfo... 详细信息

为探究加入藜麦麸皮是否会对发酵黄酒的物质组成、风味及其生物活性产生影响。利用传统自制陈伏曲发酵黄酒,设置普通黄酒组和藜麦麸皮黄酒组,利用原子吸收分光光度计测定两组酒样当中的重金属含量,采用液相色谱-质谱联用技术(High-Performance Liquid Chromatography Mass Spectrometer,HPLC-MS)和气相色谱-质谱联用技术(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)分析比较两组黄酒的基本理化指标、差异化合物和风味物质,并对黄酒的抗氧化活性进行分析。结果表明,藜麦麸皮黄酒中的总皂苷以及总酚酸含量明显优于普通黄酒,且铅含量低于普通黄酒,两组黄酒中均未检测到黄曲霉毒素B1。两种黄酒中共有48种差异化合物,其中数量最多的为醇类和酰胺类物质,均为10种,其次为酸类物质4种以及糖类物质2种。GC-MS测得挥发性物质共有19种,直接进样有12种,顶空进样有12种,利用外标法一共标定出四种物质,在普通黄酒中的物质为甲酸丁酯、乙酸和丁酸含量分别为5.10±1.10、4.40±1.70、10.80±2.20μg/mL。在藜麦麸皮黄酒中的物质为甲酸丁酯、正丁醇、乙酸和丁酸含量分别是9.00±1.80、7.40±2.10、4.50±1.00、9.50±2.10μg/mL。抗氧化活性方面,藜麦麸皮黄酒和普通黄酒的Fe2+螯合率分别为45.79%和6.51%,酪氨酸酶抑制率分别为94.84%和71.11%,藜麦麸皮黄酒要明显优于普通黄酒。自制藜麦麸皮黄酒和普通黄酒相比,酒体中非挥发性物质以及挥发性的风味物质含量上升,抗氧化性提高。

关键词：黄酒藜麦麸皮差异化合物挥发性风味物质抗氧化活性