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α-MnO_(2)作为先进的双功能ORR/IOR电催化剂构建可充电锌空电池

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燃料化学学报（中英文） 2024年第2期52卷 266-276页

作者：王振赵慧周菊红盛可发王涛江彬彬安庆师范大学化学化工学院光电磁材料安徽省重点实验室安徽安庆246011

析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)是可充电锌空电池(rechargeable Zn-air batteries,RZABs)重要的两个反应。其中,析氧反应具有较高的热力学平衡电位和复杂的反应路径,实际应用中需要高的充电电压驱动其发生,这将带来一系列问题并且限制了RZABs的商业化应用。基于此,本研究构造α-MnO_(2)并作为ORR/IOR双功能催化剂。在碱性体系中引入反应改性剂KI,α-MnO_(2)对碘离子氧化反应(iodide oxidation reaction,IOR)具有更低的阳极氧化电位和更快的催化动力学。当1.0 mol/L KOH电解液中添加0.5 mol/L KI时,相比于OER(1.709 V@10 mA/cm^(2)),α-MnO_(2)在IOR过程中电流密度达到10 mA/cm^(2)时阳极电位减小了398 mV(1.311 V ***),且表现出低至57.5 mV/dec塔菲尔斜率。相对于与Pt/C,在含有KI的KOH电解液中,α-MnO_(2)表现出与Pt/C相媲美的ORR活性。此外,以α-MnO_(2)为空气电极组装成RZAB后,该电池也表现出了优异的充电活性和良好的循环寿命,在5 mA/cm^(2)电流密度下,充放电电压间隙由0.97 V缩减为0.61 V,能量转换效率由54.9%提升至66.2%。

关键词：可充电锌空电池析氧反应碘离子氧化反应 α-MnO_(2)

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基于GRA-GRU的淮河流域水质预测研究

安全与环境学报 2024年第1期24卷 376-387页

作者：陈静李海洋安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

水质指标具有多元相关性、时序性和非线性的特点,为有效预测河流水质变化,针对水质数据存在缺失和异常的问题,提出基于灰色关联分析-门控循环单元(Grey Relational Analysis-Gated Recurrent Unit, GRA-GRU)的水质预测模型。以淮河流域... 详细信息

水质指标具有多元相关性、时序性和非线性的特点,为有效预测河流水质变化,针对水质数据存在缺失和异常的问题,提出基于灰色关联分析-门控循环单元(Grey Relational Analysis-Gated Recurrent Unit, GRA-GRU)的水质预测模型。以淮河流域水质数据为样本,使用线性插值修补缺失数据和剔除的异常数据。使用灰色关联分析计算不同水质指标间的相关性,选择高相关性的水质指标以确定输入变量,并使用门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU)预测不同的水质指标。将GRA-GRU的预测结果与反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)、循环神经网络(Recurrent Neural Network, RNN)、长短期记忆神经网络(Long Short Term Memory, LSTM)、GRU及灰色关联分析-长短期记忆神经网络(Grey Relational Analysis-Long Short Term Memory, GRA-LSTM)进行对比分析,结果显示GRA-GRU在不同水质指标预测上具有较好的适应性,可以有效降低预测误差。其中,与其他模型相比,GRA-GRU预测的化学需氧量在均方根误差上分别降低了3.617%、0.681%、0.478%、1.505%和0.471%。

关键词：环境工程学淮河线性插值灰色关联分析门控循环单元水质预测

聚吡咯/壳聚糖-海藻酸钠复合微球的制备及其药物缓释性能

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3756-3763页

作者：李莎张新浩贾睿罗钰邢建宇长安大学水利与环境学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 长安大学水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

开发新型药物控释复合材料在医药、农业等领域具有重要意义。以壳聚糖和海藻酸钠(CS-Alg)凝胶网络为载体,使用原位氧化法将聚吡咯(PPy)引入其中,制备出PPy/CS-Alg复合缓释材料。通过SEM、FTIR、XPS、UV-vis-NIR对其微观结构、结构组成... 详细信息

开发新型药物控释复合材料在医药、农业等领域具有重要意义。以壳聚糖和海藻酸钠(CS-Alg)凝胶网络为载体,使用原位氧化法将聚吡咯(PPy)引入其中,制备出PPy/CS-Alg复合缓释材料。通过SEM、FTIR、XPS、UV-vis-NIR对其微观结构、结构组成、光热转换性能进行了研究,并以吲哚丁酸(IBA)为模型药物分子,研究了其缓释性能。结果表明:PPy/CS-Alg微球的多孔微观形貌有利于IBA的装载和释放,原位氧化形成的氧化态PPy在CS-Alg凝胶网络可缓慢还原,并从带正电状态变为不带电状态,该种带电状态的改变,可促使IBA从PPy/CS-Alg微球的凝胶网络中缓慢释放,长效释放率可达到56.12%。另外基于PPy的光热效应,模拟太阳光照射下PPy/CS-Alg微球的温度可从26℃最高上升到39℃,这有利于在微球内部到外部形成温度梯度,进一步增强IBA的缓释能力。以PPy的缓慢还原和光热效应开发的植物生长素IBA控释材料在农业领域具有广阔的应用前景。

关键词：复合凝胶微球聚吡咯吲哚丁酸光热效应药物释放

武陵山片区生态系统服务供需耦合协调评价及其驱动因素分析

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长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 114-125页

作者：王浩吴吉林龚磊周懿桐吉首大学土木工程与建筑学院湖南张家界427000

探索武陵山片区生态系统服务供需耦合协调的时空演变规律及其驱动因素,助力于区域社会、经济与生态环境的可持续发展。采用了市场价值法、耦合协调度模型和地理加权回归模型等方法,对片区2001~2019年生态系统服务供给与需求进行定量分析... 详细信息

探索武陵山片区生态系统服务供需耦合协调的时空演变规律及其驱动因素,助力于区域社会、经济与生态环境的可持续发展。采用了市场价值法、耦合协调度模型和地理加权回归模型等方法,对片区2001~2019年生态系统服务供给与需求进行定量分析,并研究多个因素对其耦合协调度的影响。结果表明:(1)研究期间片区生态系统服务价值增加了30亿元,2019年达到了3 696.97亿元。(2)片区生态系统服务供需耦合度和耦合协调度空间分布较为稳定,耦合度以中级耦合状态为主,耦合协调度以勉强协调状态为主。(3)NDVI、生态环境质量指数和地方财政一般预算支出对片区生态系统服务供需耦合协调度呈现正向驱动关系,NPP、降水量和GDP为负向驱动关系。武陵山片区生态系统服务供需耦合协调关系呈现北高南低的空间格局,且受环境和社会的多重因素影响,研究结果可为区域管理的科学决策提供参考。

关键词：武陵山片区生态系统服务供给生态系统服务需求耦合协调度驱动因素

顾及土壤热传导-对流效应的InSAR冻土活动层厚度估计

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2568-2581页

作者：杨沙王琪洁李佳晨张亚中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083

冻土活动层厚度(Active Layer Thickness,ALT)的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标,监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthe... 详细信息

冻土活动层厚度(Active Layer Thickness,ALT)的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标,监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势,近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法,没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法,利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系,实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例,利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据,估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明,活动层厚度值范围为0~7.0 m,平均活动层厚度为3.06 m,与已有研究中相近时间段相关成果及观测数据结果一致.本文方法兼顾冻土水热过程,证明了土壤热传导-对流模型在冻土活动层厚度反演中具有良好的应用前景,可用于青藏高原其他偏远地区的高空间分辨率活动层厚度反演.

关键词：冻土土壤热传导-对流模型青藏高原活动层厚度 InSAR

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基于镜面和漫反射面标定板的系统参数标定

光学精密工程 2024年第9期32卷 1338-1346页

作者：杨小娜倪育博孟召宗高楠杨泽清张国锋尹伟赵洪伟张宗华河北工业大学机械工程学院天津300401 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安710065

为获取同一像素点镜面反射和漫反射两种反射特性的相位信息和标定数据,实现兼具镜面和漫反射面的复合表面物体三维形貌的全场测量,进而扩大测量范围,提出一种基于镜面/漫反射面标定板的系统参数标定方法。设计并制作镜面/漫反射面标定板... 详细信息

为获取同一像素点镜面反射和漫反射两种反射特性的相位信息和标定数据,实现兼具镜面和漫反射面的复合表面物体三维形貌的全场测量,进而扩大测量范围,提出一种基于镜面/漫反射面标定板的系统参数标定方法。设计并制作镜面/漫反射面标定板,该标定板呈棋盘格样式,其表面带有相邻距离已知的标识。基于镜面/漫反射面标定板的特殊构型,通过限位平移的方式,结合外参约束和样条插值算法以融合获取完整参考相位。在同一坐标系下,逐像素标定空间距离、系统参数、像素位置和横向坐标XY间的映射关系。最后,利用完整参考相位和逐像素标定数据重建复合表面物体的三维形貌。实验结果表明:与非全场测量相比,基于镜面和漫反射面标定板的参数标定方法的测量范围扩大了1.5~2倍。该方法在不牺牲精度的同时,实现了非连续复合表面物体三维形貌的全场测量,扩大了测量范围,对复合表面物体的三维形貌测量有实际应用价值。

关键词：系统标定镜面和漫反射面标定板复合表面全场测量

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蜂窝夹层结构无损检测方法研究综述

材料导报 2024年第10期38卷 292-306页

作者：陈韩青徐志远屈仲毅曾辉朱长春湘潭大学机械工程与力学学院湖南湘潭411105 南昌航空大学测试与光电工程学院南昌330063

蜂窝夹层结构是一种层合复合材料,具有优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、建筑以及汽车制造等领域。由于自身结构及服役工况的复杂性,蜂窝夹层结构容易在制造、服役等阶段产生蒙皮-蜂窝芯界面脱粘、蒙皮分层、夹杂、蜂窝芯格变形、... 详细信息

蜂窝夹层结构是一种层合复合材料,具有优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、建筑以及汽车制造等领域。由于自身结构及服役工况的复杂性,蜂窝夹层结构容易在制造、服役等阶段产生蒙皮-蜂窝芯界面脱粘、蒙皮分层、夹杂、蜂窝芯格变形、芯格塌陷、节点开裂、蜂窝积水等多种形式的缺陷。因此,开展蜂窝夹层结构无损检测方法的研究具有重要意义。本文回顾了国内外文献中出现的针对蜂窝夹层结构的无损检测方法,分析了各种单一检测方法的原理、应用优势及局限性。随后,概述了将多种单一方法复合的检测方法在蜂窝夹层结构缺陷全面检测上的应用,并指出应用智能算法可实现蜂窝夹层结构缺陷的定量和分类识别。最后,对蜂窝夹层结构无损检测的研究和应用趋势进行了简要总结和展望。

关键词：蜂窝夹层结构无损检测复合检测数据融合神经网络

MIL-100(Fe)光芬顿催化剂的制备与循环使用研究

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功能材料 2024年第5期55卷 5147-5151,5176页

作者：李涛王华徐佳军王宁林家一陈友梅陈璐薛安储智尧黎阳贵州师范大学材料与建筑工程学院贵阳550025 贵州省高等学校无机非金属工程材料重点实验室贵阳550025 贵州省高等学校轻质材料工程技术研究中心贵阳550025

为解决金属有机框架MIL-100(Fe)粉末在实际工业应用中难以回收重复利用的难题,采用水热法合成了MIL-100(Fe)粉末,利用真空抽滤法将其负载到氧化铝多孔陶瓷片上,制备了MIL-100(Fe)@多孔陶瓷复合材料。利用场发射扫描电子显微镜能谱联用仪... 详细信息

为解决金属有机框架MIL-100(Fe)粉末在实际工业应用中难以回收重复利用的难题,采用水热法合成了MIL-100(Fe)粉末,利用真空抽滤法将其负载到氧化铝多孔陶瓷片上,制备了MIL-100(Fe)@多孔陶瓷复合材料。利用场发射扫描电子显微镜能谱联用仪(FE-SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、紫外可见光分光光度计(UV-VIS)等仪器对MIL-100(Fe)及复合材料的结构与性能进行了表征;以罗丹明B(RhB)溶液模拟染料废水,研究了在MIL-100(Fe)在H_(2)O_(2)反应体系中对染料的光芬顿降解能力。结果表明,MIL-100(Fe)呈现八面体结构,比表面积高达1152.75 m^(2)/g,当反应温度为60℃、H_(2)O_(2)的初始浓度为0.5 g/L、RhB溶液的初始浓度为20 mg/L时,RhB溶液的降解率达到99.26%。MIL-100(Fe)@多孔陶瓷在循环使用5次时,对RhB溶液的降解率仍达到98%以上,循环使用稳定性良好,具有商业化应用前景。

关键词：光芬顿金属有机骨架 MIL-100(Fe) 多孔陶瓷复合材料

热等静压制备TC4合金内筋圆筒件的组织与力学性能

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2257-2272页

作者：徐博董添添邓太庆易卓勋徐岩贾建波燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 燕山大学先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心秦皇岛066004 航天材料及工艺研究所北京100076 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100094

采用有限元模拟技术研究TC4合金内筋筒形件在热等静压(HIP)过程中的致密化行为,通过响应面技术获得优化的HIP工艺参数,并开展优化工艺条件下的HIP实验;分别对HIP制备TC4合金内筋筒形件的不同部位开展致密度、力学性能测试以及微观组织... 详细信息

采用有限元模拟技术研究TC4合金内筋筒形件在热等静压(HIP)过程中的致密化行为,通过响应面技术获得优化的HIP工艺参数,并开展优化工艺条件下的HIP实验;分别对HIP制备TC4合金内筋筒形件的不同部位开展致密度、力学性能测试以及微观组织和断口形貌表征。结果表明:TC4合金内筋筒形件的外表面优先致密,筒壁和筒底芯部的致密度最高,HIP压力对致密化的影响高于保温保压时间对致密化的影响;HIP制件筒壁和筒底的组织致密均匀、室温拉伸性能接近,筒壁室温拉伸性能均略优。350℃时,筒壁和筒底的拉伸性能差值进一步缩小,抗拉强度保持率达到近70%。室温和350℃拉伸变形试样均以韧性断裂为主的断裂特征。

关键词： TC4合金内筋筒形件热等静压致密化微观组织力学性能