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CuMn_(2)O_(4)/石墨炔S型异质结上锚定氧化助催化剂促进曙红敏化光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 88-103页

作者：杨成李鑫李梅梁桂杰靳治良北方民族大学化学与化学工程学院宁夏太阳能化学转化技术重点实验室国家民委化学工程与技术重点实验室宁夏银川750021 华南农业大学能源植物资源与利用农业农村部重点实验室生物质工程研究所广东广州510642 湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室湖北襄阳441053

半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面... 详细信息

半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面电子和空穴的分离,并且其协同效应可促使更多载流子流向相应的助催化剂位点而增强光催化性能.因此,同时构建异质结及合适的氧化位点成为解决光生电子-空穴对有效分离及利用的重要研究方向.本文报道了一种同时构建S型异质结和氧化位点促进CuMn_(2)O_(4)光生电子-空穴对有效分离及利用的可行性策略.虽然在制备CuMn_(2)O_(4)的过程中通过调控制备温度能够自身诱导生成具有氧化能力的Mn_(2)O_(3)来作为氧化位点,但是只存在氧化位点时不能很好地克服光生电子-空穴对的重组现象而导致光催化活性较低.基于此,本文巧妙地利用CuMn_(2)O_(4)自身诱导生成氧化位点的特性并引入石墨炔还原端而构建S型异质结,在氧化位点及S型异质结同时存在的情况下增强光生电子的有效转移.此外,在自身诱导生成氧化位点和S型异质结的协同作用下,促进了复合光催化剂中的光生电子和光生空穴精确定向迁移到相应的还原位点和氧化位点.傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱证实成功制备了石墨炔.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(TEM)等结果表明,成功制备了600-CuMn_(2)O_(4)/GDY-40%(6-CG-40%)样品(600°C焙烧,石墨炔质量百分含量为40%).经过组分优化的复合光催化剂6-CG-40%的催化性能达到1586.54μmol g^(‒1)h^(‒1),是CuMn_(2)O_(4)(106.73μmol g^(‒1)h^(‒1))和石墨炔(70.57μmol g^(‒1)h^(‒1))产氢活性的13.86倍和21.48倍高.利用UV-vis光谱、电化学性能和接触角测试等分析6-CG-40%复合光催化剂产氢性能提升的原因,并通过密度泛函理论计算和相关实验表征验证Mn_(2)O_(3)作为氧化助催化剂的合理性.结果表明,原位诱导生成的Mn_(2)O_(3)氧化助催化剂和引入石墨炔构建的S型异质结有效抑制了光生电子-空穴对的复合,从而优化了光生载流子转移效率,最终增强了曙红敏化6-CG-40%光催化析氢性能.综上所述,在控制诱导因子原位生成Mn_(2)O_(4)氧化助催化剂的基础上引入石墨炔还原端构建了S型异质结,在助催化剂与异质结两者的协同作用下极大程度地改善了光生电子-空穴对的严重复合现象,这项工作为解决光催化制氢领域中制约光催化剂制氢能力的关键问题提供了可行性思路.

关键词：石墨炔氧化助催化剂电荷分离 S型异质结光催化制氢

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木材吸湿特性的研究方法

材料导报 2024年第18期38卷 285-293页

作者：温佳璐刘文静张明辉内蒙古农业大学材料科学与艺术设计学院呼和浩特010018

木材作为一种多孔亲水材料,在环境湿度增加时易发生吸湿行为,产生湿胀,甚至变形等现象,影响木材的加工利用。因此,木材吸湿性研究一直都是木材科学领域探讨的重要问题之一。为了更好地明晰木材吸湿过程水分和尺寸的变化情况,学者们采用... 详细信息

木材作为一种多孔亲水材料,在环境湿度增加时易发生吸湿行为,产生湿胀,甚至变形等现象,影响木材的加工利用。因此,木材吸湿性研究一直都是木材科学领域探讨的重要问题之一。为了更好地明晰木材吸湿过程水分和尺寸的变化情况,学者们采用了多种多样的研究方法和手段。本文以木材吸湿机理及其影响因素为切入点,概述了木材吸湿环境调节手段,分析对比了吸湿过程中木材含水率、水分吸着状态、热量和速率的分析方法及其尺寸/应变变化的测定方式,总结了目前木材吸湿性研究存在的问题及建议,以期为科学研究和实际生产提供一定的参考。

关键词：木材吸湿含水率水分状态尺寸测定

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深度学习的红外热成像电路板元器件识别研究

电子科技大学学报 2024年第4期53卷 560-567页

作者：张林鍹郑兴陈飞李名洪邱朝洁常乾坤清华大学国家计算机集成制造系统工程技术研究中心北京100084 新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017 新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院乌鲁木齐830000

针对现有YOLO目标检测算法在自建数据集漏检率高、图像受复杂环境影响造成检测准确率低等问题,提出一种基于YOLO v5改进的红外图像识别算法。根据红外数据图片的独特性质,重新设计主干网络部分,引入全维动态卷积(OMNI-Dimensional Dynam... 详细信息

针对现有YOLO目标检测算法在自建数据集漏检率高、图像受复杂环境影响造成检测准确率低等问题,提出一种基于YOLO v5改进的红外图像识别算法。根据红外数据图片的独特性质,重新设计主干网络部分,引入全维动态卷积(OMNI-Dimensional Dynamic Convolution, ODConv)模块和改进坐标注意力(Coordinate Attention, CA)机制,提高模型对小目标的检测精确度并减少参数量;其次,引入解耦头(Decoupled Head, DH)模块,提高模型训练的收敛速度;最后,加入GSConv(Graph-Shifted Convolution) Slim模块,以降低模型的复杂度,提高预测速度。实验结果表明:改进后的算法模型漏检率降低40.22%,每秒浮点运算次数(Floating-point Operations Per Second, FLOPs)提升了25%,平均准确率提升了28.32%。

关键词：红外热成像 YOLO v5 全维动态卷积改进解耦头改进坐标注意力机制 GSConv Slim模块

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

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2-氨基烟酸镧铈对PVC热稳定性的影响

材料导报 2024年第7期38卷 255-262页

作者：杨羽轩杜桂芳柳召刚赵金钢陈明光胡艳宏吴锦绣冯福山内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用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 包头稀土研究院内蒙古包头014030

以2-氨基烟酸(2-ANA)、Ce(NO_(3))_(3)、La(NO_(3))_(3)和NaOH为原料,合成出2-氨基烟酸镧铈(2-LCANA),研究2-LCANA及其复配稳定剂对聚氯乙烯(PVC)热稳定性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明,2-LCANA及其复配稳定剂提高了PVC的热... 详细信息

以2-氨基烟酸(2-ANA)、Ce(NO_(3))_(3)、La(NO_(3))_(3)和NaOH为原料,合成出2-氨基烟酸镧铈(2-LCANA),研究2-LCANA及其复配稳定剂对聚氯乙烯(PVC)热稳定性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明,2-LCANA及其复配稳定剂提高了PVC的热稳定性能,当m(2-LCANA)∶m(ZnSt_(2))∶m(PE)=2∶1∶2时,其热稳定时间为38 min,可以减小在加工过程中的损耗,增强PVC的力学性能,但是随着温度升高2-LCANA要比m(2-LCANA)∶m(ZnSt_(2))∶m(PE)=2∶1∶2的复配稳定剂抑制PVC降解反应发生更有效。2-LCANA能够吸收PVC降解释放的HCl气体,生成LaCl_(3)和CeCl_(3),减弱了HCl对PVC降解的催化作用,可以有效地阻止PVC链上C-Cl和与氯相连的C-H断裂,减少共轭双键的生成,减缓PVC变色,延缓了PVC的热降解。

关键词： 2-氨基烟酸镧铈聚氯乙烯热稳定性能降解协同效应

汞对低气压条件下污水处理系统脱氮性能的影响研究

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化工学报 2024年第5期75卷 2036-2046页

作者：高磊戴闻杨忠莲李淑萍闫刚印孙琪陆勇泽朱光灿东南大学能源与环境学院江苏南京210096 西藏自治区水质安全与水环境健康重点实验室陕西咸阳712082 西藏民族大学信息工程学院陕西咸阳712082 西藏水污染控制与生态修复国家民委重点实验室陕西咸阳712082

汞(Hg)在低气压地区污水处理系统中的存在可能会降低污水处理效率。在实验室规模下以SBR为例,通过研究Hg对低气压条件下污水处理系统的影响发现,Hg显著降低了氨氮(NH_(4)^(+)-N)的去除率,尤其是高浓度Hg的影响更显著,NH_(4)^(+)-N去除率... 详细信息

汞(Hg)在低气压地区污水处理系统中的存在可能会降低污水处理效率。在实验室规模下以SBR为例,通过研究Hg对低气压条件下污水处理系统的影响发现,Hg显著降低了氨氮(NH_(4)^(+)-N)的去除率,尤其是高浓度Hg的影响更显著,NH_(4)^(+)-N去除率从89.73%下降至38.71%。Hg对SBR周期内的氮转化过程产生了负面影响,当进水Hg浓度为250μg/L时,活性污泥氨氧化速率(SAOR)和亚硝酸盐还原速率(SNIR)分别下降96.74%和96.91%,与之相关的功能酶活性分别降低100.00%和97.87%。此外,Hg改变了活性污泥的形态和结构,导致污泥整体结构的瓦解和表面特征的变化,同时对EPS的生成产生抑制作用,特别是蛋白质含量受到影响。在微生物群落方面,Hg的加入使活性污泥群落结构发生了显著变化,尤其是和硝化过程相关的功能菌属Nitrosomonas和Nitrospira。因此,低气压条件下需对污水处理系统中Hg存在带来的影响给予关注。

关键词：汞低气压废水环境微生物群落生物过程

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复杂山区地表温度模拟及影响——以内蒙古大青山为例

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干旱区研究 2024年第5期41卷 765-775页

作者：赵立超张成福贺帅苗林冯霜潘思涵内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010018 荒漠生态系统保护与修复国家林业和草原局重点实验室内蒙古呼和浩特010019 巴彦淖尔市林业和草原局内蒙古巴彦淖尔015000

地表温度(LST)是影响植物分布和生态系统过程的重要因素。本研究利用天气研究与预测模式(WRF)模拟大青山保护区的高时空分辨率LST,通过气象站点观测值和MODIS LST值对比验证模拟结果的准确性,并通过综合影响因素和单一影响因素分析LST... 详细信息

地表温度(LST)是影响植物分布和生态系统过程的重要因素。本研究利用天气研究与预测模式(WRF)模拟大青山保护区的高时空分辨率LST,通过气象站点观测值和MODIS LST值对比验证模拟结果的准确性,并通过综合影响因素和单一影响因素分析LST与环境因子之间的关系。综合影响因素分析是基于区域模拟LST和区域环境因子进行的分析;单一影响因素分析是首先固定其他环境因子,然后分析LST和单一环境因子的关系。结果表明:模拟值与3个站点观测值相关系数均超过0.97(P区有很好的实用性。经综合影响因素分析,年均LST与高程的相关性最大(R>0.97),与2 m气温和2 m水汽混合比次之(R>0.8),与植被覆盖度和坡度较小(R>0.3),其他因素影响微弱。经单一影响因素分析,在春夏秋冬4个季节,随高程升高LST下降速率分别为0.83 K·(100m)^(-1)、0.79 K·(100m)^(-1)、0.80 K·(100m)^(-1)、0.32 K·(100m)^(-1);坡度每增加10°,LST在春夏秋冬分别升高-0.05 K、0.17 K、-0.14 K、0.02 K;植被覆盖度每增加10%,LST在夏冬两季分别升高0.31 K、1.41 K,其他季节则没影响;坡向对4个季节平均LST的影响均为南>西南>东南>西>东>西北>东北>北;年均LST与2 m水汽混合比呈对数关系,与2 m气温呈指数关系。研究结果可为大青山自然保护区管理提供基础数据,也为山地研究提供可借鉴的方法。

关键词： WRF模式地表温度环境因子内蒙古大青山

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切换拓扑下异构集群的强化学习时变编队控制

航空学报 2024年第10期45卷 243-259页

作者：杨加秀李新凯张宏立王昊新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017

针对系统模型动态不确定的高阶异构无人集群系统在切换通信拓扑下的时变编队控制问题,提出一种基于积分强化学习的最优分布式分层编队控制方法。结合时变编队切换向量构建多四旋翼无人机系统与多无人车系统的增广系统,将异构集群系统的... 详细信息

针对系统模型动态不确定的高阶异构无人集群系统在切换通信拓扑下的时变编队控制问题,提出一种基于积分强化学习的最优分布式分层编队控制方法。结合时变编队切换向量构建多四旋翼无人机系统与多无人车系统的增广系统,将异构集群系统的时变编队控制问题转化为镇定问题。引入带折扣因子的价值函数,将异构集群系统的镇定问题转化为最优控制问题。在不破坏一致性分布式编队控制协议的基础上,仅替换反馈增益参数并对其进行取平均操作,以得到整个异构集群的最优时变编队切换控制协议。利用单网络“动作网络-评价网络”结构,结合积分强化学习算法和分布式控制方法,在线实时更新分布式时变编队切换控制器的反馈增益。通过理论证明和仿真实验验证了所设计控制方案的有效性和优越性。

关键词：积分强化学习异构集群时变编队控制分布式控制切换拓扑最优控制

硼促进甘氨酸衍生物的电化学C(sp^(2))—H溴化反应

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有机化学 2024年第3期44卷 989-996页

作者：黄克金蔡金博王瑞革张永红王斌夏昱金伟伟李新勇刘晨江新疆大学化学学院乌鲁木齐830017 中国计量大学生命科学学院、浙江省特色农产品品质及危害物控制技术重点实验室杭州310018 凯莱英生命科学技术(天津)有限公司天津300457

报道了一种室温条件下甘氨酸衍生物的电化学芳烃C(sp^(2))—H键溴化方法.在温和反应条件下,以四丁基溴化铵或四丁基三溴化铵为溴源和电解质,顺利地合成了一系列C(sp^(2))—H键溴化的甘氨酰胺、甘氨酸酯和二肽类化合物,收率最高可达95%.... 详细信息

报道了一种室温条件下甘氨酸衍生物的电化学芳烃C(sp^(2))—H键溴化方法.在温和反应条件下,以四丁基溴化铵或四丁基三溴化铵为溴源和电解质,顺利地合成了一系列C(sp^(2))—H键溴化的甘氨酰胺、甘氨酸酯和二肽类化合物,收率最高可达95%.与传统方法相比,该方法具有底物范围广泛、官能团兼容性好、操作方便、无需外加氧化剂和金属催化剂等特点,更加符合绿色化学和环境保护的要求.

关键词：甘氨酸衍生物有机电合成 C—H活化溴化反应