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1,5-二氨基蒽醌(AAQ)复合材料用作锂离子电池新型正极材料的性能研究

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化学学报 2024年第6期82卷 589-595页

作者：王筑城刘磊朱梦媛孙悦赵晴丁玉寅陆继鑫王存国李奇贺爱华叶付臣青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室、山东省烯烃催化与聚合重点实验室青岛266042 中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123 亿恩科天润新能源材料(山东)有限公司枣庄277800

有机共轭小分子材料1,5-二氨基蒽醌(AAQ)作为锂离子电池的一种有机正极材料,由于其制备简便、理论比容量较高和循环性能比较稳定等优点,成为新能源电池材料的研究重点.然而,由于其本征材料导电性较差并在电解液中存在溶解等现象,影响了... 详细信息

有机共轭小分子材料1,5-二氨基蒽醌(AAQ)作为锂离子电池的一种有机正极材料,由于其制备简便、理论比容量较高和循环性能比较稳定等优点,成为新能源电池材料的研究重点.然而,由于其本征材料导电性较差并在电解液中存在溶解等现象,影响了其电化学性能,从而限制了其进一步的应用.本工作采用超声法将AAQ分散在金属有机骨架多孔材料(MOFs)-氮掺杂多孔碳(ZIF-8C)内,再通过高温熔融法制备了多孔碳骨架复合材料AAQ@ZIF-8C;并通过溶液聚合法,制备出了聚丙烯酸(PAA)和聚苯胺(PAN)有机结合的共混物(PAA-PAN);最后通过球磨法将上述材料混合,制备出AAQ@ZIF-8C/PAA-PAN复合电极材料,并通过红外光谱、扫描电子显微镜、电化学循环伏安法及交流阻抗法等对复合电极材料分别进行了结构表征、形貌分析及电化学性能测试. PAA-PAN与AAQ@ZIF-8C结合后,形成了导电互穿网络结构,既提高了电极活性材料AAQ的导电性,同时又抑制了AAQ在电解液中的溶解性;另外,具有多孔的ZIF-8C骨架材料有利于电解质离子的快速扩散和迁移,提高了电池的可逆容量.用该复合电极材料组装的锂离子电池,在0.1C库伦倍率下充放电,可逆容量达203mAh·g^(-1),接近其理论比容量225mAh·g^(-1),经过200次循环后,可逆容量仍达195 mAh·g^(-1),库仑效率达95%.

关键词： 1,5-二氨基蒽醌 ZIF-8C 金属有机骨架材料导电粘合剂锂离子电池

基于分布式光纤声传感火车噪声属性的车型识别及运行规律

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2850-2862页

作者：郑兴鹏邢磊张汉羽徐团伟刘怀山吴时国中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 海南省生态环境地质调查院海口570206 青岛市海洋地球物理勘探技术重点实验室山东青岛266100 中国科学院深海科学与工程研究所海南省海底资源与探测技术重点实验室海南三亚572000 中国科学院半导体研究所传感技术国家重点实验室北京100083

火车运行时产生强烈的移动噪声传播至地下空间,形成一种绿色环保、强能量的人工地震波.由于载荷系统形态基本固定,火车运行时间规律,震源重复性高,这种火车震源被广泛应用于轨道安全监测、近地表成像和城市地下空间探测等领域.分布式光... 详细信息

火车运行时产生强烈的移动噪声传播至地下空间,形成一种绿色环保、强能量的人工地震波.由于载荷系统形态基本固定,火车运行时间规律,震源重复性高,这种火车震源被广泛应用于轨道安全监测、近地表成像和城市地下空间探测等领域.分布式光纤声传感是一种新兴的地震采集技术,拥有密集采样、布设简单、抗电磁干扰能力强等优点,近年来在城市交通事件微震监测、裂隙探测和地下空间成像领域逐步应用.本研究基于分布式光纤声传感技术获得的秦皇岛试验场火车移动噪声数据,拾取了30个火车交通事件,开展火车噪声视速度、波形和频谱、能量时空变化的属性分析.结果表明:试验区光纤传感的火车噪声具有明显的属性差异,低速度重载荷的火车比高铁引起的地震振幅更大、能量更强,低速火车产生的噪声包含了丰富的低频信息;根据已知的视速度、振幅属性、时频属性,划分了4种类型的火车,并揭示了它们的进出站规律.本研究拓展了分布式光纤传感的应用场景,证明分布式光纤声传感有望应用于不同车型的通勤监测.

关键词：分布式光纤声传感火车震源交通事件噪声属性

卤盐阻化剂对煤自燃阻化作用的定量识别及机理

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 132-141页

作者：孟祥宁梁运涛郭宝龙孙勇田富超煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室和煤矿灾害防控全国重点实验室辽宁抚顺113122 山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590

煤自燃灾害严重影响煤矿安全生产,卤盐阻化是防治煤自燃灾害的主要措施之一。优化阻化工艺、提高阻化效果的前提是掌握阻化剂的物理、化学阻化作用机制。为此,探究卤盐阻化剂对煤自燃的主要抑制方式,明确其物理、化学作用对煤层阻化的... 详细信息

煤自燃灾害严重影响煤矿安全生产,卤盐阻化是防治煤自燃灾害的主要措施之一。优化阻化工艺、提高阻化效果的前提是掌握阻化剂的物理、化学阻化作用机制。为此,探究卤盐阻化剂对煤自燃的主要抑制方式,明确其物理、化学作用对煤层阻化的贡献比显得尤为重要。基于此,提出一种定量识别卤盐阻化剂阻化作用的方法。本次研究卤盐中具有代表性的MgCl_(2)阻化剂,采用超声波清洗器多次反复冲洗阻化煤样和水洗煤样,得到水洗阻化煤样和水洗参考煤样。通过程序升温试验和红外光谱试验研究不同煤样的指标气体浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团的变化规律,从宏微观角度研究卤盐阻化剂的物理、化学阻化作用。结果表明:水洗阻化煤样的产气浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团含量明显低于原煤样,却高于阻化煤样,这说明MgCl_(2)阻化剂对煤自燃起到协同抑制作用,具有物理化学双重阻化效果。煤氧化反应前期,物理阻化作用大于化学阻化作用,煤氧化反应后期,化学阻化作用占主导地位,明显高于物理阻化作用。MgCl_(2)的化学抑制作用体现在能与煤中活性物质反应生成比较稳定的物质(ROCl)和镁络合物(Mg(OH)Cl),使得煤的活性下降,从而降低了煤的自热风险。MgCl_(2)阻化剂物理、化学阻化作用对平庄褐煤的贡献比分别为56.37%和43.63%,对同忻烟煤的贡献比为57.91%和42.09%,对白芨沟无烟煤的贡献比为59.60%和40.40%。随着煤样变质程度的增加,物理阻化作用贡献比增加,化学阻化作用贡献比减小,平庄褐煤的化学阻化作用是白芨沟无烟煤的1.08倍。该研究有助于丰富卤盐阻化剂的阻化机理,并为优化防灭火工艺提供理论指导。

关键词：煤自燃卤盐阻化剂化学阻化作用物理阻化作用阻化率

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采动诱发断层活化响应机制特征研究

煤田地质与勘探 2024年第4期52卷 12-20页

作者：孙文斌郝建邦戴宪政孔令君山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077

在煤矿开采过程中,采动引起的应力扰动是导致断层活化的关键因素,这种断层活化是煤矿安全开采面临的主要挑战之一。断层活化不仅易于诱发煤矿冲击地压、底板突水等地质灾害,而且对开采安全构成重大威胁。为分析采动效应下断层构造带的... 详细信息

在煤矿开采过程中,采动引起的应力扰动是导致断层活化的关键因素,这种断层活化是煤矿安全开采面临的主要挑战之一。断层活化不仅易于诱发煤矿冲击地压、底板突水等地质灾害,而且对开采安全构成重大威胁。为分析采动效应下断层构造带的演化机制,通过Flac^(3D)数值模拟软件及相似材料模拟试验,建立采动条件下断层的应力-位移响应模型,进行相关研究。结果表明:开采过程中,扰动对于应力的影响作用要先比位移产生,且应力会出现峰值;当应力出现峰值,达到屈服极限后,扰动对于位移的影响作用逐渐显现;随着工作面不断推进,采动导致上覆岩层大面积垮落,致使上覆岩层与断层带贯通,并逐渐诱发断层带的活化现象;采动影响下,断层活化并不是一次性全阶段活化,而是由上部到下部的逐渐活化,其具有明显的空间性、阶段性特征。明确了断层活化的发生特征,能够有效提高对于断层活化间接引起的冲击地压、底板突水等一系列地质灾害事故的预警预防,对于煤矿安全高效开采生产具有重要意义。

关键词：断层活化采动影响数值模拟相似试验应力分析

浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制研究与应用

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 131-141页

作者：王守慧梅玉春刘泉维李为腾殷险峰王刚李文蓄王绪勇秦哲杨旭旭冯强张朔青岛地铁集团有限公司总工办山东青岛266033 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 青岛地矿岩土工程有限公司地质经营一处山东青岛2660003

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围... 详细信息

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围岩应力补偿、块体围岩挤压成拱和危险块体控制3个方面研究浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制及理论模型,并进一步开展现场应用。结果表明:原支护方案主要沿用了土质隧道支护理念,对岩质围岩自承能力的认识和利用不充分;锚杆预应力(100 kN)使围岩拉应力区消失、塑性区大幅度减小,并使围岩结构面的法向挤压接触应力提高约0.2~0.3 MPa,有效控制结构面两侧岩体的滑移错动,提升了隧道围岩整体稳定性;建立的主动支护理论模型将传统主动支护应力补偿对象由开挖面聚焦至岩体结构面;主动支护新方案较原支护方案的支护材料减量约30%,工期缩短约17%,隧道沉降量减小约50%。

关键词：预应力锚杆主动支护地铁暗挖车站硬岩大跨隧道

卡尔曼滤波融合多源排放清单算法下的粤港澳大湾区FFCO_(2)排放时空演变格局研究

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1439-1451页

作者：赵群群赵静张灵先王拓杨腾飞赵琛牟乃夏山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室北京100094 国家对地观测数据中心北京100094

在卫星碳观测用于区域减排存在技术壁垒的背景下,全球尺度的高分辨率化石燃料二氧化碳(FFCO_(2))排放清单成为区域FFCO_(2)排放研究的主要数据来源,但现有的全球尺度FFCO_(2)排放清单用于区域研究仍存在显著的不确定性。为此,本研究定... 详细信息

在卫星碳观测用于区域减排存在技术壁垒的背景下,全球尺度的高分辨率化石燃料二氧化碳(FFCO_(2))排放清单成为区域FFCO_(2)排放研究的主要数据来源,但现有的全球尺度FFCO_(2)排放清单用于区域研究仍存在显著的不确定性。为此,本研究定量分析3种全球尺度的高分辨率FFCO_(2)排放清单(ODIAC 2020b,EDGAR v6.0,PKU-CO_(2)-v2)用于区域尺度研究的差异性和变异性,然后基于卡尔曼滤波将3组数据进行特征融合,探讨了粤港澳大湾区FFCO_(2)排放的时空演变格局。结果表明:①当前FFCO_(2)排放清单数据间存在着显著的差异性和变异性特点,以大湾区为例,在最佳表征空间分辨率3 km×3 km下,区域内网格单元的平均差异性达到140%,变异系数达到16.3%,单一的全球尺度FFCO_(2)排放清单数据用于区域或城市的FFCO_(2)排放研究结果不准确;②经卡尔曼滤波融合重构的2000—2018年长时间序列的新数据显示:卡尔曼滤波融合结果的不确定性由±15%~20%减少至±10%;③2000—2018年,大湾区FFCO_(2)排放的总体布局是广深港澳中心高排放,向外围区域逐渐降低为低排放区,并形成深圳、香港→广州→佛山、东莞→中山的排放转移路径。本文提出的区域FFCO_(2)排放研究思路在大湾区进行了示范应用,同时可应用于其他区域和城市。本研究的结论将为大湾区能源、资源优化布局提供科学依据,对低碳转型及高质量发展和“美丽湾区”建设具有重要意义。

关键词：粤港澳大湾区区域FFCO_(2)排放时空特征 Kalman滤波融合差异性变异性排放清单不确定性

台风“利奇马”(1909)登陆青岛时黄海北部一次海雾过程的观测分析

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海洋学报 2024年第4期46卷 34-46页

作者：王倩时晓曚张苏平山东省气象防灾减灾重点实验室山东济南250031 青岛市气象台山东青岛266003 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室/海洋−大气相互作用与气候山东省重点实验室山东青岛266100

利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式,分析了2019年9号台风“利奇马”影响黄海北部期间发生的一次海雾过程,结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的... 详细信息

利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式,分析了2019年9号台风“利奇马”影响黄海北部期间发生的一次海雾过程,结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的海面凝结成雾,台风中心右侧区域的偏南气流不仅使黄海南部的暖湿空气不断向北输送,为海雾的形成和发展提供充足的水汽,而且其从黄海西岸带来的暖气团和台风中心区域的下沉气流在雾区上空形成了显著逆温层,在大气边界层内形成了“上稳下湍”的层结结构,也有利于海雾在岸滨及内陆地区的维持和发展。而台风后部水平风转向和台风中心外围增强的水平风加强了大气边界层底部的垂直风切变,从而导致湍流混合增强和大气边界层稳定度下降,这是引发海雾消散的重要原因。

关键词：海雾台风大气边界层结构黄海

基于PbS量子点的可调谐高能量锁模光纤激光器

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 102-109页

作者：陈广伟赵悦胡国庆秦莹贾凯琳陈丽李慧宇贺敬文周哲海北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室北京102206 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京102206 北京交通大学国家物理实验教学示范中心北京100044

基于低维纳米材料的飞秒光纤激光器在光学开关、光纤传感和光通信领域中发挥着重要的作用。然而,低损伤阈值限制了其在高能量激光领域的实际应用。为了解决这一问题,实验中基于PbS量子点饱和吸收体,在近零色散区研究掺铒光纤激光器的飞... 详细信息

基于低维纳米材料的飞秒光纤激光器在光学开关、光纤传感和光通信领域中发挥着重要的作用。然而,低损伤阈值限制了其在高能量激光领域的实际应用。为了解决这一问题,实验中基于PbS量子点饱和吸收体,在近零色散区研究掺铒光纤激光器的飞秒脉冲输出特性,脉冲中心波长为1568.6 nm,光谱的3 dB带宽为11.4 nm,脉冲半高全宽为361 fs。利用多模光纤中的非线性多模干涉效应实现带宽可调的光谱滤波效应,调节偏振相关“基模”引起的群时间延迟量调控腔内总色散量,升高泵浦驱动电流达到饱和吸收体的反饱和吸收特性区域,实现从展宽脉冲到高能量耗散孤子共振脉冲的切换。由于局部的非同步色散波与孤子之间的相消干涉效应,导致耗散孤子共振脉冲光谱出现了dip型边带和Kelly边带不对称地分布在光谱两边的现象。通过调谐腔内脉冲的偏振状态和泵浦功率,高能量脉冲的半高全宽可以在7.7~23 ns之间调谐。当泵浦驱动电流达到800 mA时,腔内激光脉冲能量为34.8 nJ,其损伤阈值大于60 mJ/cm^(2)。该工作为实现高效、高能量飞秒光纤激光提供了新的解决方案。

关键词： PbS量子点高能量脉冲锁模光纤激光器多模干涉效应

热带印度洋偶极子对副热带南印度洋偶极子的影响及其年代际变化

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海洋与湖沼 2024年第4期55卷 802-816页

作者：时文娟冯俊乔王富军王庆业胡石建张子叶山东科技大学山东青岛266590 中国科学院海洋研究所、海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 中国科学院海洋动力环境观测与预报重点实验室山东青岛266071

热带印度洋偶极子(Indian Ocean dipole,IOD)和副热带南印度洋偶极子(subtropical Indian Ocean dipole,SIOD)作为热带和副热带印度洋海气耦合的主要模态,二者联系密切。本文基于梁氏-克里曼信息流理论确定IOD与SIOD互为因果,并利用Had... 详细信息

热带印度洋偶极子(Indian Ocean dipole,IOD)和副热带南印度洋偶极子(subtropical Indian Ocean dipole,SIOD)作为热带和副热带印度洋海气耦合的主要模态,二者联系密切。本文基于梁氏-克里曼信息流理论确定IOD与SIOD互为因果,并利用Hadley中心的海表面温度数据以及NCEP大气再分析等数据分析了1950~2021年期间前期IOD对SIOD发展的影响及其年代际变化规律。结果显示,IOD超前SIOD的相关关系在1976年和2002年前后发生了年代际转变。1950~1976年期间(P1),二者关系不显著;1977~2002年期间(P2),二者存在显著负相关,当IOD超前SIOD 5个月时达到最大负相关,相关系数为-0.56;2003~2021年期间(P3),二者相关性有所减弱,相关系数为-0.33。IOD与SIOD主周期的变化进一步验证了二者相关关系的年代际变化。P2时期,IOD与SIOD之间存在显著的2~4 a反位相一致周期,而在P1、P3时期两者没有明显的同周期。与此同时,IOD超前SIOD时二者关系的年代际变化与太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)的位相转换有密切联系。PDO冷位相下,副热带印度洋大气环流响应较弱,海气背景不利于IOD对SIOD事件的激发。PDO暖位相能够通过ENSO加强赤道印度洋-太平洋的Walker环流异常,与赤道东风异常有关的反气旋环流促使热带西印度洋的正海表温度异常(sea surface temperature anomalies,SSTA)向东南方向延伸,促进东南印度洋正SSTA的发展;IOD通过经向环流的垂直运动引起中纬度对流层高层辐散,产生等效正压Rossby波,与之相关的低层异常气旋环流通过“风-蒸发-海表面温度”(wind-evaporation-SST,WES)反馈诱导副热带西南印度洋负SSTA的发展,二者共同促进了次年冬季负SIOD事件的生成。

关键词：印度洋偶极子副热带南印度洋偶极子年代际变化