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碳材料在镁基固态储氢领域中的应用进展

中国有色金属学报 2024年第1期34卷 63-76页

作者：周润晨刘美佳薛欣萌范银宇王守娟孔凡功齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室济南250353 齐鲁工业大学(山东省科学院)制浆造纸科学与技术教育部重点实验室济南250353

镁基储氢材料因其理论储氢密度高(MgH_(2),7.6%(质量分数))、来源广、成本低的特点,被认为是最具应用前景的固态储氢材料之一。但MgH_(2)的放氢焓值高(75 kJ/mol)、放氢温度高(>380℃),造成其动力学和热力学性能差,限制了在固态储氢领... 详细信息

镁基储氢材料因其理论储氢密度高(MgH_(2),7.6%(质量分数))、来源广、成本低的特点,被认为是最具应用前景的固态储氢材料之一。但MgH_(2)的放氢焓值高(75 kJ/mol)、放氢温度高(>380℃),造成其动力学和热力学性能差,限制了在固态储氢领域的应用和发展。近年来,碳材料因结构多样化、可调控性强、比表面积大、力学性能高和电子传输能力强等优势,在镁基储氢材料的掺杂改性、纳米限域等方面应用广泛,可以有效改善吸放氢温度、循环性能和吸放氢活化能等性能指标,并取得了大量成果。本文主要针对碳材料在镁基储氢材料中的研究现状,归纳了碳材料的合成和改性方法,重点阐述了不同维度碳材料在镁基储氢领域的应用进展,并展望了未来的发展方向。

关键词：储氢碳材料镁基储氢材料吸放氢性能热力学动力学改性

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基于双启发式信息蚁群算法的机器人路径规划

系统仿真学报 2024年

作者：周晓晖李研强王勇赵德财杨逍瑶齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院自动化研究所

传统蚁群存在收敛速度慢、拐点较多和容易陷入局部最小值的特点，这些特点导致该算法难以有效应用于移动机器人的路径规划研究，因此，提出一种改进蚁群算法，并将其应用于机器人的全局路径规划。首先，使用A*算法快速规划一条路径并增... 详细信息

传统蚁群存在收敛速度慢、拐点较多和容易陷入局部最小值的特点，这些特点导致该算法难以有效应用于移动机器人的路径规划研究，因此，提出一种改进蚁群算法，并将其应用于机器人的全局路径规划。首先，使用A*算法快速规划一条路径并增加该路径的初始信息素，使改进算法在局部搜索时受到全局路径的引导，防止过多蚂蚁走入死路，减少初期搜索的盲目性；其次，在转移概率中引入平滑性函数和双重启发式函数，增加了机器人移动的安全性和路径的搜索效率，提高算法对不同环境的适应能力；最后，建立了信息素挥发因子自动更新策略和改进信息素更新规则，避免陷入局部最优，增强蚂蚁的搜索能力，并提升规划路径的质量。通过Matlab搭建二维栅格仿真环境，结果表明，相比于其他的算法，改进的蚁群算法在不同环境中可以规划出更优质、更平滑的路径。

关键词：蚁群算法移动机器人路径规划信息素启发式函数

凝胶渗透色谱-光散射联用表征聚合物摩尔质量的实验教学改革

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色谱 2024年第8期42卷 812-817页

作者：乔从德杨文轲李仲伟刘钦泽姚金水齐鲁工业大学(山东省科学院)材料科学与工程学院山东济南250353

凝胶渗透色谱-光散射(gel permeation chromatography-light scatting,GPC-LS)联用是目前最常用的表征聚合物摩尔质量的方法之一,具有灵敏度高、结果准确等特点,在科学研究与生产实践中得到了广泛应用。“凝胶渗透色谱-光散射联用表征... 详细信息

凝胶渗透色谱-光散射(gel permeation chromatography-light scatting,GPC-LS)联用是目前最常用的表征聚合物摩尔质量的方法之一,具有灵敏度高、结果准确等特点,在科学研究与生产实践中得到了广泛应用。“凝胶渗透色谱-光散射联用表征聚合物摩尔质量”是《高分子物理实验》课程中一个重要的教学内容。然而,目前的GPC-LS实验教学内容简单,缺乏深度。本文在该实验项目原有内容的基础上进行扩充,重新设计出多套实验项目:(1)选取商品化的聚苯乙烯为实验样品,利用GPC-LS对其摩尔质量、摩尔质量分布以及回转半径等分子结构参数进行表征;(2)选取两种分子结构参数接近的聚丙烯腈样品,借助质量微分分布曲线揭示这两种样品在摩尔质量分布中的细微差别;(3)选取一系列不同摩尔质量的聚乙二醇为实验样品,通过比较其色谱图分析摩尔质量的高低对色谱峰的影响;(4)选取3种不同的聚合物(聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚β-环糊精)样品,借助构象图对其分子链的构象进行分析。此外,本文对实验教学方法进行了改革,将被动学习转变为主动学习,提高了学生的自主学习能力。通过本实验项目的教学改革探索,使学生能更加全面地理解凝胶渗透色谱-光散射联用的原理及应用,开拓了学生的知识视野,激发了学生的学习热情,提升了实验教学效果。

关键词：凝胶渗透色谱-光散射联用验证性实验设计性实验教学改革

高强度耐低温离子水凝胶的制备及在摩擦纳米发电机中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 125-133页

作者：王洋刘文博杨宇姜炜坤吕高金齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室山东济南250353

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种新型可持续的能量收集设备,具有自供电、高输出、低成本、灵活性和轻量化等优点。然而,传统TENG的电极材料为金属薄膜、碳片和液态金属等,存在可拉伸性差、导电性差且在低温无法工作等缺点。文中将氯化锌(Z... 详细信息

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种新型可持续的能量收集设备,具有自供电、高输出、低成本、灵活性和轻量化等优点。然而,传统TENG的电极材料为金属薄膜、碳片和液态金属等,存在可拉伸性差、导电性差且在低温无法工作等缺点。文中将氯化锌(ZnCl_(2))、磺基甜菜碱(SBMA)、纳米纤维素(CNC)和柠檬酸(CA)引入聚丙烯酸(AA)基体中,制备了具有优异力学性能(拉伸强度2.16 MPa、断裂伸长率382%)、抗疲劳性、导电性能(9.3 mS/cm)、抗冻性能(-75℃)和保水性能的离子水凝胶材料。基于该离子水凝胶所制备的TENG具有良好的可拉伸性、抗冻性(-50℃)和稳定的输出电压(60 V),能够将人体运动产生的机械能转化为电能,并成功点亮了39个LED灯。因此该水凝胶基TENG在能量收集领域展示出巨大的发展潜力,具有广阔的应用前景。

关键词：纳米纤维素柠檬酸磺基甜菜碱氯化锌摩擦纳米发电机

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木质素基多功能共晶凝胶的制备及传感应用

精细化工 2024年第6期41卷 1254-1261,1269页

作者：李娇王丽云龙王超姜炜坤吕高金齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室山东济南250353

以碱木质素(AL)和纤维素纳米晶体(CNC)为原料,低共熔溶剂(DES)为溶剂,制备了多功能共晶凝胶(DES-AL-CNC)。利用FTIR、SEM、EDS对DES-AL-CNC共晶凝胶的结构、机械性能、自恢复性能、黏附性能、抗干燥性和导电性能、抗紫外和透光性能、应... 详细信息

以碱木质素(AL)和纤维素纳米晶体(CNC)为原料,低共熔溶剂(DES)为溶剂,制备了多功能共晶凝胶(DES-AL-CNC)。利用FTIR、SEM、EDS对DES-AL-CNC共晶凝胶的结构、机械性能、自恢复性能、黏附性能、抗干燥性和导电性能、抗紫外和透光性能、应变传感性能进行了测试。结果表明,共晶凝胶的断裂应变达852%,拉伸强度达542 kPa,具有良好的黏附性能(对玻璃的黏附强度高达32 kPa)、抗紫外性能和抗干燥性能(65℃存放7d后失重率<10%)。此外,共晶凝胶表现出高应变灵敏度(GF=1.74)、快速响应时间(500 ms)和恢复时间(500 ms),其可组装成柔性应变传感器用于实时监测人体的各项生理活动,同时作为生物电极可连续稳定地传输心电和肌电信号,拓宽了柔性可穿戴电子设备的应用。

关键词：低共熔溶剂木质素共晶凝胶多功能传感器功能材料

制浆纤维原料固废物基颗粒燃料的燃烧性能分析及改善

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农业工程学报 2024年第5期40卷 246-254页

作者：杨桂花薛蓝馨林兆云范家铭陈嘉川齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室济南250353

利用农业废弃草类植物进行制浆造纸可缓解中国制浆造纸工业面临的纤维原料短缺压力,将制浆过程产生的纤维原料废渣和制浆废液溶出物等固体废弃物进行颗粒燃料制备是实现工业固废物资源化利用的有效途径。为了解制浆过程不同纤维原料废... 详细信息

利用农业废弃草类植物进行制浆造纸可缓解中国制浆造纸工业面临的纤维原料短缺压力,将制浆过程产生的纤维原料废渣和制浆废液溶出物等固体废弃物进行颗粒燃料制备是实现工业固废物资源化利用的有效途径。为了解制浆过程不同纤维原料废渣的燃烧特性,将制浆过程备料工段产生的纤维原料废渣通过压缩成型技术制备了颗粒燃料,利用热重仪、扫描电镜、X射线衍射仪、热分析-红外-气质联用仪对不同纤维原料废渣固废物制备的颗粒燃料的燃烧特性进行了分析比较,研究探讨了添加制浆废液对颗粒燃料燃烧性能的改善效果。结果表明,草类纤维原料废渣基颗粒燃料因不可燃杂质含量较高,固定碳含量较低,其燃烧性能稍差于木材废渣基颗粒燃料;草类纤维原料废渣基颗粒燃料中的碱金属元素与硅元素在高温下反应生成结渣性金属硅酸盐类颗粒灰分;草类废渣基颗粒燃料因不可燃杂质含量较高导致固定碳不完全燃烧,增加了燃烧排放气体中CO气体成分。基于资源化利用制浆过程溶出物和改善颗粒燃料的燃烧性能,将10.28%固形物含量的制浆废液/麦草废渣混合物压缩制备颗粒燃料,颗粒燃料的综合燃烧指数为2.50×10^(-7)%^(2)/(min^(2)·℃~3),燃烧活化能为59.88 kJ/mol,与麦草废渣基颗粒燃料相比,燃烧指数提高了171.74%,燃烧活化能降低了22.72%,麦草废渣基颗粒燃料的燃烧性能得到明显改善。研究结果可为制浆造纸过程固体废弃物的资源化利用提供理论参考。

关键词：生物质颗粒燃料废渣制浆废液燃烧特性

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透明超疏水材料的研究进展

化学通报 2024年第2期87卷 175-183页

作者：任方圆崔月芝刘利彬陶芙蓉齐鲁工业大学(山东省科学院)化学与制药学部济南250353

超疏水表面在包括自清洁、防腐、防冰和流体输送过程中的减阻等许多领域都有广泛应用,透明的超疏水表面更是在太阳能光伏电池板和其他光学领域具有自我清洁的潜在应用。本文首先介绍了透明超疏水的相关理论,然后概括了制备超疏水表面常... 详细信息

超疏水表面在包括自清洁、防腐、防冰和流体输送过程中的减阻等许多领域都有广泛应用,透明的超疏水表面更是在太阳能光伏电池板和其他光学领域具有自我清洁的潜在应用。本文首先介绍了透明超疏水的相关理论,然后概括了制备超疏水表面常见的方法,重点归纳总结了用于构建粗糙度的不同物质,如SiO_(2)、TiO_(2)等,并分析了其优缺点;最后,简单介绍了透明超疏水的应用前景,并对其研究方向进行了展望。

关键词：超疏水透明构建粗糙度粒子

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产香酵母的筛选及其在液态食醋酿造中的应用

食品与发酵工业 2024年第8期50卷 169-175页

作者：杜琳琳于鑫刘丽萍朱立磊赵祥颖张颖超韩墨刘建军齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省食品发酵工业研究设计院山东济南250013 齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院山东济南250013 山东玉兔食品股份有限公司山东淄博255300

从传统食醋酿造酒曲中分离获得一株产香酵母HQ9,摇甁培养总酯产量达(7.46±0.87)g/L,鉴定为光滑假丝酵母(Candida glabrata)。研究发现,菌株HQ9具有乙醇发酵能力,并且能够在300 g/L葡萄糖、200 g/L乙醇环境中正常生长代谢。以酿酒酵母J... 详细信息

从传统食醋酿造酒曲中分离获得一株产香酵母HQ9,摇甁培养总酯产量达(7.46±0.87)g/L,鉴定为光滑假丝酵母(Candida glabrata)。研究发现,菌株HQ9具有乙醇发酵能力,并且能够在300 g/L葡萄糖、200 g/L乙醇环境中正常生长代谢。以酿酒酵母JM12为对照,考察了菌株HQ9应用于米醋酿造对米醋风味品质的影响。结果显示,两菌株酒精发酵制得米醋样品中有机酸、挥发物组成及含量差异明显。菌株HQ9发酵米醋中酯类和醇类等香气物质更加丰富,乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯等含量较高;米醋样品总酸达到(42.6±0.3)g/L,总酸中柠檬酸[(1.65±0.05)g/L]、苹果酸[(0.43±0.08)g/L]和琥珀酸[(0.78±0.06)g/L]等非挥发性酸比例显著增加。感官品评结果显示,米醋刺激性减弱,口感更加柔和,表明菌株HQ9应用于液态食醋酿造能够改善提升产品风味品质,是一株具有工业应用潜力的生产菌株。

关键词：液态发酵食醋产香酵母光滑假丝酵母感官品评挥发物风味

北沙参化学成分、药理作用研究进展及质量标志物(Q-Marker)预测

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中草药 2024年第2期55卷 640-656页

作者：安莹张姗姗张云刘可春王荣春周洪雷夏青山东中医药大学药学院山东济南250355 齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院生物研究所山东济南250103

北沙参是伞形科植物珊瑚菜Glehnia littoralis的根,其成分主要包括多糖、香豆素类、聚乙炔类、木脂素类、酚酸类等,具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等多种药理活性。通过文献计量学对北沙参研究现状进行可视化分析,并归纳总结北沙... 详细信息

北沙参是伞形科植物珊瑚菜Glehnia littoralis的根,其成分主要包括多糖、香豆素类、聚乙炔类、木脂素类、酚酸类等,具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等多种药理活性。通过文献计量学对北沙参研究现状进行可视化分析,并归纳总结北沙参化学成分和药理作用研究进展。应用网络药理学方法预测有效成分并构建北沙参“成分-靶点-通路”网络,结合质量标志物(quality marker,Q-Marker)理论,从植物亲缘学及化学成分特有性、有效性、可测性等,对北沙参的Q-Marker进行预测,多糖、β-咔啉类生物碱、佛手柑内酯、欧前胡素、异欧前胡素、绿原酸、水杨酸、法卡林二醇、人参炔醇、人参二醇和腺苷可作为北沙参主要Q-Marker,为完善北沙参质量标准和开发利用提供参考。

关键词：北沙参质量标志物文献计量学网络药理学欧前胡素异欧前胡素绿原酸水杨酸