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微生物燃料电池催化转化甲烷的研究进展

现代化工 2024年第7期44卷 36-40页

作者：李鑫钰张超包朋飞刘嘉欣卢静侯彬中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

介绍了甲烷的来源和现有催化转化方法,通过对微生物燃料电池催化转化甲烷机理的概述和影响因素的归纳分析,综述了微生物燃料电池催化转化甲烷的研究现状,并且对存在的问题和未来的研究方向进行了总结和展望。

关键词：微生物燃料电池甲烷催化电能

污泥腐殖酸基电极碳材料的制备及其电化学性能研究

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现代化工 2024年第6期44卷 89-93页

作者：郭穆骞李颖袁喆贾潇田张星楠中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

以污泥源腐殖酸为前驱物,通过改变纯化条件和活化温度制备出不同的电极材料。利用BET、XRD、Raman表征分析电极材料的结构特征。通过搭建三电极体系并利用CV、EIS、GCD和循环性能测试研究其电化学性能。结果表明,腐殖酸纯化后,再经KOH于... 详细信息

以污泥源腐殖酸为前驱物,通过改变纯化条件和活化温度制备出不同的电极材料。利用BET、XRD、Raman表征分析电极材料的结构特征。通过搭建三电极体系并利用CV、EIS、GCD和循环性能测试研究其电化学性能。结果表明,腐殖酸纯化后,再经KOH于700℃活化,所制电极材料表现出较高的比电容(275.3 F/g),其在1 A/g的电流密度下进行1000次循环后仍保留95.57%以上的比电容,循环稳定性较好。

关键词：污泥腐殖酸电极材料电化学性能

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自来水中微塑料的分布、危害及去除研究现状

现代化工 2024年第4期44卷 66-69,74页

作者：高帅张悦张旭柳刘鹏霄中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

对自来水中微塑料的来源、分布、危害进行了介绍,对过滤、臭氧-活性炭、混凝沉淀以及电絮凝4种去除微塑料的工艺优点与不足进行了探讨,并对未来研究的方向提出了展望。

关键词：微塑料饮用水去除吸附消毒副产物

HMX基O/W型悬浮油墨的喷墨打印成型及性能

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含能材料 2024年第5期32卷 492-500页

作者：闫晓虹徐传豪李千兵牛康高磊安崇伟王晶禹中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 江西新余国科科技股份有限公司江西新余338018

为探究乳液型炸药油墨与喷墨打印工艺结合的可行性,设计了以氟碳树脂(FEVE)的乙酸乙酯溶液为油相,聚乙烯醇(PVA)水溶液为水相的水包油(O/W)型双组分黏结剂体系,并选用微纳米HMX为主体炸药,制备O/W悬浮型炸药油墨进行了喷墨打印。采用电... 详细信息

为探究乳液型炸药油墨与喷墨打印工艺结合的可行性,设计了以氟碳树脂(FEVE)的乙酸乙酯溶液为油相,聚乙烯醇(PVA)水溶液为水相的水包油(O/W)型双组分黏结剂体系,并选用微纳米HMX为主体炸药,制备O/W悬浮型炸药油墨进行了喷墨打印。采用电子密度测试仪、激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、同步热分析TG-DSC、撞击和摩擦感度测试仪对喷墨打印成型样品的密度、形貌、力学性能、热安全性能、撞击感度和摩擦感度进行了表征,对喷墨打印成型样品的爆速和临界尺寸进行了测试。结果表明:喷墨打印成型样品表面较平整,线平均粗糙度为7.346µm,且内部颗粒分布紧实,内部的HMX未转晶,热稳定性及力学性能较好。样品的实测密度为1.5326 g·cm^(-1)(83%TMD);样品的撞击能为7 J,摩擦荷重为144 N,截面尺寸1 mm×1mm打印样品的爆速为7076 m·s^(-1)和临界尺寸为1 mm×0.087 mm,具有优异的安全性能和微尺度爆轰性能。

关键词：水包油型黏结剂体系炸药油墨微纳米HMX 喷墨打印微尺度爆轰

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双模型驱动的多偏好策略自适应差分演化算法

中北大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 638-646页

作者：龚懿昀于海波王韵康丽曾建潮中北大学电气与控制工程学院山西太原030051 中北大学计算机科学与技术学院山西太原030051 中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

为增强代理模型辅助进化算法对高维昂贵优化问题的求解性能,提出了一种双模型驱动的多偏好策略自适应差分演化算法。该算法基于全局和局部两种代理建模方法,有机融合了3种具有不同寻优偏好的进化策略。每次迭代,通过利用优化过程中最优... 详细信息

为增强代理模型辅助进化算法对高维昂贵优化问题的求解性能,提出了一种双模型驱动的多偏好策略自适应差分演化算法。该算法基于全局和局部两种代理建模方法,有机融合了3种具有不同寻优偏好的进化策略。每次迭代,通过利用优化过程中最优解在线更迭反馈信息,以序贯方式自适应调整不同进化策略调用频次,以高效平衡算法的全局勘探和局部开采。为促进种群内个体间优秀信息共享,设计了一种精英个体驱动的差分扰动策略,以增量潜在优解区域的最优样本先验。通过处理26个不同规模的高维基准测试问题,结果表明,所提算法的收敛性能和优化效率较4种先进的同类型算法在至少17个测试问题上绝对占优。

关键词：代理模型昂贵优化差分演化策略自适应精英扰动

g-C_(3)N_(4)/生物炭/nZVI还原水中硝酸盐的性能

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1357-1365页

作者：李厚芬魏谦郭阳刘鹏霄李瑞周爱娟岳秀萍太原理工大学环境科学与工程学院山西晋中030600 中北大学环境与安全工程学院山西太原030624 山西浙大新材料与化工研究院山西太原030624

通过在g-C_(3)N_(4)/生物炭(BC)材料表面还原沉积纳米零价铁(nZVI)制备了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI复合催化剂.利用SEM、TEM、XPS、XRD、UV-Vis DRS、光电流等对所制备的催化剂进行了物化性质和光电性能的表征,考察了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI在可见光照下对水中硝酸盐(NO_(3)^(-))的还原性能.结果表明,中性水体的最佳反应条件为g-C_(3)N_(4)/BC与nZVI的质量比为1:0.6,g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI的投加量为2g/L,NO_(3)^(-)的初始浓度为20mg/L.与nZVI,BC/nZVI,g-C_(3)N_(4)/nZVI相比,g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI表现出最快的NO_(3)^(-)还原速率(k=10.6×10^(-2)min^(-1))以及较高的脱氮性能(71.6%).实验进一步考察了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI还原NO_(3)^(-)过程中氮的变化规律.推测还原机理为:可见光照下,光生电子通过BC转移到n ZVI表面,提高了nZVI的反应活性和稳定性,同时,BC材料抑制光生空穴对nZVI的氧化作用;nZVI表面的活性电子将NO_(3)^(-)还原为N2和NH4+,而光生空穴则进一步将部分NH4+氧化为N2和其他气态产物.

关键词：光催化 g-C_(3)N_(4) 生物炭纳米零价铁 NO_(3)^(-)还原

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EHTPB基黏结剂体系的低温固化

火炸药学报 2024年第2期47卷 152-158,I0003页

作者：王晨刘玉存余思禹刘洋君中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西北方兴安化学工业有限公司山西太原030051

为了开发适用于PBX浇注炸药低温固化的黏结剂体系,选取环氧端羟基聚丁二烯(EHTPB)为黏结剂,用黏度增长法研究了添加二聚酸二异氰酸酯(DDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI trimer)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二... 详细信息

为了开发适用于PBX浇注炸药低温固化的黏结剂体系,选取环氧端羟基聚丁二烯(EHTPB)为黏结剂,用黏度增长法研究了添加二聚酸二异氰酸酯(DDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI trimer)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)5种固化剂在45℃条件下黏度随时间的变化规律;并在35℃下研究体系中添加不同催化剂羰基铜化合物(YKT)、二月桂酸二丁基锡(T12)、三亚乙基二胺(DABCO)、辛酸亚锡(T9)、三苯基铋(TPB)对EHTPB-DDI黏结剂体系的催化反应效果;采用恒温流变技术对EHTPB-DDI-YKT黏结剂体系的固化反应动力学进行了计算。结果表明,在45℃条件下DDI与IPDI的固化反应活性相近,可作为较为理想的固化剂;在35℃下催化剂对EHTPB-DDI固化反应速率的影响顺序为:T12>T9>DABCO>YKT>TPB,其中添加YKT时适用期为5.45 h,符合固化工艺要求;通过反应速率判断出EHTPB-DDI-YKT黏结剂体系固化反应为自催化反应,计算出该黏结剂体系的表观活化能为91.65 kJ/mol,反应级数为0.836。EHTPB-DDI-YKT黏结剂体系能够有效降低黏结剂体系的固化温度,实现EHTPB基PBX浇注炸药低温固化。

关键词：物理化学环氧端羟基聚丁二烯 EHTPB PBX 低温固化黏结剂固化剂 Kawakita方程

Al-Sn复合材料的制备及其水反应产氢效率

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石油化工 2024年第2期53卷 161-166页

作者：刘建新肖飞中国石化北京化工研究院燕山分院北京102500 中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

为提高Al和水的反应活性,采用高能球磨法制备了Al-Sn复合材料,通过SEM、激光粒径分析、XRD等方法表征了Al-Sn复合物的微观结构,研究了Al-Sn复合材料的水反应活性,考察了颗粒粒径、水介质、起始温度、球磨参数变化对Al-Sn复合物水反应活... 详细信息

为提高Al和水的反应活性,采用高能球磨法制备了Al-Sn复合材料,通过SEM、激光粒径分析、XRD等方法表征了Al-Sn复合物的微观结构,研究了Al-Sn复合材料的水反应活性,考察了颗粒粒径、水介质、起始温度、球磨参数变化对Al-Sn复合物水反应活性的影响。实验结果表明,高能球磨法及金属Sn的加入能够大幅提高Al与水反应的活性,制备的Al-Sn复合材料与水反应的氢气产率达83.92%,快速期最大产氢速率为359mL/(min·g)。

关键词： Al-Sn复合材料高能球磨水反应活性产氢效率

考虑纤维取向特征的超高性能混凝土三维细观断裂

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 555-568页

作者：黄宇劼张慧高超徐世烺中北大学环境与安全工程学院太原030051 浙江省建筑设计研究院杭州310006 浙江大学建筑工程学院杭州310058

钢纤维取向对超高性能混凝土(UHPC)力学性能有显著影响,传统实验方法较难直接控制纤维取向和分布,且缺乏可同时反映UHPC裂缝演化与纤维作用等复杂机理的三维细观模型,造成了定量分析和模拟验证纤维取向影响的困难。为此,首先开展了UHPC... 详细信息

钢纤维取向对超高性能混凝土(UHPC)力学性能有显著影响,传统实验方法较难直接控制纤维取向和分布,且缺乏可同时反映UHPC裂缝演化与纤维作用等复杂机理的三维细观模型,造成了定量分析和模拟验证纤维取向影响的困难。为此,首先开展了UHPC直接拉伸实验,采用外置磁场实现纤维定向并利用图像分析获得纤维倾角分布密度,通过数字图像相关技术(DIC)研究了纤维取向对断裂过程、应力-应变曲线的影响。其次建立了可显式考虑纤维取向和分布、不同倾角的纤维拉拔力本构以及基体离散粘性断裂的三维UHPC细观数值模型,并通过开展的直拉实验获得验证。结果表明:建立的细观模型能有效描述UHPC材料复杂的三维断裂过程;UHPC的应变硬化特性、裂缝发展与最终形态、纤维桥连作用等均受到纤维分布和取向等细观因素的影响。

关键词：超高性能混凝土纤维取向数字图像技术粘结滑移三维细观断裂模拟