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植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

农业机械学报 2024年第2期55卷 109-118页

作者：韩明兴李淼段宏兵徐琨余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹... 详细信息

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

关键词：植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真 ADAMS

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液电混动履带底盘电液系统联合仿真与试验

农业机械学报 2024年第1期55卷 396-408,418页

作者：韩明兴徐琨廖宜涛李淼余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,... 详细信息

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,可实现整机大扭矩输出,利于整机轻量化设计;通过伺服电机速度及力闭环控制,适应匹配底盘外负载的变化,可显著改善闭式液压驱动系统的动态输出特性,提高整机动态控制性能并降低工作能耗。基于AMESim与Matlab建立了电液混动系统的联合仿真模型,对比分析整机在平地直线行驶、山地爬坡、原地转向等不同工况的行驶动态性能,试验结果表明所设计的液电混合驱动履带底盘最大行驶速度可达1.1 m/s,原地转弯时间最快为2.4 s,最小转弯直径为150 cm,可实现丘陵山地复杂地形转弯及调头;履带底盘直线行驶偏移率不大于3.3%;在相同工况下与液压驱动相比,液电混合动模式下整机能耗可减少9.3%,提高了整机工作效率。

关键词：履带底盘液电混动行驶性能联合仿真

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以路易斯碱硼烷为氢供体电催化还原喹啉及酮

有机化学 2024年第3期44卷 966-971页

作者：陈红斌杨思佳叶智鹏陈凯向皞月阳华中南大学化学化工学院长沙410083

以路易斯碱-硼烷络合物(LB-BH3)为氢供体,开发了一种通用的、直接的喹啉电化学还原策略,从而快速获得多种具有生物活性的1,2,3,4-四氢喹啉类化合物.此外,该方法还被成功地应用于其他双键的还原,包括C=O,N=N和C=C.该方法具有操作简单、... 详细信息

以路易斯碱-硼烷络合物(LB-BH3)为氢供体,开发了一种通用的、直接的喹啉电化学还原策略,从而快速获得多种具有生物活性的1,2,3,4-四氢喹啉类化合物.此外,该方法还被成功地应用于其他双键的还原,包括C=O,N=N和C=C.该方法具有操作简单、反应条件温和及底物范围广等特点.

关键词：硼烷电化学还原 1,2,3,4-四氢喹啉类

Z型Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)光催化剂的光催化还原CO_(2)性能

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无机化学学报 2024年第5期40卷 895-906页

作者：杨懿王爽王文丹陈立妙中南大学化学化工学院长沙410083

利用简单的化学还原沉积法将Cu_(2)O纳米球和Ag纳米颗粒均匀包裹在十面体BiVO_(4)表面,成功构建了一种具有高效电荷载流子分离/转移特性的Z型异质结光催化剂Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)。Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)在可见光下光催化CO_(2)还原为CO的... 详细信息

利用简单的化学还原沉积法将Cu_(2)O纳米球和Ag纳米颗粒均匀包裹在十面体BiVO_(4)表面,成功构建了一种具有高效电荷载流子分离/转移特性的Z型异质结光催化剂Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)。Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)在可见光下光催化CO_(2)还原为CO的产率可达5.37μmol·g^(-1)·h^(-1),分别是纯BiVO_(4)和Cu_(2)O的35.8倍和6.25倍。通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应(TPC)和电化学阻抗谱(EIS)对Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)的晶体结构、形貌、组成、能带结构和吸光能力等进行了系统表征分析,并提出了其光催化体系还原CO_(2)的催化机理。

关键词： Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4) Z型异质结光催化CO_(2)还原可见光照射

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共价有机框架材料用于光催化产过氧化氢

化学进展 2024年第3期36卷 357-366页

作者：陈安淇蒋智威唐俊涛喻桂朋中南大学化学化工学院长沙410083

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种重要的绿色氧化剂,然而其主流生产方法蒽醌法具有耗能高、安全隐患大等缺点。以水和氧气为原料,通过人工光合作用合成H_(2)O_(2)具有安全、环保和节能等特点,已成为当前研究热点。共价有机框架(COFs)因其结... 详细信息

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种重要的绿色氧化剂,然而其主流生产方法蒽醌法具有耗能高、安全隐患大等缺点。以水和氧气为原料,通过人工光合作用合成H_(2)O_(2)具有安全、环保和节能等特点,已成为当前研究热点。共价有机框架(COFs)因其结构可调性、高比表面积、良好光催化性能等优点被广泛应用于光催化生产H_(2)O_(2)中。本文归纳了近年来COFs光催化产H_(2)O_(2)领域研究进展,分别论述了通过氧还原、水氧化以及双通道过程产生H_(2)O_(2)的反应机理。综述了通过结构设计、官能团修饰等调控COFs光学带隙、提升电荷分离能力和载流子迁移率,从而提高光催化产H_(2)O_(2)性能的方法,有助于设计出高效、稳定、可持续生产的COFs应用于光催化产H_(2)O_(2)。

关键词：共价有机框架过氧化氢光催化氧还原水氧化

Werner盐作为镍源和氨源光化学合成芳基伯胺

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有机化学 2024年第2期44卷 665-667页

作者：郑先舟袁伟明华中科技大学化学与化工学院武汉430074

将廉价丰富的原料转化成高附加值的精细化学品是合成化学永恒的主题.氨是化肥工业和有机化工的重要原料,全球每年通过Haber-Bosch法合成氨的总量超过1.82亿吨[1],巨大的产量和低廉的价格使其成为合成含氮化合物的理想原料.以苯胺及其衍... 详细信息

将廉价丰富的原料转化成高附加值的精细化学品是合成化学永恒的主题.氨是化肥工业和有机化工的重要原料,全球每年通过Haber-Bosch法合成氨的总量超过1.82亿吨[1],巨大的产量和低廉的价格使其成为合成含氮化合物的理想原料.以苯胺及其衍生物为代表的芳基伯胺是医药、农药、染料、功能材料及高分子材料中的关键中间体[2].工业上合成苯胺及其衍生物要经过芳烃的硝化和加氢还原过程,硝化过程中作为氮源的HNO3是通过两步Ostwald法制备的(Scheme 1,A)[3],由于使用硫酸和硝酸作为硝化试剂,该工艺反应选择性差,且会产生大量废酸,后处理困难.

关键词：反应选择性有机化工伯胺高分子材料合成化学化肥工业光化学合成含氮化合物

退役NCM333正极材料热化学还原转化过程研究

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中国材料进展 2024年第5期43卷 369-373,407页

作者：闫姝璇刘洪博陈湘萍杨鹰周涛中南大学化学化工学院湖南长沙410083 湖南师范大学化学化工学院湖南长沙410081

锂离子电池日前的爆发式增长使之将在未来的3~5年内面临大量的“退役”问题。退役锂离子电池尤其是退役正极材料的高效、可持续的回收利用,是实现新能源产业碳达峰和碳中和目标的关键。主要研究了玉米秸秆对退役正极材料LiNi_(1/3)Co_(1... 详细信息

锂离子电池日前的爆发式增长使之将在未来的3~5年内面临大量的“退役”问题。退役锂离子电池尤其是退役正极材料的高效、可持续的回收利用,是实现新能源产业碳达峰和碳中和目标的关键。主要研究了玉米秸秆对退役正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(NCM333)中有价金属的热化学还原过程,通过调控转化高价金属,选择性回收金属盐及单质,避免传统回收过程中化学试剂的添加,同时利用退役正极材料中的过渡金属特性,对玉米秸秆进行催化重整产气。使用X射线衍射仪、X射线光电子能谱等仪器分析热解后的正极材料和玉米秸秆,结果表明,玉米秸秆热解、气化产生的还原性气体和生物碳破坏了正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)中的高价金属—氧键,降低Ni,Co和Mn的金属价态,同时将Li转化为Li_(2)CO_(3)。不同的热解温度得到了不同的热解产物,较高的温度更易得到Ni-Co合金及MnO。热解还原过程中正极材料中的过渡金属对玉米秸秆热解来说是良好的催化剂,可以降低热解反应的所需温度,提升碳热反应的可能性,从而实现“废物+废物=资源”的目的。该工艺可以在不外加还原剂的情况下高效、高选择性和无污染地梯度回收有价金属,不仅提供了一条绿色可持续发展的退役锂离子电池回收路径,也为生物质的催化重整提供了一种成本低廉的催化剂的选择。

关键词：退役锂离子电池生物质裂解热化学过程有价金属选择性分离

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基于ADAMS的植物茎秆夹持装置动力学仿真与试验

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农业机械学报 2024年

作者：韩明兴李淼段宏兵徐琨余锴华中农业大学工学院

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题，设计一种植物茎秆柔性夹持装置，夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持，能进行夹持力与夹持行程双调节，更好适应植物茎秆在力学实验、嫁接、茎秆切割试验等领... 详细信息

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题，设计一种植物茎秆柔性夹持装置，夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持，能进行夹持力与夹持行程双调节，更好适应植物茎秆在力学实验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型，进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析，以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析，研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明：装置最大夹持直径为68.8mm，基于所构建夹持装置精准夹持力模型，可平稳调控夹持行程、速度及夹持力；随着弹簧刚度的增加夹持力逐渐变大，夹持稳定性会增加，综合比较发现当弹簧刚度为10N/mm时，可满足装置施加400N切割力时植物茎秆稳定夹持需求，柔性夹持力波动较小，能有效避免损伤植物茎秆。

关键词：植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真 ADAMS

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木质素分子在储能器件中的应用研究进展

林业工程学报 2024年第1期9卷 1-20页

作者：刘伟王庆徐伟卓徐国号李伟朋唐琳泞柳凯中南大学化学化工学院长沙410083

木质素是一种绿色环保、低成本的不规则酚类聚合物,其结构中富含羟基和甲氧基等官能团,并且可以从造纸工业的副产品以及农林废弃物中大量获取,因此在各行各业中具有巨大的应用潜力。在储能领域,大量的研究报道了木质素作为可再生碳源制... 详细信息

木质素是一种绿色环保、低成本的不规则酚类聚合物,其结构中富含羟基和甲氧基等官能团,并且可以从造纸工业的副产品以及农林废弃物中大量获取,因此在各行各业中具有巨大的应用潜力。在储能领域,大量的研究报道了木质素作为可再生碳源制备用于储能装置的电极材料。近年来,越来越多的研究关注了木质素结构中丰富的官能团结构,并充分利用官能团性质将其应用于储能设备,如:利用羟基的亲水性将木质素应用于液流电池的膜结构中提高膜的质子传导率,利用酚-醌结构的可逆变化增加超级电容器的赝电容,利用与苯环共轭的发色基团对太阳能电池光电化学界面进行调控与敏化,利用木质素结构高电荷密度的含氧官能团改善锂离子电池存储的不稳定性,利用木质素分子中丰富的碳和杂原子官能团制备电极从而提高燃料电池的电化学性能。基于木质素分子的官能团结构和性能特点,概述木质素分子对超级电容器、锂离子电池、燃料电池、太阳能电池、液流电池等主流储能器件电化学性能的提升作用和代表性应用,认为最大化保留木质素分子的官能团并将其应用于电化学器件,可以实现木质素分子的多功能化应用,充分发挥木质素基团的特点以提高储能设备的电化学性能。最后,总结归纳了木质素分子应用于储能材料所面临的困难与挑战,展望了木质素分子应用于储能材料未来可能的发展前景和研究方向,以期为设计和开发低成本、高电化学性能的木质素基储能材料提供参考。

关键词：木质素分子官能团储能器件复合电极隔膜修饰

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