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基于一类非线性时间序列模型的锂离子动力电池建模研究

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当代化工研究 2024年第10期 167-169页

作者：白书华张志何柏青邬磊黄金亮张文展肖和南昌理工学院电子与信息学院江西330044 南昌理工学院机电工程学院江西330044 南昌理工学院光伏电池研究所江西330044 南昌理工学院江西省太阳能光电材料重点实验室江西330044

伴随着新能源产业的飞速发展,锂离子动力电池作为一种高效的储能方式,已成为电动汽车的重要组成部分。在电池管理系统的功能中,电池的高精度建模至关重要。在实际应用中,电池不是一个线性系统,其输入和输出由于外部扰动等原因表现出非... 详细信息

伴随着新能源产业的飞速发展,锂离子动力电池作为一种高效的储能方式,已成为电动汽车的重要组成部分。在电池管理系统的功能中,电池的高精度建模至关重要。在实际应用中,电池不是一个线性系统,其输入和输出由于外部扰动等原因表现出非线性特征,从而直接影响参数识别效果,进而影响模型精度。鉴于此,本文对锂离子动力电池进行了Hammerstein-ARMAX(Autoregressive MovingAverage with Extra Input)模型构建,并对模型参数的估计方法进行研究,旨在提高模型的准确性。实验结果表明了该方法的有效性。

关键词：锂离子动力电池非线性时间序列 Hammerstein-ARMAX模型参数估计

空心球状共价有机框架负载金纳米粒子用于光催化生产过氧化氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 143-153页

作者：张勇邱俊逸朱必成孙国太程蓓王临曦湖北理工学院化学与化工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室湖北黄石435003 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 中国地质大学材料与化学学院太阳燃料实验室湖北武汉430074

过氧化氢是一种高效的绿色氧化剂,广泛应用于纸浆漂白、外科消毒、废水处理和化学合成等领域.目前,过氧化氢的工业生产仍依赖于传统的蒽醌氧化法,该方法存在能耗高、污染大以及工艺复杂等问题.以太阳能为驱动力,水和氧气作为原料,利用... 详细信息

过氧化氢是一种高效的绿色氧化剂,广泛应用于纸浆漂白、外科消毒、废水处理和化学合成等领域.目前,过氧化氢的工业生产仍依赖于传统的蒽醌氧化法,该方法存在能耗高、污染大以及工艺复杂等问题.以太阳能为驱动力,水和氧气作为原料,利用半导体材料光催化生产过氧化氢被认为是一种清洁、安全、经济和节能的技术.该技术的关键是开发高效稳定的半导体光催化材料.共价有机框架(COF)是一种可用于光催化产过氧化氢的新型晶态多孔有机材料,具有结构可调控、密度低、比表面积大、热稳定性和化学稳定性高等优点,但其应用受到光生载流子快速复合的限制.将助催化剂金纳米粒子负载在COF表面,可以有效促进光生载流子的迁移与分离,从而获得较好的光催化产双氧水性能.然而,这方面的研究尚未受到较多的关注.本文采用NaBH_(4)还原法将金纳米粒子原位负载在一种空心球状COF(TB-COF)的表面,制得了不同Au含量的Au/TB-COF复合物(记为AT-x,其中x代表复合物中Au的质量百分含量),并系统研究了该材料光催化生产过氧化氢的性能.粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶转换红外光谱(FT-IR)等表征结果证明了Au/TB-COF复合物的成功制备,且发现原位负载的金纳米粒子并没有改变TB-COF的晶型、形貌和化学结构.在光催化反应中,以乙醇作为牺牲剂时,复合物AT-1的性能最佳,表现出最高的过氧化氢生成速率常数(Kf)和最低的过氧化氢分解速率常数(Kd),在可见光照射下过氧化氢生成速率达到6067μmol g^(-1)h^(-1),超过大多文献报道的COF基光催化剂性能.经4次光催化循环反应后,AT-1催化生成过氧化氢的产率略有下降,且FTIR谱、XRD谱和FESEM显示光催化反应前后AT-1的结构和形态几乎没有变化,表明其具有较好的光催化稳定性.此外,在本实验所制得的AT-x复合物中,AT-1具有最短的荧光平均寿命、最大的光电流响应和最小的阻抗,表明其具有最高的光生载流子迁移和分离能力.原位辐照X射线光电子能谱结果表明,界面电子在光照前后均从TB-COF转移到金纳米粒子,与密度泛函理论计算结果一致.电子顺磁共振和原位漫反射傅里叶变换红外光谱等实验证实了光催化过程中超氧自由基的存在,这表明AT-1光催化生产过氧化氢是连续两步单电子氧气还原的过程.实验还发现,当O_(2)被N_(2)替代时,几乎检测不到过氧化氢的产生,说明过氧化氢来源于O_(2)的还原反应.当用硝酸银和对苯醌分别作为捕获剂来消除·O_(2)^(−)和e^(−)时,光催化过氧化氢的产率显著下降,可推断·O_(2)^(−)和e^(−)是产生过氧化氢的关键物种.综上,本文详细研究了金纳米粒子作为助催化剂对COF光催化生成过氧化氢性能的促进作用,可为设计高效光催化生成过氧化氢的COF基催化剂提供参考.目前,光催化生产过氧化氢技术仍处于起步阶段,其产率仍处于mmol g^(-1)h^(-1)的水平,尚不能达到工业生产要求.开发高效的半导体催化剂是实现高效光催化生产过氧化氢的关键.未来还需要进一步提高光催化产过氧化氢的生成效率和选择性,解决O_(2)的有效吸附、可见光有效利用、光生载流子的分离与转移效率等问题,以推进光催化产过氧化氢技术的工业生产和商业应用.

关键词：共价有机框架金纳米粒子光催化双氧水生产氧气还原

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石墨烯及其复合涂层防腐研究进展

化工新型材料 2024年第5期52卷 16-20,26页

作者：裘承薛银张文展刘定荣邱小林陈秋香南昌理工学院石墨烯与先进材料实验室南昌330044

石墨烯具有独特的二维片状结构,呈现出出色的化学惰性和抗渗透性。石墨烯薄膜及石墨烯有机聚合物均能表现出优异的防腐蚀能力,可作为一种海洋金属装备的新型防腐材料。综述了石墨烯薄膜和石墨烯/聚合物防腐机理,重点阐述了石墨烯薄膜及... 详细信息

石墨烯具有独特的二维片状结构,呈现出出色的化学惰性和抗渗透性。石墨烯薄膜及石墨烯有机聚合物均能表现出优异的防腐蚀能力,可作为一种海洋金属装备的新型防腐材料。综述了石墨烯薄膜和石墨烯/聚合物防腐机理,重点阐述了石墨烯薄膜及石墨烯/聚合物的制备方法和在金属表面防腐涂料中应用的研究进展,并对石墨烯在防腐涂料中的应用前景进行了展望。

关键词：石墨烯有机聚合物防腐涂层制备方法

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聚合物基石墨烯防腐材料研究进展

现代化工 2024年第2期44卷 58-61,66页

作者：裘承薛银张文展邱小林刘定荣陈秋香南昌理工学院石墨烯与先进材料实验室江西南昌330044

简单分析了石墨烯/聚合物防腐机理,重点阐述了石墨烯及其衍生物在聚合物基防腐涂料中应用的研究进展,并对其在防腐涂料中的应用前景进行了展望。

关键词：石墨烯衍生物防腐聚合物

耦合甘油高选择性转化为甲酸盐与制氢的酸碱双电解液流动电解器

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物理化学学报 2024年第5期40卷 33-36页

作者：冯辛郭可鑫贾春光刘博文次素琴陈俊翔温珍海南昌航空大学江西省持久性污染物控制与资源循环重点实验室南昌330063 中国科学院福建物质结构研究所中科院功能纳米结构设计与组装重点实验室福建省纳米材料重点实验室福州350002

氢气因其高能量密度、可持续性和燃烧后无污染等优点,被认为是取代传统化石燃料的最具前途的新兴能源载体之一。其中,电解水制氢技术因为其高效和绿色的特性而备受关注。然而电解水制氢过程通常受到阳极析氧反应(Oxygen Evolution React... 详细信息

氢气因其高能量密度、可持续性和燃烧后无污染等优点,被认为是取代传统化石燃料的最具前途的新兴能源载体之一。其中,电解水制氢技术因为其高效和绿色的特性而备受关注。然而电解水制氢过程通常受到阳极析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)的限制,因此这种方法的大规模应用面临重大挑战。克服这一难题的一个有前途的解决方法是在阳极上使用电催化甘油氧化反应(Glycerol Oxidation Reaction,GOR)代替OER,这种替代反应可以实现节能降耗的同时提高电解水制氢的效率,进一步推动氢气作为清洁能源的发展。然而,这一目标的实现需要高效、低成本且高选择性的GOR电催化剂。在这篇文章中,我们报告了一种新型的酸碱双电解质流电解器(AADEF-electrolyzer),用于在碱性阳极GOR耦合酸性阴极析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)。我们通过一种简单的水热煅烧方法制备了一种在镍泡沫(NF)上原位生长的自支撑的NiCo_(2)O_(4)纳米针电极材料(NiCo_(2)O_(4)/NF)。该电极在GOR中表现出优异的电催化性能,在低电位下实现了高的电解电流密度,对甲酸盐的生产表现出优异的选择性,法拉第效率超过85%。密度泛函理论计算表明,NiCo_(2)O_(4)对GOR具有较低的反应能垒,Ni的存在有利于降低Co的电子态密度,从而实现NiCo_(2)O_(4)与中间体的高效解离,促进甲酸的生成。基于NiCo_(2)O_(4)/NF出色的GOR性能和电化学中和能(ENE)理论,我们构建了一个新型的AADEF-electrolyzer,利用NiCo_(2)O_(4)/NF作为GOR的阳极,配合酸性阴极进行析氢反应(HER)。实验结果表明,AADEF-electrolyzer对GOR具有低过电位和高选择性产甲酸的优异性能,仅需0.36 V的电压即可实现10 mA·cm^(-2)的电流密度,平均产甲酸的法拉第效率为85%。同时该电解槽表现出良好的长期稳定性和辅助产氢性能,阴极产氢的法拉第效率接近100%。这种低成本、易于制备的自支撑电极材料和新型酸碱双电解质流动电解器为促进化学品的增值转化和开发新型混合电解系统或其他相关电化学反应的混合电解装置提供了创新策略。

关键词：制氢甘油氧化电催化电解器

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机器学习方法预测含硼材料能隙

化学学报 2024年第4期82卷 387-395页

作者：李珺卿宋千禧刘子义王东琪大连理工大学精细化工国家重点实验室辽宁省碳资源催化转化重点实验室化学学院化工学院大连116024

近年来,含硼材料在新能源、催化等领域日益受到重视,然而,对于高附加值的含硼材料发展还存在很高的技术壁垒.因此,亟需深入研究含硼材料微观性质间的关联关系,推动高端含硼材料的研发.本工作面向材料研究从传统的试错法向数据驱动的研... 详细信息

近年来,含硼材料在新能源、催化等领域日益受到重视,然而,对于高附加值的含硼材料发展还存在很高的技术壁垒.因此,亟需深入研究含硼材料微观性质间的关联关系,推动高端含硼材料的研发.本工作面向材料研究从传统的试错法向数据驱动的研究范式转变的需求,通过特征选择、网格搜索优化以及特征重要性分析,探索了多种重要的机器学习算法在含硼材料能隙预测中的应用.结果表明,采用随机森林算法的能隙预测模型决定系数(R^(2))可达0.84,并发现含硼材料的总磁化强度(total magnetization)特征与能隙存在显著的负相关关系,即材料的总磁化强度越小,其能隙越大.本工作表明机器学习方法可用于定向设计具有特定能隙的含硼材料.同时,结果也表明,作为一种集成学习模型,随机森林具有较好的学习能力与稳定的预测性能,可以应用到其它类型材料体系的能隙以及其它材料属性的预测,加速材料性能的设计与优化过程,对新型功能材料的快速筛选与高性能预测具有重要的科学意义.

关键词：含硼材料能隙总磁化强度机器学习

AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金的摩擦磨损及高温氧化性能

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材料热处理学报 2024年第7期45卷 106-116页

作者：徐思民阴艳丽邝海何文赵海博南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063 南昌工学院信息与人工智能学院江西南昌330108 江西科技师范大学江西省光电子与通信重点实验室江西南昌330038

采用真空电弧熔炼方法制备了AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金,并研究了铸态合金的组织、摩擦磨损性能和高温氧化性能。结果表明:Nb元素的添加促进了Laves相的形成,使AlCrCuFeNiTi合金的相结构由L2_(1)相、BCC相和FCC相转变为AlCrCuFeNb_(0.5... 详细信息

采用真空电弧熔炼方法制备了AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金,并研究了铸态合金的组织、摩擦磨损性能和高温氧化性能。结果表明:Nb元素的添加促进了Laves相的形成,使AlCrCuFeNiTi合金的相结构由L2_(1)相、BCC相和FCC相转变为AlCrCuFeNb_(0.5)NiTi合金的L2_(1)相、Laves相和FCC相。Nb元素的添加会降低AlCrCuFeNiTi合金的耐磨性能,磨损速率从AlCrCuFeNiTi合金的1.572×10^(-5) mm^(3)/(N·m)提高到AlCrCuFeNb_(0.5)NiTi合金的4.483×10^(-5) mm^(3)/(N·m),合金的室温磨损机制均为粘着磨损。合金的氧化动力学遵循抛物线速率定律,Nb元素对AlCrCuFeNb_(x)NiTi合金高温氧化性能的影响随着温度的改变而改变,800和900℃时能提高其高温氧化性能,但1000℃时Laves相的内氧化现象严重导致其高温氧化性能恶化。

关键词： AlCrCuFeNiTi高熵合金 Nb元素显微组织摩擦磨损高温氧化

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芳香性聚氨基酸破乳剂的制备及性能评价

材料导报 2024年第12期38卷 273-281页

作者：王环江杨启亮张雨晨吴珠玉吕昱周国永任嗣利贵州民族大学低维材料与大数据重点实验室贵阳550025 江西理工大学资源与环境工程学院江西省矿业工程重点实验室江西赣州341000

以芳香族氨基酸苯丙氨酸为疏水单体、脂肪族氨基酸天冬氨酸为亲水单体,通过氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)单体的开环聚合(ROP),制备了一系列强极性、高芳香度的聚氨基酸类高分子破乳剂聚苯丙氨酸-聚天冬氨酸苄酯(PPA-b-PBAA),并对产物进行... 详细信息

以芳香族氨基酸苯丙氨酸为疏水单体、脂肪族氨基酸天冬氨酸为亲水单体,通过氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)单体的开环聚合(ROP),制备了一系列强极性、高芳香度的聚氨基酸类高分子破乳剂聚苯丙氨酸-聚天冬氨酸苄酯(PPA-b-PBAA),并对产物进行了结构表征和相对分子质量测定。采用瓶试法评价了PPA-b-PBAA的破乳性能,结果表明PPA-b-PBAA具有优秀的低温破乳效率,室温下2 min内能高效分离pH=6.0~11.0、含油量1.0%~10.0%(质量分数)的稀释沥青乳状液。其中,PPA-b-PBAA对1.0%(质量分数)的含油乳化废水的最佳脱水效率达到了99.98%,相应脱出水中残余油含量低至8.50 mg/L。破乳机理研究表明,PPA-b-PBAA加入油水乳状液后能快速迁移到达油水界面,通过与形成油水界面膜的沥青质、胶质相互作用,促使分散油滴絮凝聚并,实现油水分离。量子化学计算和弱相互作用分析表明,破乳剂PPA-b-PBAA分子与形成油水界面膜的主要成分沥青质之间产生的强相互作用有利于加速油水界面膜破裂和分散油滴聚并,是助推PPA-b-PBAA低温高效快速破乳脱水的关键。

关键词：油-水分离聚氨基酸芳香性高分子破乳剂破乳机理

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钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展及展望

太阳能学报 2024年第4期45卷 10-22页

作者：李彬程家豪李望南彭勇武汉理工大学湖北隆中实验室襄阳441106 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室襄阳441053 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

综述近年来钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展现状,介绍钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术在效率和可靠性方面的优势。从工艺优化、结构协同设计和性能优化等方面对钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池进行总结,着重讨论叠层结构的每个子单元... 详细信息

综述近年来钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展现状,介绍钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术在效率和可靠性方面的优势。从工艺优化、结构协同设计和性能优化等方面对钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池进行总结,着重讨论叠层结构的每个子单元太阳电池复杂的协同效应。

关键词：钙钛矿太阳电池铜铟镓硒太阳电池叠层太阳电池界面工程光学管理

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