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单层石墨烯微米尺度图案化和功能化:调控电子传输特性

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电化学（中英文） 2024年第3期30卷 34-39页

作者：崔苗苗韩联欢曾兰平郭佳瑶宋维英刘川吴元菲罗世翊刘云华詹东平厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室电化学技术教育部工程研究中心福建厦门361005 厦门大学萨本栋微纳米科学与技术研究所机电工程系福建厦门361005 华中科技大学国家CAD支撑软件工程研究中心湖北武汉430074

石墨烯具有优异的物理特性,如单原子厚度、极高的载流子迁移率等。然而,其零带隙的半金属特性限制了题在高性能场效应晶体管中的应用。为此,研究者们提出了石墨烯纳米化、外场诱导、掺杂以及化学图案化等策略,以调控其带隙宽度。但是,... 详细信息

石墨烯具有优异的物理特性,如单原子厚度、极高的载流子迁移率等。然而,其零带隙的半金属特性限制了题在高性能场效应晶体管中的应用。为此,研究者们提出了石墨烯纳米化、外场诱导、掺杂以及化学图案化等策略,以调控其带隙宽度。但是,这些方法的可控性以及稳定性还需要进一步改善。在本研究中,我们提出采用电化学溴化并结合光刻图案化调控单层石墨烯的电子传输特性,通过这种方法,成功制备了图案化的溴化石墨烯(SLGBr)。进一步研究表明,单层石墨烯的电子传输性能可以通过溴化程度来调控。当溴化程度较小时,SLGBr表现为电阻特性,且其电导随溴化程度增加而减小;当溴化程度增加到一定值时,SLGBr表现为与半导体类似的特性。本研究将为全石墨烯器件的制备提供可行的技术路线,拓展其在微电子领域的应用。

关键词：石墨烯图案化电子传输电化学溴化光刻全石墨烯器件

通过钨对镍活性位点的电子改性实现苯甲胺选择性氧化耦合制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 146-156页

作者：屠振涛何晓洋刘璇熊登科左娟吴德礼汪建营陈作锋同济大学化学科学与工程学院上海200092 厦门理工学院材料科学与工程学院福建省功能材料与应用重点实验室福建厦门361005 同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

苯甲腈(BN)作为精细化学品、农用化学品和药品生产的重要中间体,其制备受到研究人员的广泛关注.传统的BN化学合成涉及有机物与氰化物之间的亲核取代反应.然而,由于氰化物等剧毒化学试剂的使用,这一反应在实际应用中受到了一定的限制.最... 详细信息

苯甲腈(BN)作为精细化学品、农用化学品和药品生产的重要中间体,其制备受到研究人员的广泛关注.传统的BN化学合成涉及有机物与氰化物之间的亲核取代反应.然而,由于氰化物等剧毒化学试剂的使用,这一反应在实际应用中受到了一定的限制.最近研究发现,苯甲胺(BA)电化学氧化可为BN的生产提供一种清洁、高效、高选择性的方法.此外,与析氧反应(OER)相比,苯甲胺氧化反应(BAOR)具有明显的热力学优势;将BAOR与阴极析氢反应(HER)耦合,可提高整体电解体系的能效和经济效益.因此,开发高效双功能电催化剂用于苯甲胺氧化及耦合析氢反应具有重要的基础研究意义和实际应用价值.本文通过直接水热和高温磷化的方法,在泡沫镍基底上负载了一种W-Ni_(2)P纳米片(W-Ni_(2)P/NF),并探索了其作为双功能电催化剂在BAOR和HER的应用.实验结果显示,催化剂的纳米片结构不仅提供了充足的活性位点,还有助于离子传输.钨的掺杂显著增强了电化学传导性,改善了水吸附性,并优化了氢吸附能,进而提升了催化剂的HER性能.此外,钨的引入促进了电子从镍向钨的转移,形成了缺电子的镍区域;在W-Ni_(2)P催化的BAOR过程中,缺电子的镍活性位点与供电子的氨基(-NH2)相互作用,有效促进了氨基的吸附和活化,进一步推动了脱氢反应和C≡N键的形成.电化学测试结果表明,在1 mol L^(‒1)KOH溶液中,W-Ni_(2)P催化剂发生HER的过电位为80 mV(10 mA cm^(-2)),其性能可与商业Pt/C电极相媲美.在含有25 mmol L^(‒1)BA的1 mol L^(‒1)KOH溶液中,仅需施加1.42 V电位,W-Ni_(2)P催化剂即可达到100 mA cm^(-2)的氧化电流密度,这比OER所需电位低350 mV.此外,当组装W-Ni_(2)P/NF||W-Ni_(2)P/NF电解槽时,在1 mol L^(‒1)KOH和25 mmol L^(‒1)BA的电解液中,仅需1.41 V的电解电压即可达到10 mA cm^(-2)的电流密度,实现了阴极制氢和阳极增值BN的同时生产,且反应的法拉第效率达到95%.采用电化学原位拉曼光谱和红外光谱研究了反应的活性位点和关键中间产物.结合密度泛函理论计算,阐明了BAOR的催化机理以及反应路径,深入分析了W掺杂在优化吸附能和提高W-Ni2P电催化剂催化活性方面的优化作用.综上所述,本文成功制备了高活性、高稳定性的钨掺杂磷化镍纳米片双功能催化剂,并将其应用于两电极电解体系中,实现了阴、阳极高附加值产物(苯甲腈和氢气)的同时生成.本研究为电化学合成高价值腈化合物和制氢先进催化剂的设计、制备提供了一定的参考和借鉴.

关键词：双功能电催化剂选择性氧化苯甲腈电合成脱氢作用析氢反应

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基于倾斜指标的浅表层滑坡监测方法研究

金属矿山 2024年

作者：张家霖谢刚谢谟文张晓勇路光李双全北京科技大学土木与资源工程学院城市地下空间工程北京重点实验室中国电建集团北京勘察设计研究院有限公司

滑坡灾害预警一直是地质灾害研究领域的重点和难点，而现有的地表倾斜监测技术在滑坡监测中应用较少，因此如何精准高效的预警突发滑坡灾害仍是亟需解决的问题。得益于“马刀树”边坡浅表层倾斜变化特征的启发，基于FLAC3D和强度折减法... 详细信息

滑坡灾害预警一直是地质灾害研究领域的重点和难点，而现有的地表倾斜监测技术在滑坡监测中应用较少，因此如何精准高效的预警突发滑坡灾害仍是亟需解决的问题。得益于“马刀树”边坡浅表层倾斜变化特征的启发，基于FLAC3D和强度折减法模拟了浅表层滑坡的渐进破坏过程，分析了滑坡位移以及倾斜指标(倾角和倾向)的演化规律。同时在此基础上，进一步探究了边坡表土层倾斜指标对测量方式的敏感性，提出基于MEMS加速度传感的浅层滑坡倾角、倾向监测技术，并通过EMD-二次平滑方法对数据进行滤波处理。得出结论：边坡表土层发生倾斜变化时，位移和倾角的变化曲线整体呈上升趋势，倾向整体呈下降趋势，倾角和倾向在浅层滑坡稳定性分析中比位移对滑坡更敏感；测斜设备和临空方向垂直面上的初始夹角越小，倾斜指标越敏感，反之，越不敏感；经过经验模态分解的二次平滑方法能有效滤除高频噪音并保留数据非线性特征且整体平稳。将其在实际项目中应用，证实了该方法的可行性。

关键词：滑坡监测强度折减法 MEMS传感 EMD-二次平滑方法

GC-MS结合保留指数分析不同方法提取的羊红膻挥发油成分

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药物分析杂志 2024年第6期44卷 921-928页

作者：程美玲孙艳刘瑞王颖莉郝渊鹏秦雪梅裴妙荣山西中医药大学中药与食品工程学院晋中030619 山西中医药大学太行本草研究院晋中030619 山西中医药大学实验管理中心晋中030619 山西大学中医药现代研究中心太原030006

目的:气相色谱-质谱联用(GC-MS)法结合保留指数比较不同方法提取羊红膻挥发油成分异同。方法:采用水蒸气蒸馏法、盐析辅助水蒸气蒸馏法、酶解辅助水蒸气蒸馏法提取羊红膻挥发油,通过GC-MS结合保留指数分析上述不同方法提取挥发油的化学... 详细信息

目的:气相色谱-质谱联用(GC-MS)法结合保留指数比较不同方法提取羊红膻挥发油成分异同。方法:采用水蒸气蒸馏法、盐析辅助水蒸气蒸馏法、酶解辅助水蒸气蒸馏法提取羊红膻挥发油,通过GC-MS结合保留指数分析上述不同方法提取挥发油的化学成分,并采用峰面积归一化法计算挥发油成分相对含量。结果:3种提取方法的挥发油提取率大小顺序为酶解辅助水蒸气蒸馏法、盐析辅助水蒸气蒸馏法、水蒸气蒸馏法。盐析辅助水蒸气蒸馏法提取的挥发油种类最多,其次为酶解辅助水蒸气蒸馏法,最后为水蒸气蒸馏法。不同方法提取的羊红膻挥发油主成分种类基本不变,但各类化合物的相对含量有变化。3种方法提取出的挥发油共鉴定出47个化合物,共有化合物35个,主要包括萜烯类、萜醚类、萜醇类、芳香族类和脂肪族类,其中含量较高的化合物有β-红没药烯(17.25%~19.42%)、石竹素(12.90%~15.70%)、1-(3-甲基-2-丁烯氧基)-4-(1-丙烯基)苯(5.02%~9.36%)和β-蒎烯(5.31%~6.62%)。结论:不同方法提取的羊红膻挥发油的化学成分种类及相对含量有一定的差异,但差异不大。研究结果可为提取羊红膻挥发油选择适宜提取方法及进一步的开发利用提供参考。

关键词：羊红膻挥发油气相色谱-质谱联用保留指数盐析辅助水蒸气蒸馏法酶解辅助水蒸气蒸馏法

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基于自组织聚类的多机协同编批方法

工程科学学报 2024年第7期46卷 1269-1278页

作者：张世辉金同清张运杰周锐冉华明周礼亮中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035 中国航天科技创新研究院北京100176 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 中国电子科技集团公司航空电子信息系统技术重点实验室成都610036

针对多机协同对抗过程中的编批问题,设计了一种基于改进自组织迭代聚类的多机协同编批方法.该方法解决了传统自组织迭代聚类算法中人工参数设置不便利不直观的问题,能够在给定少数直观超参数条件下,使多机自主调整聚类过程中所涉及的参... 详细信息

针对多机协同对抗过程中的编批问题,设计了一种基于改进自组织迭代聚类的多机协同编批方法.该方法解决了传统自组织迭代聚类算法中人工参数设置不便利不直观的问题,能够在给定少数直观超参数条件下,使多机自主调整聚类过程中所涉及的参数,最终迭代出合理的编批结果.首先对高维多机态势信息进行标准化和主成分分析处理,从而确认新的向量空间;然后引入密度聚类中的邻域密度判别思想对传统自组织迭代聚类方法的合并和分裂操作进行改进,优化并减少了传统方法进行分裂和合并操作所涉及的人工参数,提升了执行编批聚类任务的智能自主性;最后选取算法评价指标,使用所提算法以及传统算法对多个人工合成数据以及实际想定场景进行聚类测试并对测试结果进行评价.人工合成数据仿真表明改进自组织迭代聚类算法在优化聚类过程中的人工参数后仍与原始算法表现出相当的性能,实际想定场景的编批结果进一步说明了改进自组织迭代聚类算法在具体应用场景中的有效性以及在未来实际场景中的实用性.

关键词：多机协同编批高维态势信息自组织聚类超参数

高速数字图像相关法在化学螺栓混凝土拉拔试验中的应用

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建筑结构 2024年第3期54卷 82-89页

作者：张云鲁孟兆丰侯帆付用全中国海洋大学工程学院土木工程系青岛266100

提出了一种基于高速数字图像相关方法对混凝土中化学螺栓进行拉拔的试验方案,可用于捕捉和分析化学螺栓与混凝土间的变形发展和破坏形态。为实现直接观测化学螺栓与混凝土界面位移和应变场,采用半模试件进行试验研究。为证明其可行性,... 详细信息

提出了一种基于高速数字图像相关方法对混凝土中化学螺栓进行拉拔的试验方案,可用于捕捉和分析化学螺栓与混凝土间的变形发展和破坏形态。为实现直接观测化学螺栓与混凝土界面位移和应变场,采用半模试件进行试验研究。为证明其可行性,将半模试件与全模试件的粘结-滑移响应进行对比。结果证明,半模试件与全模试件具有一致的粘结-滑移响应,可以用来研究化学螺栓与混凝土界面的粘结机理。最后,利用高速摄像机捕捉混凝土破坏时刻的图像,通过数字图像相关法技术对采集的图像进行分析,直接测量了化学螺栓从混凝土中破坏时界面的位移和应变。

关键词：拉拔试验单根化学螺栓高速相机数字图像相关法

基于改进Mask R-CNN与双目视觉的智能配筋检测

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浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1009-1019页

作者：魏翠婷赵唯坚孙博超刘芸怡浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310028

为了提高配筋检测的智能化水平,提出基于改进掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型与双目视觉技术的配筋检测方法.通过在Mask R-CNN中加入自下而上的注意力机制路径,形成了带通道注意力和空间注意力的掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN+... 详细信息

为了提高配筋检测的智能化水平,提出基于改进掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型与双目视觉技术的配筋检测方法.通过在Mask R-CNN中加入自下而上的注意力机制路径,形成了带通道注意力和空间注意力的掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN+CA-SA)改进模型.结合双目视觉技术进行坐标转换,获取钢筋直径与间距,实现智能配筋检测.在自建的包含3 450张钢筋图片的数据集上进行训练,结果表明,改进模型的F1分数和全类平均精确率(mAP)相较于Mask R-CNN基础网络分别提高了2.54%和2.47%.通过钢筋网验证试验和复杂背景测试,钢筋直径的绝对误差和相对误差基本小于1.7 mm和10%,钢筋间距的绝对误差和相对误差分别小于4mm和3.2%,所提方法在实际应用中具有较强的可操作性.智能配筋检测技术在保证足够的检测精度的同时,能够大大提升工效,降低人工成本.

关键词：配筋质量检测 Mask R-CNN 注意力机制深度学习双目视觉技术

核磁共振技术在二氧化碳地质封存与利用中的应用研究前景综述

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地球物理学进展 2024年第1期39卷 225-240页

作者：钟高润吴彦君王帅李亚婷雷开宇李亚军杨莎莎延安大学石油工程与环境工程学院延安716000 延安市油气高效管输与流动保障工程技术研究中心延安716000 油气资源高效开发与生态环境保护陕西高校工程研究中心延安716000 陕西延长油田(集团)油气勘探公司延安716000

二氧化碳地质封存与利用是推动“碳达峰、碳中和”的关键技术之一,研究CO_(2)注入-运移-封存全过程储层孔隙率、渗透率、饱和度、孔隙结构及岩石力学参数的变化规律是监测CO_(2)地质封存状态和泄露风险的核心工作.以分析核磁共振技术在... 详细信息

二氧化碳地质封存与利用是推动“碳达峰、碳中和”的关键技术之一,研究CO_(2)注入-运移-封存全过程储层孔隙率、渗透率、饱和度、孔隙结构及岩石力学参数的变化规律是监测CO_(2)地质封存状态和泄露风险的核心工作.以分析核磁共振技术在研究孔隙结构、CO_(2)运移特征及岩石力学参数变化的应用现状和发展趋势为目标,在简要介绍核磁共振仪器设备和应用领域基础上,分析核磁共振技术在CO_(2)地质封存与利用中的应用现状和发展方向.分析表明:核磁共振技术在致密油、页岩气等非常规油气资源开发中应用广泛,在表征储层物性、饱和度和三维孔隙结构方面优势明显.目前,利用核磁共振技术研究原位CO_(2)封存条件下岩心动态参数成果较少,无论是CO_(2)驱油还是CO_(2)置换CH4,均通过测量氢核的核磁共振特征或核磁成像特征来反推CO_(2)分布状态;在CO_(2)-EOR、CCS先导性实验中,时移测井资料十分有限,制约了原位CO_(2)注入-运移-矿化等核磁共振定性与定量表征;咸水层原位CCS/CCUS过程核磁共振表征实验相对较少,已有研究成果多集中在煤层CO_(2)置换CH4、CO_(2)与CH4竞争性吸附等研究领域,未建立实验条件下CO_(2)溶解与CO_(2)注入后核磁共振共振响应信号间的对应关系及表征模型,制约了核磁共振测井在CO_(2)地质封存与利用中的应用.因此,需开展原位CO_(2)注入岩心全过程核磁共振表征技术研究,配备CT实时扫描系统,建立原位CO_(2)地质封存与利用的核磁共振表征模型,为利用时移测井开展CO_(2)地质封存与利用的动态监测、安全性评价提供技术支撑.

关键词：二氧化碳地质封存与利用核磁共振碳达峰碳中和

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阳离子交换纳晶胶分离乳过氧化物酶的研究

化工学报 2024年

作者：张颂红赵欣怡楼小玲沈绍传贠军贤浙江工业大学化学工程学院绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地

乳过氧化物酶(Lactoperoxidase，LP)因具有重要的生物学功能及广谱的抑菌活性而在食品、医药和化工等领域受到广泛关注。针对目前LP分离纯化方法中普遍存在的选择性差、成本高以及分离材料易污染等问题，以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)及聚... 详细信息

乳过氧化物酶(Lactoperoxidase，LP)因具有重要的生物学功能及广谱的抑菌活性而在食品、医药和化工等领域受到广泛关注。针对目前LP分离纯化方法中普遍存在的选择性差、成本高以及分离材料易污染等问题，以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)及聚甲基丙烯酸缩水甘油酯纳凝胶(PGN)为复合基材，利用低温冷冻聚合和结晶致孔原理制备了pHEMA/PGN纳晶胶基质，然后接枝功能单体2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPSA)得到具有阳离子交换功能的pHEMA/PGN纳晶胶介质，以用于从乳清中层析分离LP。考察了纳晶胶介质的基础性能，并重点探究了缓冲液pH值对层析性能的影响。结果表明: 制备所得纳晶胶介质具有分布均匀的超大孔结构、优良的渗透性能和传质性能，对模型蛋白溶菌酶的吸附容量为4.41 mg·ml-1；在最优分离条件下所得目标蛋白LP纯度约为96.0%，比活力为27.03 U·mg-1，酶活性回收率为86.5%，分离效果良好，表明该纳晶胶介质在层析分离方面具有较大的应用潜力。

关键词：乳过氧化物酶晶胶介质分离离子交换