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有机溶剂和聚电解质提升MHET水解酶催化性能

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 452-461页

作者：余林玲张盼盼孙彦天津大学化工学院天津300350

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种广泛应用的塑料,但由于其难以自然降解导致严重的污染问题.PET水解酶和对苯二甲酸单乙二醇酯水解酶(MHETase)被认为是级联降解PET的关键酶,但尚未实现工业应用,本文针对MHETase开展稳定性研究以促进其... 详细信息

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种广泛应用的塑料,但由于其难以自然降解导致严重的污染问题.PET水解酶和对苯二甲酸单乙二醇酯水解酶(MHETase)被认为是级联降解PET的关键酶,但尚未实现工业应用,本文针对MHETase开展稳定性研究以促进其工业开发.首先,选用4种不同的水溶性有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈构建反应体系探寻最佳的MHETase反应条件,随后进一步研究有机溶剂和聚电解质预处理对MHETase催化活力和稳定性的影响.结果表明,当反应体系DMSO含量不高于10%时MHETase的活力几乎不受影响,其他条件下有机溶剂均会抑制MHETase活性,但这种抑制作用是可逆的,即该抑制可以通过去除有机溶剂来恢复.此外,低浓度的有机溶剂预处理能够提高MHETase的催化活力,且DMSO预处理能够提升MHETase的储存稳定性及热稳定性,MHETase在4℃下10%DMSO中储存96 h后的活力为原有活力的113%,在30℃下10%DMSO中孵育6 h后也能保持原有活力的103%.研究发现,MHETase活力可以通过阴、阳离子聚电解质孵育来提升,与等量阴、阳离子聚电解质共孵育的MHETase在4℃下10%DMSO中储存144 h也能保持118%的活力,但与DMSO预处理相比,聚电解质预处理对MHETase活力提升程度有限.本研究系统考察了有机溶剂和聚电解质对MHETase催化性能的影响,并指出DMSO和聚电解质的预处理有助于MHETase在常温下的储存和应用,为MHETase的工业应用提供了更多参考.

关键词：对苯二甲酸单乙二醇酯水解酶二甲基亚砜稳定性助溶剂聚电解质

钾掺杂的锐钛矿TiO_(2)催化丙酸酮基化反应

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高校化学工程学报 2024年第3期38卷 459-467页

作者：黄胶王华韩金玉祝新利天津大学化工学院天津300072

酮基化反应是转化生物质衍生羧酸的有效途径之一。为了提高酮基化反应活性和选择性,使用等体积浸渍法制备了不同钾(K)掺杂量的TiO_(2)催化剂,并探究其催化丙酸酮基化反应性能。通过X-射线粉末衍射、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱等... 详细信息

酮基化反应是转化生物质衍生羧酸的有效途径之一。为了提高酮基化反应活性和选择性,使用等体积浸渍法制备了不同钾(K)掺杂量的TiO_(2)催化剂,并探究其催化丙酸酮基化反应性能。通过X-射线粉末衍射、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱等方法对催化剂的物化性质进行表征。结果表明,TiO_(2)、0.05K(掺杂K的质量分数为5%)催化剂的本征反应速率分别为549.2μmol·g^(-1)·min^(-1)、2 686.2μmol·g^(-1)·min^(-1),K的掺杂显著提高了反应活性,并且在丙酸完全转化时,0.05K催化剂的3-戊酮选择性(99.9%)高于TiO_(2)催化剂(96.2%)。根据X射线光电子能谱的表征,TiO_(2)和钾氧化物之间存在明显的相互作用,促进了表面氧空位的生成从而提高反应活性。

关键词：酮基化 TiO_(2) 钾丙酸 3-戊酮

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基于多任务网络的单图像光源干扰去除方法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 501-510页

作者：张为程光琮天津大学微电子学院天津300072

当场景中存在较强光源时,极易使采集到的图像受到光斑、炫光、伪影等种类和形态多样的干扰,导致图像中关键信息质量下降,从而使基于该图像的目标检测、深度估计、语义分割等视觉任务受到不同程度的影响.然而使用现有方法很难完全去除形... 详细信息

当场景中存在较强光源时,极易使采集到的图像受到光斑、炫光、伪影等种类和形态多样的干扰,导致图像中关键信息质量下降,从而使基于该图像的目标检测、深度估计、语义分割等视觉任务受到不同程度的影响.然而使用现有方法很难完全去除形态和分布多种多样的光源干扰.因此,针对现有算法处理效果差、成对训练数据较缺乏、泛化性弱等问题,提出了一种光源干扰去除网络及其训练方法.该网络结合多任务结构充分利用不同任务的特征信息,并以此提高其对干扰的去除效果.此外,还提出了一种光源融合后处理算法以减少后处理算法导致的推理质量下降.所提方法在公开数据集上平均峰值信噪比和结构相似性分别达到了25.81 dB和0.8726,在自建数据集上达到了23.25 dB和0.9223,且在主观定性对比中,所提方法比现有方法具有更好的干扰去除效果.

关键词：图像处理深度学习光斑去除

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多道撑式深基坑垮塌事故连续破坏机理研究

土木工程学报 2024年第3期57卷 102-109页

作者：程雪松裴昊田衣凡赵璟璋俞丹瑶刘晓敏贾建伟焦莹天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072 中国建筑第六工程局有限公司天津300457

随着城市地铁建设不断发展,多道撑式深基坑应用日益广泛,然而目前对于内撑式深基坑局部破坏引发连续破坏在空间上的传递规律仍缺乏系统研究。文章依托新加坡地铁Nicoll Highway基坑事故,建立三维有限差分模型,提出内支撑荷载传递百分比S... 详细信息

随着城市地铁建设不断发展,多道撑式深基坑应用日益广泛,然而目前对于内撑式深基坑局部破坏引发连续破坏在空间上的传递规律仍缺乏系统研究。文章依托新加坡地铁Nicoll Highway基坑事故,建立三维有限差分模型,提出内支撑荷载传递百分比S1,i和荷载增量承担百分比S2,i两种支撑荷载(轴力)传递评价指标。对比分析了单位厚度平面应变模型与三维模型的模拟结果,探究了不同初始破坏支撑数量在不同位置发生初始破坏所引发的荷载重分布规律,同时还研究了围护结构体系刚度和强度对于连续破坏发展的影响。结果表明,三维模型可以避免平面应变模型传力路径单一的局限性,更好地反映出连续破坏在三维空间中的传递现象;初始破坏支撑所释放的荷载主要作用在紧邻层支撑;当失效荷载存在向下的传递路径时,紧邻初始破坏的上层和同层支撑承担的荷载增量明显减少;底层支撑的安全系数提高会减缓连续破坏在水平方向的发展;支撑刚度越大,在初始破坏后所承担的荷载增量越多;当墙体间无有效连接时,支撑连续破坏沿竖直方向发展的趋势更加显著。

关键词：深基坑内支撑有限差分模型连续破坏荷载传递

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用于胸片分类的自校正特征融合金字塔网络

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 511-520页

作者：宫霄霖程琦李锵天津大学微电子学院天津300072

胸部疾病的病灶区域面积差异较大,易受健康部位的影响,难以定位,并且用于诊断疾病的X射线胸片样本数据分布不平衡,导致胸部疾病分类网络的分类准确度较低.针对胸部疾病分类任务中仍然存在的问题和挑战,本文提出了一种自校正特征融合金... 详细信息

胸部疾病的病灶区域面积差异较大,易受健康部位的影响,难以定位,并且用于诊断疾病的X射线胸片样本数据分布不平衡,导致胸部疾病分类网络的分类准确度较低.针对胸部疾病分类任务中仍然存在的问题和挑战,本文提出了一种自校正特征融合金字塔网络.该网络使用自校正卷积增强疾病部位在特征图上以及通道之间的位置联系,在不引入额外参数量的条件下增大了卷积的感受野,避免无病区域的信息干扰;然后通过特征融合金字塔网络整合多尺度图像特征信息,在获取高分辨率特征图的同时,能够准确地定位病变区域,可以更好地识别不同尺度疾病的特征,在多标签分类任务上具有独特的优势;同时引入频率通道注意力机制强化网络对疾病特征的提取能力,在上采样和特征融合变换之前,减少全局平均池化过程中造成的特征丢失;最后提出一种轮次焦点损失函数区分不同种类胸部疾病的训练程度,根据分类难易程度区分样本,并在不同的训练轮次调整权重,以解决胸部疾病样本分布不平衡问题.在ChestX-ray14数据集上的平均AUC值可达0.853,在CheXpert数据集上的平均AUC值可达0.903,超过了近年来较为先进的网络模型.实验结果表明,该网络与传统的胸部疾病分类网络相比能有效地提高胸部疾病的分类精度,并且具有较强的泛化能力.

关键词：胸部疾病自校正卷积特征融合金字塔网络频率通道注意力轮次焦点损失函数

NiW/介孔Y型分子筛催化剂上菲加氢裂化过程研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第2期57卷 155-164页

作者：唐忠利张满陈嘉诺王希涛张东辉李文彬天津大学化工学院天津300350

为了实现对煤焦油中副产物多环芳烃菲的有效利用,采用等体积浸渍法制备了介孔Y型分子筛负载金属Ni、W催化剂,利用XRD、H2-TPR、BET、SEM-EDS对制备的催化剂进行表征分析,并在固定床反应器中考察催化剂上菲加氢裂化性能,探讨了反应过程... 详细信息

为了实现对煤焦油中副产物多环芳烃菲的有效利用,采用等体积浸渍法制备了介孔Y型分子筛负载金属Ni、W催化剂,利用XRD、H2-TPR、BET、SEM-EDS对制备的催化剂进行表征分析,并在固定床反应器中考察催化剂上菲加氢裂化性能,探讨了反应过程中空速、气液比、温度、压力对催化剂积碳率、菲的转化率、液体收率及产物分布的影响.研究表明,增加空速和气液比会降低催化剂的积碳率,过高的反应温度会导致催化剂快速地积碳失活.通过定时采样对裂解产物分析得到菲在催化剂上的裂解率变化情况,同时也能反映出催化剂的稳定性.对反应过程条件优化得到的最优条件为:空速6 h^(-1),气液比750,温度400℃,压力6.5 MPa.此时,菲的裂解率可以稳定在99%以上,同时催化剂保持较高的稳定性,在4 h内未出现活性降低.

关键词：菲介孔Y型分子筛催化剂加氢裂化产物分布

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零碳独栋住宅生命周期环境影响及成本分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 544-555页

作者：毕雪皎杨崴李洁李奇芫天津大学建筑学院天津300072

降低建筑行业碳排放是实现碳中和目标的重要举措.为避免环境负担转移、市场推广困难等问题,应从生命周期视角研究零碳建筑,并综合考虑建筑的环境和经济效益.本研究对中国国际太阳能十项全能竞赛作品RCELLS这一针对严寒地区设计的零碳独... 详细信息

降低建筑行业碳排放是实现碳中和目标的重要举措.为避免环境负担转移、市场推广困难等问题,应从生命周期视角研究零碳建筑,并综合考虑建筑的环境和经济效益.本研究对中国国际太阳能十项全能竞赛作品RCELLS这一针对严寒地区设计的零碳独栋住宅实例进行了相对完整的生命周期环境影响和成本评价,并依据评价结果调整建筑配置以提升市场推广潜力.结果表明,通过被动式设计,R-CELLS建筑本体能效达到了近零能耗标准,其光伏发电量为用电量的5倍,并选用环境友好型材料以降低碳排放,建筑预期将在运行7年和15年后分别偿还碳排放和一次能源消耗,最终实现生命周期负碳排放和正能源,环境效益突出.R-CELLS建筑初始成本为2.38万元/m^(2),为了增加市场吸引力,研究分析R-CELLS的环境影响和成本构成,以在建筑生命周期(50年)内实现零碳排放和零一次能耗为前提,提出了两种减配方案:当仅调整可再生能源系统时,建筑初始成本降至2.25万元/m^(2);调整全部构件系统时,建筑初始成本降至1.03万元/m^(2).第2种减配方式对建筑经济效益提升显著.根据计算结果,结合相关研究综述,讨论了我国零碳建筑隐含碳排放限值的设置;对权衡环境和经济效益的零碳建筑决策方法提出建议,为未来零碳建筑性能评估和方案比选等提供了参考.

关键词：零碳建筑生命周期评价生命周期成本中国国际太阳能十项全能竞赛

循环分层解耦卷积和最大滤波的三维脑肿瘤图像分割

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 223-233页

作者：李锵李瑞璇刘恒忻关欣 Mohammed Jajere Adamu 天津大学微电子学院天津300072

由于脑肿瘤的大小和形状呈不规则状态,从三维磁共振图像中自动分割脑肿瘤是一项具有挑战性的任务.而目前的方法存在两个问题:基于3D建模的方法参数量较大难以训练而且全局或远距离上、下文信息的关联性不足;模型忽略局部区域细节特征使... 详细信息

由于脑肿瘤的大小和形状呈不规则状态,从三维磁共振图像中自动分割脑肿瘤是一项具有挑战性的任务.而目前的方法存在两个问题:基于3D建模的方法参数量较大难以训练而且全局或远距离上、下文信息的关联性不足;模型忽略局部区域细节特征使得分割结果边界模糊.为解决上述问题,本文提出了循环分层解耦卷积和最大滤波(recurrent hierarchical-decoupled convolution and maximum filtering,RHMF)的轻量网络实现三维脑肿瘤图像分割.该网络在特征提取阶段提出循环分层解耦卷积取代标准卷积,减少参数利用多时域的反馈信息建立全局上、下文信息关联.引入改进的多尺度策略对不同尺度下的多层次特征进行提取融合,提高网络的目标识别能力.在定位阶段做局部域细节处理,提出了最大滤波模块激活目标区域像素实现特征图的像素级定位,增强目标区域像素与其他区域像素的区别,进一步细化分割,解决边界模糊问题.在BraTS2020数据集上的实验结果表明,RHMF-Net在增强肿瘤区、整体肿瘤区和核心肿瘤区的平均Dice系数值分别为77.23%、90.01%和83.10%,参数量为0.42×106.

关键词：脑肿瘤分割循环卷积轻量级注意力机制多尺度

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丁字及十字交叉管廊纵向地震响应分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 21-30页

作者：李东桥严晓威梁建文赵华天津大学建筑工程学院天津300350 天津市建筑设计院天津300074

提出了丁字及十字交叉管廊纵向地震响应分析的一个改进广义反应位移法.该方法采用壳单元模拟管廊结构,以体现管廊横断面非对称形式的影响和地震作用下管廊交叉节点处的局部变形;采用非线性弹簧单元模拟预制企口接头,可反映管廊接头断面... 详细信息

提出了丁字及十字交叉管廊纵向地震响应分析的一个改进广义反应位移法.该方法采用壳单元模拟管廊结构,以体现管廊横断面非对称形式的影响和地震作用下管廊交叉节点处的局部变形;采用非线性弹簧单元模拟预制企口接头,可反映管廊接头断面的非对称形式以及预制接头的力学行为.在ABAQUS有限元平台构建了典型交叉管廊的三维壳-弹簧计算模型,采用直接刚度法求解场地地震动响应,研究了在设计地震动幅值和地震波入射角度等因素影响下,丁字及十字交叉管廊的内力及变形响应特征,并以直线形管廊的地震响应为基准,给出了两类交叉节点的影响范围及内力放大情况.结果表明,相较于直线形管廊,管廊交叉节点处的内力及变形响应均出现明显的增高,其中丁字交叉管廊的地震响应略大于十字交叉管廊.安评波小震作用下,丁字及十字交叉管廊的接头基本处于功能完好状态,中震和大震作用下超出规范限值,其中大震下达到8 mm左右,约为直线形管廊的8~9倍;两类交叉管廊的内力放大系数范围约为2~6.工程抗震设计中,可根据该结果对交叉管廊的地震响应进行初步评估.不同设计地震动幅值和地震波入射角度下,两类交叉节点对管廊地震响应的影响范围约为20~35倍预制管节段长度,在实际工程中应引起重视.相关研究结果可为交叉管廊工程的抗震设计提供参考.

关键词：交叉管廊预制管廊纵向地震响应分析改进广义反应位移法