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超亲水-水下超疏油ZnCo_(2)O_(4)-不锈钢的制备及油水分离性能研究

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表面技术 2024年第16期53卷 198-207页

作者：张跃忠沈静张少华武鹏鹏刘宝胜太原科技大学太原030024

目的通过简易的方法制备耐久性的油水分离材料。方法采用水热-退火方法在不锈钢网(SSM)基底上制备了ZnCo_(2)O_(4)纳米针状阵列(ZnCo_(2)O_(4)-SSM)。利用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱和接触角测量仪... 详细信息

目的通过简易的方法制备耐久性的油水分离材料。方法采用水热-退火方法在不锈钢网(SSM)基底上制备了ZnCo_(2)O_(4)纳米针状阵列(ZnCo_(2)O_(4)-SSM)。利用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱和接触角测量仪对油水分离材料的表面形貌、组分和表面润湿性进行了表征和研究。结果ZnCo_(2)O_(4)-SSM空气中水的接触角为0°,水下油的接触角≥155°,显示了超亲水-水下超疏油的特殊润湿性。ZnCo_(2)O_(4)-SSM呈现出优异的抗油污性能和重力驱动油水分离性能。对油-水混合物的分离效率大于99.8%,通量为3861~6114 L/(m^(2)·h),对水包油乳液的分离效率大于99.5%,通量为231~322 L/(m^(2)·h)。ZnCo_(2)O_(4)-SSM具有循环使用稳定性,在连续分离煤油-水混合物30次后,分离效率仍然能够达到99.8%以上。更重要的是,ZnCo_(2)O_(4)-SSM显示了优秀的长期稳定性、机械耐久性和强腐蚀环境耐久性(强酸,pH=1;强碱,pH=14;高盐,3.5%(质量分数)NaCl溶液)。结论ZnCo_(2)O_(4)-SSM以不锈钢网为载体,弥补了机械强度差的缺点。ZnCo_(2)O_(4)-SSM以高化学稳定的ZnCo_(2)O_(4)作为微纳米结构,提高了分离材料的耐久性。因此,ZnCo_(2)O_(4)-SSM制备方法简单,在工业含油污水的分离中具有很好的潜在应用前景。

关键词：油水分离不锈钢网 ZnCo_(2)O_(4) 耐久性润湿性

能带优化和载流子调控改善SnTe的热电性能

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无机材料学报 2024年第3期39卷 306-312页

作者：陈浩樊文浩安德成陈少平太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学物理学院太原030024 太原理工大学化学学院太原030024

作为ⅣA族碲化物,SnTe具有与PbTe相同的晶体结构和相似的双价带结构,是一种非常有前途的热电材料,但高温软化和低温热电性能差等问题阻碍了其进一步推广应用。因此,提升SnTe的平均热电优值,拓宽服役区间,有重要的研究意义。能带工程和... 详细信息

作为ⅣA族碲化物,SnTe具有与PbTe相同的晶体结构和相似的双价带结构,是一种非常有前途的热电材料,但高温软化和低温热电性能差等问题阻碍了其进一步推广应用。因此,提升SnTe的平均热电优值,拓宽服役区间,有重要的研究意义。能带工程和晶格工程可同时优化功率因子和晶格热导率,提升SnTe的热电性能。本研究采用MgSe合金化策略,通过熔炼和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了一系列Sn1-yPbyTe-x%MgSe(0.01≤y≤0.05,0≤x≤6)样品。研究发现,合金化MgSe可增大能带带隙,有效抑制本征SnTe在高温段的双极扩散,使高温Seebeck系数得到提升,同时声子散射降低了体系晶格热导率,使高温热电性能(873 K)提升了100%;掺杂Pb元素可有效调制载流子浓度抑制电子热导率,从而提升SnTe平均热电性能。其中,Sn0.96Pb0.04Te-4%MgSe样品在873 K的ZT为1.5,423~873 K的平均ZT达到0.8,得到了比文献更优异的结果。

关键词：热电材料载流子调制合金化能带工程 SnTe

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基于Rényi-α熵的参数化纠缠度量

物理学报 2024年第4期73卷 37-46页

作者：戴伟鹏贺衎侯晋川太原理工大学数学学院太原030024

与各种非参数化纠缠度量相比,参数化纠缠度量显示了其优越性.并发纠缠被广泛用于描述量子实验中的纠缠.作为一种纠缠度量,它与特定Rényi-α熵有关.本文提出了一种基于Rényi-α熵的参数化两体纠缠度量,命名为α-对数并发纠缠.与现有的... 详细信息

与各种非参数化纠缠度量相比,参数化纠缠度量显示了其优越性.并发纠缠被广泛用于描述量子实验中的纠缠.作为一种纠缠度量,它与特定Rényi-α熵有关.本文提出了一种基于Rényi-α熵的参数化两体纠缠度量,命名为α-对数并发纠缠.与现有的参数化度量不同,首先定义了纯态的度量,然后推广到混合态.进一步验证了α-对数并发纠缠满足纠缠度量3个条件.展示了对纯态的度量是容易计算的,然而对于混合态,解析计算只适用于特殊的双量子位态或特殊的高维混合态.因此,本文致力于建立一般两体态α-对数并发纠缠的一个下界.令人惊讶的是,这个下界是这个混合态的正部分转置判据和重排判据的函数.这表明了3种纠缠度量之间的联系.有趣的是,下界依赖于与具体态相关的熵参数.这样我们可以选择适当的参数α,使得Gα(ρ)≫0用于特定态ρ的实验纠缠检测.此外,计算了isotropic态的α-对数并发纠缠的表达式,并给出了d=2时isotropic态的解析表达式.最后,讨论了α-对数并发纠缠的的单配性.建立了两个量子比特系统中并发纠缠和α-对数并发纠缠之间的函数关系,然后得到了该函数的一些有用性质,并结合Coffman-Kundu-Wootters(CKW)不等式,建立了关于α-对数并发纠缠的单配性不等式.最终证明了单配性不等式对于α-对数并发纠缠是成立的.

关键词：参数化度量 Rényi-α熵纠缠度量并发纠缠

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哈密顿量宇称-时间对称性的刻画

物理学报 2024年第4期73卷 27-36页

作者：张慧洁贺衎太原理工大学数学学院太原030024

宇称-时间(PT)对称性理论描述了具有实能级的非厄密特哈密顿量,在量子物理学和量子信息科学中起着重要作用,是量子力学中活跃且重要的主题.研究者们对如何描述哈密顿量的PT对称性的问题给予了高度关注.本文基于PT对称理论和哈密顿量归... 详细信息

宇称-时间(PT)对称性理论描述了具有实能级的非厄密特哈密顿量,在量子物理学和量子信息科学中起着重要作用,是量子力学中活跃且重要的主题.研究者们对如何描述哈密顿量的PT对称性的问题给予了高度关注.本文基于PT对称理论和哈密顿量归一化特征函数,提出了算子F的定义.然后,在找到算子CPT和算子F的对易子和反对易子的特性后,给出了刻画了无量纲情况下哈密顿量的PT对称性的第一种方法.进一步研究发现,该方法还可以量化哈密顿量在无量纲情况下的PT对称性.此外,提出了另一种基于哈密顿量特征值实部和虚部来描述哈密顿量PT对称性的方法,该方法仅用于判断哈密顿量是否具有PT对称性.

关键词：哈密顿量 PT对称性对易子归一化特征函数

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光催化固氮催化剂性能提升策略分析

化学进展 2024年第6期36卷 939-948页

作者：郭丽君杨红邵圣娟刘音圻刘建新太原工业学院化学与化工系太原030008 太原理工大学化学工程与技术学院太原030024

光催化固氮以太阳能作驱动力,常温常压下利用N_(2)和H_(2)O直接产生NH_(3),工艺零碳排放,是极具前景的人工固氮方式之一,近年来受到研究者们的广泛关注。受限于N_(2)难活化、光生载流子利用率低及太阳光利用率低等因素制约,产氨效率依... 详细信息

光催化固氮以太阳能作驱动力,常温常压下利用N_(2)和H_(2)O直接产生NH_(3),工艺零碳排放,是极具前景的人工固氮方式之一,近年来受到研究者们的广泛关注。受限于N_(2)难活化、光生载流子利用率低及太阳光利用率低等因素制约,产氨效率依然不高,因此提升产氨效率是光催化固氮领域的研究重点。从N_(2)吸附活化、载流子分离与迁移、表面反应三个重要过程出发,通过对催化剂进行合理改性,在温和条件下促进N_(2)的活化和转化,并高效产生NH_(3)是极具前景的。因此本文主要从光催化剂改性方面进行研究,从N_(2)分子吸附和活化能力、光生电子的转移能力和光利用等性能提升方面对产氨效率的影响进行概述,对近几年在此方面的研究进行分析,最后对光催化固氮催化剂的改性策略进行总结。

关键词：光催化固氮光催化剂活性位点光生电子转移能力形貌调控

Te基热电器件反常界面层生长行为及界面稳定性研究

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无机材料学报 2024年第8期39卷 903-910,I0004-I0007页

作者：苗鑫闫世强韦金豆吴超樊文浩陈少平太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学物理学院太原030024

单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一... 详细信息

单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一种宽相场Ni-Te合金阻挡层NiTe_(2-m)(NixTe(x=0.500~0.908))。结果表明,当x=0.500时,Ni_(0.5)Te/Te_(0.985)Sb_(0.015)/Ni_(0.5)Te器件的界面处无任何反应层及微观缺陷,ρ_(c)小于10μΩ·cm^(2),η在180K温差(热端温度473K)时达到了理论值的75%。同时,界面具有良好的热稳定性,在473K老化期间,界面微观组织、ρ_(c)以及η无明显变化。当x>0.500时,界面反应层厚度随x增大而逐渐减小,即主导界面反应层生长行为的因素并非常规的界面反应能及浓度梯度等热力学因素。进一步分析表明,反常生长源于动力学因素中的“原子空位”对反应层生成的迟滞作用。

关键词： Te 热电器件扩散动力学阻挡层热稳定性

具有磁弛豫和荧光性能的氮氧自由基-稀土离子环形双核

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无机化学学报 2024年第5期40卷 972-978页

作者：李弘道张胜健董红梅太原工业学院化学与化工系太原030008

选用手性氮氧自由基与稀土离子反应,成功组装了2例2p-4f异自旋内消旋配合物[Ln(hfac)3((R)-MePP-Ph-NIT)]2,其中Ln=Eu(1)、Dy(2),hfac=六氟乙酰丙酮,(R)-MePP-Ph-NIT=2-(4-((R)-tert-butyl-2-methylpiperazine-1-carboxylate)phenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide。在配合物中,氮氧自由基配体连接2个稀土离子形成环形双核结构。配合物1展现出铕离子的特征荧光。在配合物2中,磁弛豫相关的频率依赖的虚部信号说明了其单分子磁体的特性。

关键词：氮氧自由基单分子磁体稀土离子 2p-4f异自旋

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团聚物与凸起结构柔性振动筛板碰撞解聚特性

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 530-537,620,621页

作者：牛雪梅唐建张志宏熊晓燕太原科技大学机械工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

为了促进潮湿细粒煤团聚物的解聚,提出将凸起结构筛板用于物料的筛分。首先,采用挤压壁面法构建了潮湿细粒团聚物模型,仿真分析了团聚物在不同筛板上的碰撞解聚过程及解聚程度;其次,通过单因素和响应面分析法研究了凸起结构参数对团聚... 详细信息

为了促进潮湿细粒煤团聚物的解聚,提出将凸起结构筛板用于物料的筛分。首先,采用挤压壁面法构建了潮湿细粒团聚物模型,仿真分析了团聚物在不同筛板上的碰撞解聚过程及解聚程度;其次,通过单因素和响应面分析法研究了凸起结构参数对团聚物碰撞解聚程度的影响性能,对凸起结构参数进行了优化;最后,通过筛分试验对比了物料在普通筛板和凸起结构筛板的解聚性能。结果表明:凸起结构能提高潮湿细粒团聚物的解聚程度,其参数对团聚物的解聚性能有显著影响;平均垂直应力σyy、液桥断裂百分比DR、平均偏心距离Ad和膨胀速度Ue随凸起结构下底a、上底b的增加呈非单调变化,与高h的变化呈正比;响应面分析得到凸起结构各参数对解聚程度的影响显著性依次为h>b/a>a;通过对凸起结构参数优化,团聚物的解聚程度最高可提升13.4%。

关键词：潮湿细粒团聚物碰撞解聚凸起结构筛板离散元仿真响应面分析

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冷/温混合贮备系统最优切换及视情维修决策

控制与决策 2024年第6期39卷 2069-2078页

作者：张晓红陶倩倩杨天祥何于港甘婕太原科技大学工业与系统工程研究所太原030024 太原科技大学经济与管理学院太原030024

针对周期性切换冷/温混合贮备系统,研究其最优切换以及视情维修决策,在系统劣化建模的基础上,分析系统结构和切换式运行维修特性,制定基于周期切换和检测的离线视情维修策略.首先,通过分析系统运行与备用设备交替使用、维修过程中的状... 详细信息

针对周期性切换冷/温混合贮备系统,研究其最优切换以及视情维修决策,在系统劣化建模的基础上,分析系统结构和切换式运行维修特性,制定基于周期切换和检测的离线视情维修策略.首先,通过分析系统运行与备用设备交替使用、维修过程中的状态转移特性,推导各检测周期时刻系统状态概率分布模型以及各维修活动的概率;然后,以系统有限时间范围内平均费用率最小为目标建立解析优化模型,以决策最优切换周期和维护阈值,并采用遗传算法对模型进行求解;最后,以汽轮发电机定子冷却水泵系统为对象验证策略和模型的正确性和有效性,并对参数进行灵敏度分析.实验结果表明,所提出离线视情维修策略能够有效地降低系统的维修成本.

关键词：贮备系统最优切换视情维修冷/温混合贮备最优决策