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1,5-二氨基蒽醌(AAQ)复合材料用作锂离子电池新型正极材料的性能研究

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化学学报 2024年第6期82卷 589-595页

作者：王筑城刘磊朱梦媛孙悦赵晴丁玉寅陆继鑫王存国李奇贺爱华叶付臣青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室、山东省烯烃催化与聚合重点实验室青岛266042 中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123 亿恩科天润新能源材料(山东)有限公司枣庄277800

有机共轭小分子材料1,5-二氨基蒽醌(AAQ)作为锂离子电池的一种有机正极材料,由于其制备简便、理论比容量较高和循环性能比较稳定等优点,成为新能源电池材料的研究重点.然而,由于其本征材料导电性较差并在电解液中存在溶解等现象,影响了... 详细信息

有机共轭小分子材料1,5-二氨基蒽醌(AAQ)作为锂离子电池的一种有机正极材料,由于其制备简便、理论比容量较高和循环性能比较稳定等优点,成为新能源电池材料的研究重点.然而,由于其本征材料导电性较差并在电解液中存在溶解等现象,影响了其电化学性能,从而限制了其进一步的应用.本工作采用超声法将AAQ分散在金属有机骨架多孔材料(MOFs)-氮掺杂多孔碳(ZIF-8C)内,再通过高温熔融法制备了多孔碳骨架复合材料AAQ@ZIF-8C;并通过溶液聚合法,制备出了聚丙烯酸(PAA)和聚苯胺(PAN)有机结合的共混物(PAA-PAN);最后通过球磨法将上述材料混合,制备出AAQ@ZIF-8C/PAA-PAN复合电极材料,并通过红外光谱、扫描电子显微镜、电化学循环伏安法及交流阻抗法等对复合电极材料分别进行了结构表征、形貌分析及电化学性能测试. PAA-PAN与AAQ@ZIF-8C结合后,形成了导电互穿网络结构,既提高了电极活性材料AAQ的导电性,同时又抑制了AAQ在电解液中的溶解性;另外,具有多孔的ZIF-8C骨架材料有利于电解质离子的快速扩散和迁移,提高了电池的可逆容量.用该复合电极材料组装的锂离子电池,在0.1C库伦倍率下充放电,可逆容量达203mAh·g^(-1),接近其理论比容量225mAh·g^(-1),经过200次循环后,可逆容量仍达195 mAh·g^(-1),库仑效率达95%.

关键词： 1,5-二氨基蒽醌 ZIF-8C 金属有机骨架材料导电粘合剂锂离子电池

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碳质材料在镁基储氢材料中的应用

稀有金属 2024年第4期48卷 539-551页

作者：孙静陈硕吴震宋占龙王文龙山东大学能源与动力工程学院燃煤污染物减排国家工程实验室环境热工技术教育部工程研究中心山东省能源碳减排技术与资源化利用重点实验室山东济南250061 西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049

碳质材料因具有诸多优异的物理化学性质,在储氢研究领域受到广泛关注。综述了碳材料(石墨、石墨烯、碳纳米管)在镁基储氢材料中的应用现状与研究进展,讨论碳材料负载不同催化剂(活性金属、金属间化合物、过渡金属等)对镁基储氢材料性能... 详细信息

碳质材料因具有诸多优异的物理化学性质,在储氢研究领域受到广泛关注。综述了碳材料(石墨、石墨烯、碳纳米管)在镁基储氢材料中的应用现状与研究进展,讨论碳材料负载不同催化剂(活性金属、金属间化合物、过渡金属等)对镁基储氢材料性能(储氢容量、吸放氢动力学、反应活化能、循环稳定性等)的影响。在研究碳材料的催化机制时发现,碳材料在镁基储氢材料中不仅起到催化、助催化的作用,还能抑制晶粒团聚和生长。将碳材料应用于镁基金属氢化物时,两者的协同效应能使储氢体系表现出高活性;当碳材料负载催化剂时,还起到良好的分散剂的作用,有利于MgH2表面催化剂均匀分散,使储氢体系表现出高循环稳定性。可为储氢领域高性能材料的构建提供一种新的思路。

关键词：碳材料镁基储氢材料 MgH_(2) 动力学性能催化

基于OFDR的采动覆岩铰接结构回转角度及“三带”变形表征研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 63-73页

作者：刘奇刘相林曹广勇赵金海蒋长宝山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 重庆大学资源与安全学院重庆400044

为了研究陕北某矿采动覆岩结构的光纤应变表征方法,基于12217工作面工程地质条件,分析了OFDR(光频域反射技术)的应变监测原理,在采动覆岩运动状态分区和分布式光纤应变监测原理基础上,建立了水平光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度... 详细信息

为了研究陕北某矿采动覆岩结构的光纤应变表征方法,基于12217工作面工程地质条件,分析了OFDR(光频域反射技术)的应变监测原理,在采动覆岩运动状态分区和分布式光纤应变监测原理基础上,建立了水平光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学分析模型,推导出应变峰值宽度与岩层破断后所形成采动覆岩铰接结构回转角度的函数关系,定义了铰接结构回转临界角度的概念,提出了基于光纤应变特性和采动覆岩铰接结构回转角度的覆岩“三带”划分判据,并采用光纤应变表征方法对采动覆岩应变特征进行分析。结果表明:采动覆岩“三带”的不同变形程度与铰接结构回转角度的大小呈正比例关系,因此通过铰接结构回转角度划分“三带”范围是可行的;通过水平光纤应变峰值特性计算铰接结构回转角度,与二维物理相似模型试验的近景摄影测量角度相比,两者平均误差小于1°,验证了提出的光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学模型有效性。二维物理相似模型得到的垮落带高度和裂隙带高度与该工作面现场结果一致,与理论计算数值吻合,符合该矿实际情况。研究结果为分布式光纤监测技术表征采动覆岩变形特征的应用提供了新的研究思路。

关键词：采动覆岩光频域反射回转角度光纤应变采动“三带”

裂隙发育过程对采动裂隙椭抛带压实区的影响研究

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 25-35页

作者：刘奇笪雨欣曹广勇李青海赵金海蒋长宝山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 重庆大学资源与安全学院重庆400044

采空区瓦斯抽采的关键是了解工作面上覆岩层裂隙的演化过程。为了研究综采工作面覆岩采动压实区演化规律,高效进行煤矿采空区瓦斯抽采工作,以神东某矿区2207工作面为原型,通过物理相似模拟实验,利用自主研发的覆岩裂隙监测系统将图像进... 详细信息

采空区瓦斯抽采的关键是了解工作面上覆岩层裂隙的演化过程。为了研究综采工作面覆岩采动压实区演化规律,高效进行煤矿采空区瓦斯抽采工作,以神东某矿区2207工作面为原型,通过物理相似模拟实验,利用自主研发的覆岩裂隙监测系统将图像进行直方图均衡化增强和中值滤波去噪处理,获得二值化裂隙图像后利用分形理论定量描述裂隙率,对典型周期来压覆岩垮落裂隙率进行统计分析,建立了裂隙发育程度受工作面推进时间的时空函数和采动裂隙椭抛带压实区演变修正模型。结果表明:覆岩平均裂隙率变化符合DoseResp函数关系,裂隙的发育过程包括产生、扩展蔓延、压实闭合3个阶段,裂隙在产生、闭合这2个阶段发育速率较平缓,而在扩展阶段发育速率陡增。采空区上覆岩层裂隙场形成旧裂隙区、压实区和新裂隙区3个区域,裂隙发育周期的不同导致旧裂隙区与新裂隙区在发育状态、压实程度和空间形态上有着明显差异,这些差异导致了采空区覆岩非对称性下沉现象的发生。通过分析覆岩应力恢复与覆岩内部裂隙演变关系,进一步验证了采用DoseResp时间函数曲线可以很好的表现采空区上覆岩层裂隙异速演变特征。最后建立了考虑覆岩裂隙异速演变效应的采动裂隙椭抛带压实区修正模型,并结合现场工程实践,有效提高瓦斯抽取高位钻孔布置的准确性,为工作面的安全开采提供理论指导。

关键词：瓦斯抽采裂隙发育过程覆岩压实区物理相似模拟

采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1345-1357页

作者：刘奇牛家宝李青海赵金海訾建潇山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培有基地山东青岛266590 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 肥城矿业集团梁宝寺能源有限责任公司山东济宁272400

分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空... 详细信息

分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系。针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响,从而导致测试结果出现误差的问题,提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法。通过光纤-岩体耦合关系试验,得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系,并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量,分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数,为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑。研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征,利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型,结合峰值检测算法,得到关键层的位置分别为44、68、107 cm,以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35、68 cm,算法识别结果与理论计算数值吻合,符合神东某矿的实际情况。

关键词：采动覆岩导水裂隙关键层光纤传感耦合性

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微纳米气泡强化臭氧氧化降解含酚废水

化工进展 2024年第8期43卷 4614-4623页

作者：宋占龙汤涛潘蔚赵希强孙静毛岩鹏王文龙山东大学燃煤污染物减排国家工程实验室环境热工技术教育部工程研究中心山东省能源碳减排技术与资源化利用重点实验室山东济南250061

为了降解毒性强的含酚工业废水,本文将微纳米气泡与臭氧氧化法相结合,探究了处理温度、溶液pH、苯酚初始浓度和臭氧浓度对苯酚降解的影响。结果表明,相较于传统气泡,微纳米气泡破裂可诱导产生更多的·OH,弥补了臭氧传质效率低和氧化性... 详细信息

为了降解毒性强的含酚工业废水,本文将微纳米气泡与臭氧氧化法相结合,探究了处理温度、溶液pH、苯酚初始浓度和臭氧浓度对苯酚降解的影响。结果表明,相较于传统气泡,微纳米气泡破裂可诱导产生更多的·OH,弥补了臭氧传质效率低和氧化性不足等缺点,使反应体系的氧化还原电位明显提高,并在苯酚降解过程中起到主要作用;相比于臭氧氧化法,苯酚降解效果得到显著提升;提升臭氧浓度、溶液pH及降低苯酚初始浓度均可促进反应体系中生成更多的·OH,进而提升除酚率。通过气相色谱-质谱法(GC-MS)检测苯酚降解的中间产物,分析了苯酚降解的可能路径。总体而言,微纳米气泡结合臭氧氧化法是一种有潜力的除酚技术,研究结果对此技术在工业废水降解中的应用和推广具有指导意义。

关键词：废水微纳气泡臭氧氧化苯酚降解

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富氢燃料气预混湍流火焰结构特性研究

工程热物理学报 2024年第9期45卷 2822-2830页

作者：邹俊孙国震张扬张海吕俊复清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 山东科技大学土木工程与建筑学院青岛266590

本文研究了富氢燃料气受拉伸湍流火焰微元的高温区结构特性,并利用激光层析成像实验技术(Laser Tomographic Visualization,LTV),结合数值模拟方法,定量刻画了层流和湍流拉伸熄灭过程中高温区结构变化的现象。结果表明:不同出口流速下... 详细信息

本文研究了富氢燃料气受拉伸湍流火焰微元的高温区结构特性,并利用激光层析成像实验技术(Laser Tomographic Visualization,LTV),结合数值模拟方法,定量刻画了层流和湍流拉伸熄灭过程中高温区结构变化的现象。结果表明:不同出口流速下的火焰高温区厚度随着当量比增大而增大,出口流速增大,火焰受到拉伸作用增强,高温区厚度减小。层流火焰面相对而言更稳定,因此高温区的上下边界所在的位置和形状也相对变化小,湍流涡团则会破坏高温区结构,使得火焰高温边界出现剧烈波动和褶皱。湍流强度的增加使得火焰高温区厚度也增厚,对比强湍流条件下火焰高温区边界的变化规律以及喷嘴出口处的能谱分析结果,结果表明火焰进入了薄反应区(Thin Reaction Zone,TRZ)燃烧模式。

关键词：富氢燃料激光层析成像预混湍流火焰对冲火焰高温区厚度

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机器学习:海底矿产资源智能勘探的新途径

地学前缘 2024年第3期31卷 520-529页

作者：刘洋李三忠钟世华郭广慧刘嘉情牛警徽薛梓萌周建平董昊索艳慧中国海洋大学海洋地球科学学院深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心/海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237

海底蕴藏着丰富的关键矿产资源,是当前研究的热点,也是未来产业新领域。随着海洋探测技术的不断进步,海底矿产勘探的数据量和数据维数急剧增加,给数据处理与解释带来了巨大困难和挑战。面对海量数据,传统的数据解释与分析方法暴露出许... 详细信息

海底蕴藏着丰富的关键矿产资源,是当前研究的热点,也是未来产业新领域。随着海洋探测技术的不断进步,海底矿产勘探的数据量和数据维数急剧增加,给数据处理与解释带来了巨大困难和挑战。面对海量数据,传统的数据解释与分析方法暴露出许多问题。机器学习以其强大的自学能力,为无法解决或难以解决的问题提供了一系列智能分析决策方案,提高了数据分析的效率,是海底矿产资源智能勘探的新途径。近年来,机器学习在地球科学领域获得了广泛的关注和研究。为此,围绕机器学习技术应用于海底资源勘探技术,本文首先简要介绍了机器学习中经典的模型算法,然后详细阐述了机器学习在海底能源矿产和金属矿产两个方面的应用现状,最后总结了机器学习在海底矿产智能勘探领域的应用前景,指出了现有研究中存在的问题,提出了解决方案和未来的发展方向。

关键词：机器学习铁锰结核富钴结壳天然气水合物海底矿产

纤维素纳米晶体-琼脂糖-碳化钛复合水凝胶界面蒸发器的制备及在海水淡化和制浆废液处理中的应用

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复合材料学报 2024年

作者：王晓法陈嘉川王宝斌刘浩李俊超杨桂花齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室制浆造纸科学与技术教育部重点实验室

淡水资源短缺和能源危机已经严重影响到人类社会的可持续发展。因此，探寻人类及工业用水清洁脱盐技术成为研究热点。近年来利用太阳能进行水资源脱盐技术发展成为低成本生产清洁淡水的有效途径。本研究以纤维素纳米晶体（Cellulose nan... 详细信息

淡水资源短缺和能源危机已经严重影响到人类社会的可持续发展。因此，探寻人类及工业用水清洁脱盐技术成为研究热点。近年来利用太阳能进行水资源脱盐技术发展成为低成本生产清洁淡水的有效途径。本研究以纤维素纳米晶体（Cellulose nanocrystals）为原料，琼脂糖（Agarose）作为水凝胶自交联网络，制备纤维素纳米晶体-琼脂糖-碳化钛（MXene）(Ce-CAM)复合水凝胶界面蒸发器。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、流变仪对Ce-CAM复合水凝胶的物理化学性能进行分析表征，并对其在海水脱盐淡化和制浆废液净化处理方面的应用进行探究。结果表明，Ce-CAM复合水凝胶在250-2500 nm范围内的光吸收率为90%以上，在1 kW·m-2的光照强度下，其对3.5%氯化钠溶液和制浆废液的蒸发速率分别为1.44 kg·m-2·h-1、1.42 kg·m-2·h-1，且对Na+、Mg2+、K+、Ca2+四种离子去除率大于99.9%。其BOD、COD去除率分别可达到99.48%、99.53%。本研究可为基于水凝胶界面蒸发用于海水淡化和制浆废液净化处理提供了潜在的应用前景。

关键词：水凝胶纤维素纳米晶体界面蒸发器海水淡化制浆废液净化