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Cu掺杂及缺陷共存对ZnO光催化影响的理论研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 24-32页

作者：张海峰赵晋忠伊思静卢士香山西农业大学基础部太谷030801 北京理工大学化学与化工学院北京100081

采用密度泛函理论研究了Cu掺杂及缺陷共存对ZnO光催化性能的影响.计算时考虑了富O和贫O两种掺杂条件.研究结果表明富O条件有利于Cu的掺杂,贫O条件则产生抑制作用.当Cu掺杂浓度较低时,不论在何种掺杂条件下,Cu的主要掺杂方式均为Cu_(Zn)... 详细信息

采用密度泛函理论研究了Cu掺杂及缺陷共存对ZnO光催化性能的影响.计算时考虑了富O和贫O两种掺杂条件.研究结果表明富O条件有利于Cu的掺杂,贫O条件则产生抑制作用.当Cu掺杂浓度较低时,不论在何种掺杂条件下,Cu的主要掺杂方式均为Cu_(Zn)型.当Cu掺杂浓度较高时,富O条件下以Cu_(Zn)-Cu_(Zn)型掺杂方式为主,贫O条件下Cu_(Zn)-Cu_(Zn)和Cu_(Zn)-Cui这两种掺杂方式都有可能出现.富O条件下Cu掺杂会促进V_(Zn)和O_(i)缺陷的产生,且引入的V_(Zn)和O_(i)缺陷趋向于距离Cu原子最近.Cu掺杂可有效降低ZnO的带隙宽度,且随着掺杂浓度的增加,相应模型的带隙宽度会继续降低.V_(Zn)、O_(i)和V_(O)缺陷共存使相应模型的带隙宽度有所增加.Cu掺杂及V_(Zn)、O_(i)、V_(O)缺陷共存使模型对可见光发生响应,扩展了模型对太阳光的吸收范围.对于Cu掺杂模型,富O条件下Cu_(Zn)-Cu_(Zn)是有利的光催化模型.对于缺陷共存模型,富O条件下Cu_(Zn)-Cu_(Zn)-V_(Zn)是有利的光催化模型,其次是Cu_(Zn)-V_(Zn)和Cu_(Zn)-O_(i),贫O条件下Cu_(Zn)-V_(O)是有利的光催化模型.

关键词： ZnO Cu掺杂缺陷共存密度泛函理论光催化

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总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析

舰船科学技术 2023年第7期45卷 22-25页

作者：车金枝山西应用科技学院建工学院山西太原030062

船舶航行安全是航海领域重点关注的问题之一,船体的总纵弯矩数值在不同情况下会发生变化,研究船体结构极限承载力是船舶安全航行的关键,为此提出总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析方法。该方法利用有限元软件建立船体结构模型,计... 详细信息

船舶航行安全是航海领域重点关注的问题之一,船体的总纵弯矩数值在不同情况下会发生变化,研究船体结构极限承载力是船舶安全航行的关键,为此提出总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析方法。该方法利用有限元软件建立船体结构模型,计算船体结构总纵弯矩,以此为基础分别从船体梁结构挠度极限承载力和船体剖面平衡角度,计算结构极限承载力,并在有限元环境下展开多角度分析。结果表明,该方法可有效构建船体结构有限元模型,并有效分析船体结构不同总纵弯矩情况下,船体结构挠度极限承载力和中截面结构极限承载力分布情况,应用效果较为显著。

关键词：总纵弯矩船体结构极限承载力弯曲变形有限元平衡方程

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InSe单层中点缺陷的第一性原理研究

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 167-173页

作者：何诗颖谢瑞恬刘娟邹代峰赵宇清许英廖雨洁湖南科技大学物理与电子科学学院湘潭411201 智能传感器与新型传感器材料湖南省重点实验室湘潭411201 山西大学化学化工学院太原030006 武汉大学动力与机械学院武汉430072

InSe是Ⅲ-Ⅵ族化合物中的主要成员,由于其具有优异的电学性能,在太阳能电池、固体电池组等领域受到广泛的关注.光电材料及器件的优良特性由电子结构决定,而Ⅲ-Ⅵ族化合物中的点缺陷对电子结构具有重要的调控,且单层InSe中点缺陷的Perdew... 详细信息

InSe是Ⅲ-Ⅵ族化合物中的主要成员,由于其具有优异的电学性能,在太阳能电池、固体电池组等领域受到广泛的关注.光电材料及器件的优良特性由电子结构决定,而Ⅲ-Ⅵ族化合物中的点缺陷对电子结构具有重要的调控,且单层InSe中点缺陷的Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE)对比研究尚且缺乏.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层InSe的硒空位、铟空位、溴替代硒、硫替代硒、碲替代硒、镓替代铟、锡替代铟和铊替代铟的缺陷形成能和稳定性进行了研究.结果表明:在缺铟和富铟条件下,硫替代硒和镓替代铟的缺陷形成能低且可以有效的降低体系总能,提高体系的稳定性.溴替代硒具有较小的缺陷形成能,但较大的体系总能表明溴替代硒的缺陷体系不稳定.在缺铟条件下易形成铊替代铟缺陷;在富铟条件下易形成碲替代硒缺陷.上述研究结果有助于理解点缺陷对Ⅲ-Ⅵ族化合物稳定性的影响,同时也为未来实验上设计基于InSe的高效的光电子器件提供理论依据.

关键词：单层InSe 稳定性形成能点缺陷

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特丁基对苯二酚的密度泛函理论计算及红外光谱分析

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 33-40页

作者：张竺立逯美红高鹏慧王志军长治学院物理系山西046011

特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone,TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂,可以被用来延长食物的保质期,但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点,因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的研究... 详细信息

特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone,TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂,可以被用来延长食物的保质期,但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点,因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的研究方法可以为TBHQ的检测提供理论依据和参考.理论上,基于密度泛函理论DFT(RB3LYP)的三参数混合方法以及6-31G(d,p)和6-311++G(d,p)基组对TBHQ分子空间结构进行优化,给出了TBHQ的键长、键角和二面角等空间结构参数值,确定该分子空间构型为非平面结构.采Multiwfn和VMD程序计算并分析TBHQ分子的前线轨道和静电势,预测了该分子的反应活性位点,得出苯环和酚羟基的反应活性最强.TBHQ分子静电势最小值位于酚羟基的O原子附近,最大值位于酚羟基的H原子附近.亲电试剂和亲核试剂通过静电作用将与酚羟基发生作用.实验上,利用傅里叶变换红外光谱仪对TBHQ分子进行检测,然后在优化结构的基础上计算TBHQ分子的理论红外光谱.将得到的理论红外光谱与实验采集的数据进行对比,呈现出较好的一致性.理论计算结果可见TBHQ分子在0-2000 cm^(-1)和2000-4000 cm^(-1)范围两个区域有明显的红外活性,前者主要是指纹区的振动,后者是官能团的振动;从计算结果还可以明显看出943.9 cm^(-1)为叔丁基C-C伸缩振动以及C-H面外弯曲振动.由于-OH极性基团的取代,在1278.3 cm^(-1)、1307.1 cm^(-1)、1439.1 cm^(-1)、1587.5 cm^(-1)处出现了较强的骨架振动吸收峰和酚羟基-OH面内弯曲振动模式.这些均可作为TBHQ分子的特征峰.这为理解TBHQ的作用机理提供了重要信息,也为食品添加剂的检测研究提供了理论依据.

关键词：特丁基对苯二酚红外光谱密度泛函理论静电势前线分子轨道

不同因素对石拱桥基础局部冲刷影响的试验分析

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山西建筑 2025年第3期 125-129+198页

作者：王国翎胡扬阳孙明湖南科技学院土木与环境工程学院

为了研究不同因素对古代石拱桥——步瀛桥基础局部冲刷的影响，对桥梁所在河流的水文条件进行了分析，从布置不同形状的墩前牺牲桩进行了论述，提出了三角形、矩形、圆形牺牲桩与步瀛桥基础加固前后桥墩周围冲刷坑变化情况的对照试验方... 详细信息

为了研究不同因素对古代石拱桥——步瀛桥基础局部冲刷的影响，对桥梁所在河流的水文条件进行了分析，从布置不同形状的墩前牺牲桩进行了论述，提出了三角形、矩形、圆形牺牲桩与步瀛桥基础加固前后桥墩周围冲刷坑变化情况的对照试验方法，在洪水条件下进行了布置三角形墩前牺牲桩不同间距的冲刷试验研究，结果表明在步瀛桥模型的上游放置试样牺牲桩，用于改变流场，降低水流对桥墩的侵蚀力，达到了降低桥墩基础局部冲刷的效果，有效降低了冲刷坑的深度，减少了冲刷深度达到平衡条件所需的时间，解决了洪水冲刷对古桥的主要威胁。

关键词：局部冲刷牺牲桩桥墩基础冲刷深度

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斜拉索基于MR阻尼器的神经网络半主动控制

工程力学 2010年第1期27卷 183-187页

作者：肖志荣孙炳楠浙江科技学院建工学院浙江杭州310023 浙江大学建工学院浙江杭州310027

该文利用神经网络强大的学习和非线性拟合能力模拟了MR阻尼器的逆动力性能。为了提高神经网络的计算性及泛化性,采用了Levenberg-Marquardt算法与贝叶斯正规化法相结合的方法。与此同时,利用MR阻尼器的神经网络逆模型,提出了一种新的斜... 详细信息

该文利用神经网络强大的学习和非线性拟合能力模拟了MR阻尼器的逆动力性能。为了提高神经网络的计算性及泛化性,采用了Levenberg-Marquardt算法与贝叶斯正规化法相结合的方法。与此同时,利用MR阻尼器的神经网络逆模型,提出了一种新的斜拉索神经网络半主动控制策略。为验证所提控制方法的有效性,针对典型算例进行了数值分析,并将其与LQR主动控制方法进行了比较。得出结论:所提神经网络半主动控制方法是有效的,与LQR主动控制效果相比,效果略差,但相差不大。

关键词：半主动控制:神经网络:Levenberg-Marquardt算法斜拉索 MR阻尼器

单原子Pt负载在锐钛矿(001)表面的电光学特性研究

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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 43-50页

作者：靳帆赵志超运城学院应用化学系运城044000 运城学院科研产业部运城044000

基于第一性原理的多体格林函数理论方法,系统探究了锐钛矿TiO_(2)(001)表面负载Pt单原子催化剂的电子结构和光学性质,考虑Pt在完美表面和缺陷表面(O空位)两种基底上的负载.结果发现,Pt会在TiO_(2)禁带中间、价带和导带边缘引入新能级,... 详细信息

基于第一性原理的多体格林函数理论方法,系统探究了锐钛矿TiO_(2)(001)表面负载Pt单原子催化剂的电子结构和光学性质,考虑Pt在完美表面和缺陷表面(O空位)两种基底上的负载.结果发现,Pt会在TiO_(2)禁带中间、价带和导带边缘引入新能级,但不同基底负载的Pt单原子催化剂存在不同的带隙特性.Pt的负载会引起体系光学吸收红移,增大光学吸收范围,延伸光吸收至可见光甚至是红外区域,提升可见光活化的可能性,同时改善体系的激子束缚能,有利于空穴与电子有效分离,这可能是Pt负载后光催化性能提升的原因之一.然而,若在可见光或低能量紫外光激发后,分离的电子与空穴没有及时参与反应,体系衰变回最低激发态,此时极大的激子束缚能可能会加速电子与空穴重组,不利于表面催化反应的进行.负载在O空位的催化剂最低激发态的激子束缚能比完美表面小,重组速率慢.计算结果能够为理解单原子催化剂结构-性能关系提供一些见解.

关键词：二氧化钛 Pt单原子催化剂多体格林函数理论电子结构光吸收

交旅融合背景下城市快进慢游体系的规划与研讨

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山西建筑 2025年第1期51卷 12-17页

作者：沈菲扬苏一航王国银季朱舜陈玲玲金陵科技学院人文学院江苏南京210038

交旅融合是交通运输和旅游服务结合形成的一种新型产业模式,推动传统交通由单一通达功能向游憩、文化、经济、生态和社会等多功能转型突破。以南京市主城区为研究对象,在分析研究区交旅融合发展的基础上,构建域外快进、域内慢游的“快... 详细信息

交旅融合是交通运输和旅游服务结合形成的一种新型产业模式,推动传统交通由单一通达功能向游憩、文化、经济、生态和社会等多功能转型突破。以南京市主城区为研究对象,在分析研究区交旅融合发展的基础上,构建域外快进、域内慢游的“快进慢游”城市交旅融合发展体系,对促进城市旅游业和交通业高质量发展均具有重要的理论与现实意义。

关键词：交旅融合快进慢游体系慢行绿色廊道城市圈交通网络

基于山西老陈醋传统工艺固态发酵体系时空异质性分析解析主要风味物质形成规律

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食品科学 2025年第2期46卷 164-170页

作者：申瑾周景丽郎繁繁闫裕峰王利夏瑶瑶李杰张峰王晨苑郑宇食醋发酵科学与工程山西省重点实验室山西太原030400 山西紫林醋业股份有限公司山西太原030040 天津市微生物代谢与发酵过程控制技术工程中心天津300457 天津科技大学生物工程学院天津300457

以山西老陈醋固态发酵过程为研究对象,采用宏基因组学和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术,分别对不同空间发酵过程的醋醅理化特征、风味物质和微生物群落组成进行分析。结果表明:不同空间位置醋醅的水分、温度均具有显著性差异,发... 详细信息

以山西老陈醋固态发酵过程为研究对象,采用宏基因组学和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术,分别对不同空间发酵过程的醋醅理化特征、风味物质和微生物群落组成进行分析。结果表明:不同空间位置醋醅的水分、温度均具有显著性差异,发酵过程共检测到93种挥发性风味物质,总挥发性物质含量依次为上层>中层>下层。上、中、下层总酸均与Proteus、Salinicoccus、Staphylococcus、Klebsiella显著负相关(P山西老陈醋发酵特性,阐明了风味物质形成规律,有助于全面阐明山西老陈醋酿造机理。

关键词：醋醅宏基因组学微生物理化因子挥发性风味相关性分析