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旋翼无人机载差分光学吸收二维探测系统的研究及应用

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物理学报 2024年第18期73卷 78-87页

作者：叶凡李素文牟福生王松王志多汤玉洁雒静淮北师范大学污染物敏感材料与环境修复安徽省重点实验室淮北235000

针对机载探测系统的小型化、多角度、多高度、快速同时获取大气多污染物的技术需求,研制了一套融合多传感实现不同高度和不同方位角的轻量化、低成本的小型差分光学吸收二维机载观测系统,并将其搭建于旋翼无人机平台上应用于大气环境污... 详细信息

针对机载探测系统的小型化、多角度、多高度、快速同时获取大气多污染物的技术需求,研制了一套融合多传感实现不同高度和不同方位角的轻量化、低成本的小型差分光学吸收二维机载观测系统,并将其搭建于旋翼无人机平台上应用于大气环境污染物的观测.本文详细介绍了研制的旋翼无人机平台和机载差分光学吸收系统构成,开展了系统稳定性研究,机载设备偏航角、翻滚角以及俯仰角的角度偏差均值分别为0.07°,-0.13°,-0.12°,满足监测稳定性要求.将机载系统与商用地基差分光学吸收系统进行比对观测实验,比对结果显示二者监测数据相关系数均大于0.92.最后利用该机载系统开展外场飞行实验,机载差分系统分别飞行距离水平面至30,60,90 m高度进行观测,观测时仰角设置为0°,方位角从0°到360°每隔30°进行一次测量,获得了不同方位角以及不同高度下的NO_(2),SO_(2),HCHO浓度分布信息.研究结果表明该研发系统满足大气多污染物同时快速多角度多高度的探测技术需求.

关键词：机载探测系统旋翼无人机二维差分光学吸收多维度

双聚合物Cd_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)/Zn_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)S型异质结增强光催化产氢性能

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 157-167页

作者：杨婷婷汪静王中辽张金锋代凯淮北师范大学绿色和精准合成化学及应用教育部重点实验室污染物敏感材料与环境修复安徽省重点实验室安徽省智能计算与应用重点实验室安徽省铝材料工业共性技术研究中心安徽淮北235000

利用光催化剂将太阳能转化为化学能,以应对当今社会所面临的环境污染和能源挑战,是一种极具发展潜力的策略.因此,研发高效光催化剂成为当务之急.在众多光催化剂中,金属硫化物受到广泛关注.其中,CdS因其出色的产氢性能而被视为一种具有... 详细信息

利用光催化剂将太阳能转化为化学能,以应对当今社会所面临的环境污染和能源挑战,是一种极具发展潜力的策略.因此,研发高效光催化剂成为当务之急.在众多光催化剂中,金属硫化物受到广泛关注.其中,CdS因其出色的产氢性能而被视为一种具有前景的光催化剂,并备受关注.然而,CdS易发生光腐蚀,导致S2‒阴离子容易被产生的空穴氧化,从而影响了其光化学稳定性,限制了其应用.为解决上述问题,本课题组尝试用(C_(3)N_(3)S_(3))_(3)‒代替S2‒合成了不易受光腐蚀且相对稳定的聚合物Cd_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)(CdTMT),CdTMT是一种对可见光有良好响应的大分子配位聚合物,在光催化制氢方面表现出较好的催化性能.本文以八面体CdTMT为基底,通过生长棒状Zn_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)(ZnTMT),利用简便的一步原位水热法制备了不同比例的CdTMT/ZnTMT S型异质结光催化剂.通过X射线衍射、扫描电镜以及透射电镜对样品的晶体结构、微观形貌以及组成元素进行了表征,并利用X射线光电子能谱、开尔文探针力显微镜和电子顺磁共振等技术对复合材料的电子传输行为进行了详细分析.结果表明,在黑暗状态下,电子由CdTMT转移到ZnTMT,当光照时电子由ZnTMT转移到CdTMT,证实了CdTMT/ZnTMT S型异质结的成功构建.同时,拉曼光谱证明了三嗪环的存在.此外,考察了纯样品和复合材料的光催化析氢性能.结果表明,在光照下S型CdTMT/ZnTMT异质结的光催化析氢效率相较于单一催化剂ZnTMT与CdTMT有显著提升,最高达到45.24 mmol·g^(‒1)·h^(‒1),分别是ZnTMT和CdTMT的215.43倍和1.76倍.CdTMT/ZnTMT S型异质结的内建电场、能带弯曲和库仑力以及π共轭轨道之间存在协同作用,不仅保留了CdTMT导带上电子与ZnTMT价带上空穴的强氧化还原能力,而且通过重新配置氧化还原活性较低的光生电子和空穴,实现了更高的电子-空穴分离效率,从而增强了复合材料的光催化活性.上述结果与表征和密度泛函理论计算结果一致.鉴于聚合物体系在自然环境中的无序性,研究聚合物的电子传递机制仍具有一定的挑战性.本文通过成功构建双聚合物S型异质结,在显著优化光催化剂性能的同时,也为设计聚合物电子转移机制和优化聚合物光催化剂性能提供了新思路.

关键词： S型异质结光催化析氢电荷转移 ZnTMT CdTMT

耦合甘油高选择性转化为甲酸盐与制氢的酸碱双电解液流动电解器

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物理化学学报 2024年第5期40卷 33-36页

作者：冯辛郭可鑫贾春光刘博文次素琴陈俊翔温珍海南昌航空大学江西省持久性污染物控制与资源循环重点实验室南昌330063 中国科学院福建物质结构研究所中科院功能纳米结构设计与组装重点实验室福建省纳米材料重点实验室福州350002

氢气因其高能量密度、可持续性和燃烧后无污染等优点,被认为是取代传统化石燃料的最具前途的新兴能源载体之一。其中,电解水制氢技术因为其高效和绿色的特性而备受关注。然而电解水制氢过程通常受到阳极析氧反应(Oxygen Evolution React... 详细信息

氢气因其高能量密度、可持续性和燃烧后无污染等优点,被认为是取代传统化石燃料的最具前途的新兴能源载体之一。其中,电解水制氢技术因为其高效和绿色的特性而备受关注。然而电解水制氢过程通常受到阳极析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)的限制,因此这种方法的大规模应用面临重大挑战。克服这一难题的一个有前途的解决方法是在阳极上使用电催化甘油氧化反应(Glycerol Oxidation Reaction,GOR)代替OER,这种替代反应可以实现节能降耗的同时提高电解水制氢的效率,进一步推动氢气作为清洁能源的发展。然而,这一目标的实现需要高效、低成本且高选择性的GOR电催化剂。在这篇文章中,我们报告了一种新型的酸碱双电解质流电解器(AADEF-electrolyzer),用于在碱性阳极GOR耦合酸性阴极析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)。我们通过一种简单的水热煅烧方法制备了一种在镍泡沫(NF)上原位生长的自支撑的NiCo_(2)O_(4)纳米针电极材料(NiCo_(2)O_(4)/NF)。该电极在GOR中表现出优异的电催化性能,在低电位下实现了高的电解电流密度,对甲酸盐的生产表现出优异的选择性,法拉第效率超过85%。密度泛函理论计算表明,NiCo_(2)O_(4)对GOR具有较低的反应能垒,Ni的存在有利于降低Co的电子态密度,从而实现NiCo_(2)O_(4)与中间体的高效解离,促进甲酸的生成。基于NiCo_(2)O_(4)/NF出色的GOR性能和电化学中和能(ENE)理论,我们构建了一个新型的AADEF-electrolyzer,利用NiCo_(2)O_(4)/NF作为GOR的阳极,配合酸性阴极进行析氢反应(HER)。实验结果表明,AADEF-electrolyzer对GOR具有低过电位和高选择性产甲酸的优异性能,仅需0.36 V的电压即可实现10 mA·cm^(-2)的电流密度,平均产甲酸的法拉第效率为85%。同时该电解槽表现出良好的长期稳定性和辅助产氢性能,阴极产氢的法拉第效率接近100%。这种低成本、易于制备的自支撑电极材料和新型酸碱双电解质流动电解器为促进化学品的增值转化和开发新型混合电解系统或其他相关电化学反应的混合电解装置提供了创新策略。

关键词：制氢甘油氧化电催化电解器

武汉市汉阳水网中5个连通湖泊的轮虫群落结构与物种多样性

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湖泊科学 2024年第5期36卷 1479-1492,I0016-I0018页

作者：熊雪平罗进勇翟东东刘红艳陈元元熊飞江汉大学生命科学学院湖北省汉江流域特色生物资源保护开发与利用工程技术研究中心武汉430056 江汉大学持久性有毒污染物环境与健康危害湖北省重点实验室武汉430056

轮虫是湖泊生态系统食物链的关键环节,其群落结构和物种多样性是反映水环境现状的有效生物指标。为评估汉阳水网的水体健康状况及富营养化发展趋势,为湖泊生态修复和生物多样性保护提供科学依据,于20212022年对水网中5个不同富营养化程... 详细信息

轮虫是湖泊生态系统食物链的关键环节,其群落结构和物种多样性是反映水环境现状的有效生物指标。为评估汉阳水网的水体健康状况及富营养化发展趋势,为湖泊生态修复和生物多样性保护提供科学依据,于20212022年对水网中5个不同富营养化程度湖泊的水环境及轮虫等浮游生物进行了季节性调查分析。结果表明,水网中大多数环境因子和生物因子存在显著的时空差异。5个湖泊共采集到轮虫15科25属51种,共有优势种为裂痕龟纹轮虫(Anuraeopsis fissa)、长三肢轮虫(Filinia longiseta)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)和对棘异尾轮虫(Trichcoerca similis),均为典型的富营养指示种。5个湖泊轮虫的年均密度范围为109.65~995.92 ind./L,Shannon-Wiener指数和Margalef指数年均值的范围分别为0.86~1.68和0.65~1.44,密度和多样性指数的峰值多出现在夏、秋季。非度量多维尺度分析表明,轮虫群落结构的季节差异明显,除后官湖外,其余湖泊的空间差异较小。多元逐步回归分析显示,轮虫种类数和Margalef指数主要受原生动物密度的影响,Shannon-Wiener指数主要受水温的影响,轮虫密度主要受浮游植物密度的影响。典范对应分析显示,轮虫群落结构的时空变化与水温、氨氮、透明度、总氮、浮游植物密度和枝角类密度有关。分段线性回归分析显示,在一定范围内,轮虫种类数、密度和多样性指数与综合营养状态指数呈正相关,当综合营养状态指数达到70后,轮虫的种类数、密度和多样性指数呈现下降的趋势。

关键词：轮虫群落结构多样性富营养化汉阳水网

负载儿茶素的聚乙烯醇/壳聚糖电纺膜的构建及性能分析

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食品工业科技 2024年第4期45卷 10-23页

作者：方超逸肖菲菲陈宇桦邓仕彬莆田学院环境与生物工程学院福建莆田351100 福建省新型污染物生态毒理效应与控制重点实验室福建莆田351100 生态环境及其信息图谱福建省高等学校重点实验室福建莆田351100

为开发新型生物基食品包装材料,提高天然酚类化合物的生物利用度,本文以儿茶素(Catechin,CT)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)和壳聚糖(Chitosan,CS)为基材,通过静电纺丝法制备负载儿茶素的电纺膜。利用扫描电镜分析电纺膜的微观形貌... 详细信息

为开发新型生物基食品包装材料,提高天然酚类化合物的生物利用度,本文以儿茶素(Catechin,CT)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)和壳聚糖(Chitosan,CS)为基材,通过静电纺丝法制备负载儿茶素的电纺膜。利用扫描电镜分析电纺膜的微观形貌与直径分布;通过傅里叶红外光谱、X射线衍射、热分析等表征技术探讨CT与成膜基材之间的相互作用;以电纺膜的机械性能、气体透过率及抗氧化活性为参数,考察CT的添加量对电纺膜理化性能的影响;最后将电纺膜应用于草莓保鲜研究,通过感官评价并结合失水率、可滴定酸含量等指标分析电纺膜的保鲜效果。结果表明,CT与CS之间相互作用形成分子间氢键,疏水性能提高;当CT浓度为0.8%时,电纺膜的综合性能最佳:其形貌良好、结构致密,具有较好的热稳定性;此时其拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别为12.89 MPa和62.45%;其水溶性、水蒸气透过率和CO_(2)透过率均最低,分别为29.51%、0.1532 g·mm·(m^(2)·h·kPa)^(-1)和5.9 g·(m^(2)·h)^(-1);此时DPPH自由基清除率也达到最大值71.02%;并且电纺膜存在缓释作用,当CT浓度为0.8%时,其累积释放率最高;保鲜研究结果表明,电纺膜能有效延缓草莓的腐烂变质,并且0.8%CT浓度的电纺膜其保鲜效果最佳。综上,0.8%CT浓度的电纺膜,其综合性能最佳,具有一定的抗氧化性和保鲜效果。

关键词：静电纺丝聚乙烯醇壳聚糖儿茶素性能研究

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燃煤机组脱硫废水液滴蒸发的盐壳效应数值模拟

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洁净煤技术 2024年第S2期 447-455页

作者：凌海波齐娜娜张锴华北电力大学热电生产过程污染物监测与控制北京市重点实验室

针对脱硫废水烟道喷雾蒸发过程，采用欧拉-拉格朗日方法建立了烟气和液滴两相流动及传热传质模型，并利用该模型对某电厂330 MW机组的脱硫废水烟气喷雾蒸发过程进行了数值模拟。通过考虑脱硫废水在蒸发过程中表面形成的盐壳层导致的热... 详细信息

针对脱硫废水烟道喷雾蒸发过程，采用欧拉-拉格朗日方法建立了烟气和液滴两相流动及传热传质模型，并利用该模型对某电厂330 MW机组的脱硫废水烟气喷雾蒸发过程进行了数值模拟。通过考虑脱硫废水在蒸发过程中表面形成的盐壳层导致的热导率差异，分析了余热烟气温度和烟气流速对纯水液滴和含有5μm厚度盐壳层的60μm液滴群蒸发特性的影响。结果表明，传热传质差异导致纯水和含盐壳层液滴蒸发特性差异；在所研究的烟气温度范围内，含盐壳层液滴完全蒸发时间均长于纯水液滴完全蒸发时间，且此差异随着初始烟气温度的升高而变小；随着烟气流速变大，2种液滴群完全蒸发时间变短，且这一影响因素对含盐壳层液滴的影响更大。

关键词：脱硫废水盐壳传热传质蒸发特性数值模拟

PDI有机超分子/可见光体系产绿色化学试剂H_(2)O_(2)机制

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环境科学学报 2024年第2期44卷 32-46页

作者：牛梦洋曾煜丰林弋杰汪细城方政肖震钧林紫封陈平吕文英刘国光广东工业大学环境科学与工程学院粤港澳污染物暴露与健康联合实验室广东省环境催化与健康风险控制重点实验室广州510006

从绿色化学角度来看,设计安全、可持续的过氧化氢(H_(2)O_(2))合成工艺至关重要.利用光催化技术将地球上丰富的水和氧气直接转化为H_(2)O_(2)是一种可持续发展的高效工艺.本文通过建立苝酰亚胺(PDI)有机超分子/可见光体系用于生成绿色... 详细信息

从绿色化学角度来看,设计安全、可持续的过氧化氢(H_(2)O_(2))合成工艺至关重要.利用光催化技术将地球上丰富的水和氧气直接转化为H_(2)O_(2)是一种可持续发展的高效工艺.本文通过建立苝酰亚胺(PDI)有机超分子/可见光体系用于生成绿色化学试剂H_(2)O_(2),探究了该体系中H_(2)O_(2)产生的影响因素和机理,构建了光芬顿体系用于目标药物的处理并分析其环境归趋.根据实验研究发现,酸碱度(pH)影响较大,酸性条件对H_(2)O_(2)生成反应有利.同时,测试了不同光源对该体系的影响,发现蓝光激发下H_(2)O_(2)的产量和平均生产速率最优.溶解氧的增加显著提高了H_(2)O_(2)的生成量,反之亦然.所选实际水体对H_(2)O_(2)的生成表现出不同程度的抑制.Cl^(-)、NO_(2)、CO_(3)^(2-)和HCO_(3)^(-)在低浓度下能够增加H_(2)O_(2)的产生,在高浓度下会抑制该反应;Fe^(2+)和Cu^(2+)的浓度增加会加强抑制效果.通过机理分析可知,2e^(-)氧还原反应是该体系产生H_(2)O_(2)的主要途径.在光催化基础上添加金属离子(Fe^(2+)、Cu^(+)和CO_(2)+)成功建立了原位光芬顿系统,通过三维荧光技术证实了光芬顿体系对环丙沙星具有更强的矿化能力,环丙沙星在此体系中的降解过程主要有哌嗪环开环、哌嗪环氧化及脱羧反应.相关研究结果可为提高PDI有机超分子/可见光体系氧化活性提供理论基础,对于实现绿色、高效和可持续生产H_(2)O_(2)及其应用具有较为重要的意义.

关键词：光催化产生机制影响机理过氧化氢苝酰亚胺

华泽兰内生真菌Septoriella phragmitis次级代谢产物及其生物活性研究

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天然产物研究与开发 2024年第6期36卷 986-992页

作者：张梦娇邝天浩赵金诺朱婷彭娟娟三峡大学生物与制药学院天然产物研究与利用湖北省重点实验室(中国轻工业功能酵母重点实验室) 宜昌443002

为研究华泽兰内生真菌Septoriella phragmitis的化学成分及其生物活性,运用硅胶柱柱色谱、半制备高效液相色谱等方法对其进行分离提纯,结合现代波谱技术鉴定化合物结构,从Septoriella phragmitis提取液中分离得到10个化合物,分别鉴定为... 详细信息

为研究华泽兰内生真菌Septoriella phragmitis的化学成分及其生物活性,运用硅胶柱柱色谱、半制备高效液相色谱等方法对其进行分离提纯,结合现代波谱技术鉴定化合物结构,从Septoriella phragmitis提取液中分离得到10个化合物,分别鉴定为腺苷(1)、cyclo-(S-Pro-S-Ile)(2)、5-羟基-2-羟甲基-4H-哌喃-4-酮(3)、3α-hydroxyartemisinic acid(4)、leptosphaerone C(5)、1-氨基四氢化萘(6)、泽兰素(7)、β-吲哚基丙氨酸(8)、环(丙氨酸-酪氨酸)二肽(9)、β-D-fructopyranocy-(2→6)-D-glucopyranose(10),所有化合物均为首次从华泽兰内生真菌Septoriella phragmitis中分离。对所得化合物采用对硝基苯基-β-吡喃半乳糖苷法测定α-葡萄糖苷酶抑制活性,对硝基苯磷酸盐法测定PTP1B抑制活性,MTT法测定胃癌细胞HGC-27抑制活性,标准精度对接法进行分子对接。化合物6和7有α-葡萄糖苷酶抑制活性,IC_(50)值分别为8.1、8.6μg/mL;化合物6、7和9有PTP1B抑制活性,IC_(50)值分别为6.5、8.2、0.5μg/mL;化合物5和6有胃癌细胞HGC-27抑制活性,IC_(50)值分别为12.2、16.8μg/mL。分子对接显示化合物6和7与α-葡萄糖苷酶和PTP1B蛋白有较强关联性,可作抗糖尿病先导化合物进行后续研究。

关键词：华泽兰 Septoriella phragmitis 次级代谢产物生物活性

基于电子式电压互感器边界特性分析的35 kV配网输电线路单端暂态量保护方案及其整定

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4666-4681,I0007页

作者：吴宇奇黎钊肖澍昱黄梓欣李正天魏繁荣林湘宁强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

随着分布式电源广泛接入配电网,传统三段式电流保护方案的性能严重劣化。单端暂态量边界保护由于具备不依赖电源特性等突出优势,有望成为改善主动配电网保护配置性能的有效方案,但其需依附于线路边界强健的滤波作用。为此,该文研究发现... 详细信息

随着分布式电源广泛接入配电网,传统三段式电流保护方案的性能严重劣化。单端暂态量边界保护由于具备不依赖电源特性等突出优势,有望成为改善主动配电网保护配置性能的有效方案,但其需依附于线路边界强健的滤波作用。为此,该文研究发现,可利用智能变电站和智能开闭所中电子式电压互感器、金属氧化物避雷器与其余设备杂散电容共同作为线路边界,其优异的高频滤波作用能够为暂态量保护方案的设计奠定基础;其次,利用区内外故障时电压行波高频频带能量差异构造保护判据,并基于整定门槛与动作时序的合理配合形成单端暂态量阶段式保护方案;最后,基于PSCAD仿真平台验证所提方案的有效性、灵敏性与可靠性,其可与电流保护方案协同互济以强化主动配电网继电保护方案的动作性能。

关键词：配电线路单端暂态量保护线路边界电子式电压互感器金属氧化物避雷器智能变电站

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