检索结果-南通市图书馆

作者：张钰燕山大学

学位级别：硕士

煤炭港口是现代物流行业的重要组成部分,装备智能化是港口迈向集约化、绿色化、高效化发展的必由之路。取料机作为散货运输的重要设备,实现无人化作业更是装备智能化的重要发展方向。目前针对煤炭港口应用场景的感知技术研究仍比较匮乏... 详细信息

煤炭港口是现代物流行业的重要组成部分,装备智能化是港口迈向集约化、绿色化、高效化发展的必由之路。取料机作为散货运输的重要设备,实现无人化作业更是装备智能化的重要发展方向。目前针对煤炭港口应用场景的感知技术研究仍比较匮乏,虽然部分港口已实现了取料机无人作业,但是仍存在使用限制条件多、作业效率低、操作员观察困难等问题。因此,开展取料机无人化作业中感知系统相关技术研究,对推动港口装备无人化技术发展、加快行业转型升级具有重要研究意义和应用价值。具体研究工作如下:首先,介绍了国内外无人化取料机发展现状,分析了取料工艺流程及感知系统所需功能,完成了感知系统设计和关键传感器的硬件选型。针对毫米波雷达安装角度测量困难、二维点云数据分析复杂的问题,提出了雷达安装俯仰角自动标定方法,以及根据雷达位姿变化将点云数据拼接为三维点云的方法。该方法能够自动测量雷达安装俯仰角,并利用毫米波雷达点云更新无人化系统中的料堆点云数据。然后,针对取料机无人化作业中往复取料效率低,毫米波雷达感知数据噪声多、波动频繁、数据不平衡导致现有机器学习分类模型效果欠佳等问题,提出了一种基于孪生重叠敏感边距分类器(Twin Overlap Sensitive Margin,TOSM)的料堆边界感知方法。该方法将点云样本划分为重叠与非重叠区域,对两个区域采用模糊孪生支持向量机和最近邻算法分别处理,提高了对料堆“垛中”、“垛外”点云的识别能力。将训练完成的模型加入感知环节后,与传统方法相比降低了斗轮空转时间并提高了取料效率。最后,针对毫米波雷达点云与图像融合困难导致的取料机感知系统数据显示不直观的问题,提出了基于三维点云配准的融合方法。该方法通过运动恢复结构原理得到图像重建点云,然后以点云形状特征检测关键点选取种子区域的方式改进了贝叶斯相干点漂移算法,完成了跨源点云融合,得到了带有距离映射的监控画面和具有纹理映射的三维重建模型。并根据感知系统功能要求,设计了可在线和离线运行的感知系统软件。

关键词：毫米波雷达光学图像不平衡数据机器学习跨源点云配准三维重建

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车载用单级隔离型双向AC/DC变换器研究

车载用单级隔离型双向AC/DC变换器研究

作者：田一丁燕山大学

学位级别：硕士

电动汽车作为清洁环保的交通工具正逐步成为汽车行业发展的方向。随着电动汽车的广泛普及,传统电网的正常运行将因大量的新能源接入电网而受到影响。智能电网和V2G(Vehicle to Grid)技术因此得到了广泛研究。其中电力电子转化装置是V2G... 详细信息

电动汽车作为清洁环保的交通工具正逐步成为汽车行业发展的方向。随着电动汽车的广泛普及,传统电网的正常运行将因大量的新能源接入电网而受到影响。智能电网和V2G(Vehicle to Grid)技术因此得到了广泛研究。其中电力电子转化装置是V2G技术中的重要组成部分,使电网与电动汽车之间的能量双向传输化为可能。本文研究了一种用于车载充(放)电的单级隔离型双向AC/DC变换器。双向AC/DC变换器应实现的主要功能如下:功率因数校正(PFC)、能量双向传输、电气隔离、宽电压输出范围。目前多为两级式结构实现以上功能,即前一级AC/DC变换器加后一级隔离式DC/DC变换器。本文主要利用单级式结构来实现上述功能,这对AC/DC变换器拓扑结构和控制策略上提出了新的挑战。常规的桥式双向AC/DC变换器仅能进行升压变换,本文提出一种单级隔离型双向AC/DC变换器,它不仅可以实现能量的双向流动,而且可以实现升降压变换。通过阅读大量国内外相关文献,首先,总结概括了单级式和双级式双向AC/DC拓扑结构的研究现状,本文提出了基于Sepic-Zeta的单级隔离型双向AC/DC变换器,详细分析了整流和逆变两种能量流动方式下变换器的工作过程,分析了连续和断续导电模式下的电流应力以及电流临界连续的工作条件。在此基础上,应用状态空间平均法分别建立了整流工作模式和逆变工作模式下小信号模型,并针对变换器在整流工作模式和逆变工作模式下分别进行了闭环控制设计与仿真分析。本文提出的双向AC/DC变换器相对于常规全桥双向AC/DC变换器而言,这种新型变换器既能实现升降压变换这一功能,还能克服常规全桥双向变换器不能进行升降压变换这一缺陷;另一个重要特点是实现了单级变换的电气隔离。在理论分析与仿真研究的基础上,详细分析了变换器的主电路参数,对控制系统进行了以TMS320F28335为核心的硬件设计,同时对软件部分进行了编程实现,并搭建了变换器实验平台。实验结果证明该变换器在两种工作模式下分别采用的两种控制方法均能较好的实现输入电流跟随输入电压的变换,功率因数高,THD值小,直流侧输出电压可以实现升降压变换,实现了宽范围输出,验证了理论分析的正确性和参数设计的合理性。

关键词：电动汽车 V2G技术双向AC/DC变换器升降压变换宽范围输出

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高镍三元正极材料合成及其改性研究

高镍三元正极材料合成及其改性研究

作者：郭富钰燕山大学

学位级别：硕士

锂离子电池以其高比能量、高放电电压以及良好安全性被广泛应用在3C电子器件、储能系统和电动汽车中。为满足高能量密度和低钴含量的要求,高镍三元正极材料LiNiCoMnO(NCM)受到了广泛的关注。其中,LiNiCoMnO(NCM811)具有超过200 mAh g的... 详细信息

锂离子电池以其高比能量、高放电电压以及良好安全性被广泛应用在3C电子器件、储能系统和电动汽车中。为满足高能量密度和低钴含量的要求,高镍三元正极材料LiNiCoMnO(NCM)受到了广泛的关注。其中,LiNiCoMnO(NCM811)具有超过200 mAh g的放电比容量,是极有潜力的正极材料。然而,NCM811的应用还存在一些挑战,电化学性能有待进一步提高。本文以LiNiCoMnO为研究对象,从合成制备工艺进行优化以及掺杂修饰改性两个主要方面进行相关研究工作。(1)通过对烧结温度和配锂量合成工艺的详细研究,得出较佳的制备工艺:将NiCoMn(OH)与LiOH·HO按摩尔比(1:1.05)混合,在管式炉中,氧气充足气氛下,以5℃ min的升温速率从室温升温至500℃,预烧4 h,然后再以2℃ min的升温速率升温至810℃,保温15 h,最后随炉冷却至室温。随着配锂量的增加,NCM811结构有序度降低,形貌趋于一次颗粒长大,循环稳定性和倍率性能会随着配锂量的增加逐渐变差,配锂量的增加没有促进NCM811材料性能的提升。(2)对NCM811进行Nb掺杂改性,NbO与NiCoMn(OH)摩尔比为0.25%的NCM-2样品具有最优性能。NCM-2的锂离子扩散速率大于NCM-0,具有优良的动力学性能。在半电池和全电池体系中,NCM-2在不同电流密度下均具有良好的循环稳定性,放电比容量优势明显,Nb元素的掺入抑制了电压衰减,缓解了极化。(3)在2.8-4.5 V和2.8-4.7 V电压窗口范围内,与未掺杂的NCM-0样品相比,NCM-2样品具有较优的电化学性能,循环性能稳定,倍率性能优良。Nb元素的掺入,提高了NCM811材料的放电比容量,增强了材料的结构稳定性。

关键词：锂离子电池高镍三元正极烧结温度配锂量元素掺杂

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京津冀享老旅游需求及影响因素研究

京津冀享老旅游需求及影响因素研究

作者：王飞燕山大学

学位级别：硕士

在我国人口老龄化和国内旅游快速发展的背景下,本研究在深入了解老年人旅游的理论与实践发展的基础上,结合享老相关观点和享老产业的发展实践,通过界定享老旅游等概念,对享老旅游需求及其影响因素进行了较为充分的研究,不仅有利于人们... 详细信息

在我国人口老龄化和国内旅游快速发展的背景下,本研究在深入了解老年人旅游的理论与实践发展的基础上,结合享老相关观点和享老产业的发展实践,通过界定享老旅游等概念,对享老旅游需求及其影响因素进行了较为充分的研究,不仅有利于人们更充分地认识老年人旅游需求的发展规律,也有利于为享老产业发展提供相关借鉴。首先,对涉及的相关概念做出界定和基础理论进行梳理,为后续章节内容研究京津冀享老旅游需求及其影响因素奠定了理论基础。依据与享老相关的文献对享老旅游的概念进行界定,并将其与养老旅游、老年旅游和康养旅游等相近概念做对比分析;对享老旅游需求进行了界定,并把享老旅游需求分解为享老旅游内容需求和享老旅游数量需求两部分;并梳理了享老旅游需求及其影响因素研究涉及到的相关基础理论。其次,从基本概念和基础理论出发,为下文数据分析奠定基础。通过查阅旅游需求影响因素相关文献,对旅游需求的影响因素进行分类与汇总,并根据整理结果提出本文假设;设计调查问卷并回收;检验所得数据的信度与效度。再次,依据所得问卷数据分析了样本群体的一些特征,对京津冀享老旅游内容需求与数量需求进行描述性统计分析,并分析总结京津冀享老旅游需求的特征。第四,使用探索性因子分析处理数据,以达到降维的目的;运用Amos24.0软件构建了基于SEM的京津冀享老旅游需求影响因素模型,并带入数据,不断优化数据与假设模型之间的拟合程度;分析了潜变量之间和潜变量与显变量之间的路径关系,并完成假设检验过程。最后,依据前述研究的观点和结论,提出了需求导向的京津冀享老旅游发展对策。针对政府层面提出的发展对策主要有倡导全社会建立享老旅游观念、改善个人享老旅游客观条件和建立享老旅游的监管体系;针对企业层面提出的发展对策主要有拓展短线出游享老旅游市场、丰富享老旅游的产品体系和整合享老旅游的营销渠道。

关键词：享老旅游旅游需求影响因素京津冀地区

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基于YOLOv3的目标检测算法研究

基于YOLOv3的目标检测算法研究

作者：常轩燕山大学

学位级别：硕士

随着计算机性能的提升和大数据的发展,基于深度神经网络的计算机视觉取得了巨大进步,其中目标检测是计算机视觉任务的重要研究方向之一,被广泛应用于多个领域,因此检测算法性能的提升对下游工作至关重要。本文通过研究对比,发现目前经... 详细信息

随着计算机性能的提升和大数据的发展,基于深度神经网络的计算机视觉取得了巨大进步,其中目标检测是计算机视觉任务的重要研究方向之一,被广泛应用于多个领域,因此检测算法性能的提升对下游工作至关重要。本文通过研究对比,发现目前经典算法在物体检测上仍然存在能力不足的问题,对多尺度目标尤其是小目标的检测精度还有很大提升空间,决定采用检测速度更快而且性能稳定的YOLOv3作为基础网络,主要改进工作如下:(1)针对YOLOv3算法在多尺度目标尤其是小目标上漏检、错检和精度不高的问题,本文提出了特征强化模块FEM和通道注意力机制ECA-s这两种新的方法。首先,FEM将骨干网络的四倍与八倍下采样特征各经过一个卷积块后和八倍与十六倍下采样特征充分融合,结合了深浅层特征为检测中的定位与分类任务提供更多的的信息;然后,ECA-s使用全局平均池化和最大池化充分提取离散在特征各通道上的目标纹理信息与背景信息并排除无用信息的干扰,两个池化结果共用一维通道卷积不改变通道数量避免了特征丢失,将两个卷积结果叠加后并经过Sigmoid激活函数的结果作为输入特征各通道的权重;最后,在YOLOv3中加入FEM和ECA-s会给模型带来额外的参数量,所以引入CIOU损失函数,它不仅考虑了预测框与标签框的重合部分与非重合部分,还考虑了预测框中心点与目标框中心点的距离,能使预测框更拟合目标框并提高模型的训练速度。实验结果证明,在YOLOv3中引入FEM、ECA-s和CIOU后的YOLOv3+FE模型的检测精度明显提升。(2)进一步改善YOLOv3对多尺度目标尤其是小目标检测能力不足的问题:首先,为了强化模型利用浅层特征的能力,在FEM的基础上提出了并行支路策略PB,该策略引出骨干网络中的二倍和四倍下采样特征各经过一条独立的支路后与八倍与十六倍下采样特征融合,更有利于定位;然后,为了能更充分整合各通道的目标信息,使后面的梯度能够更快地传递到浅层网络,在ECA-s的基础上提出了跨层通道注意力机制SECA-s,它将输入特征经过一条独立于ECA-s的分支后与经过ECA-s的特征融合,可以有效保留原来的目标信息,同时避免了梯度消失和爆炸的发生。经实验对比,在YOLOv3中引入PB和SECA-s后的YOLOv3+PS模型性能更强,而且优于当前大部分经典检测算法,证明了改进方法的有用性和实用性。

关键词：目标检测特征强化并行支路通道注意力机制损失函数

基于拉曼光谱和卷积神经网络的植物油鉴别技术研究

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基于拉曼光谱和卷积神经网络的植物油鉴别技术研究

作者：高诗博燕山大学

学位级别：硕士

植物调和油是一种由两种或两种以上的纯植物油按照一定的比例混合而成的植物油,因为具有更加均衡的营养成分,受到人们的喜爱,已经成为植物油市场上的重要产品,因此鉴别植物调和油的品质具有重要的现实意义。拉曼光谱因为具有无损、快速... 详细信息

植物调和油是一种由两种或两种以上的纯植物油按照一定的比例混合而成的植物油,因为具有更加均衡的营养成分,受到人们的喜爱,已经成为植物油市场上的重要产品,因此鉴别植物调和油的品质具有重要的现实意义。拉曼光谱因为具有无损、快速和灵敏度高等特点,受到研究人员的广泛关注,已经成为食品鉴别领域的重要检测方法。深度学习的快速发展为解决光谱的多重共线性问题提供了新的方法。本研究利用拉曼光谱结合卷积神经网络(CNN)对植物调和油进行定性与定量鉴别研究。主要的研究工作如下:(1)以玉米油(CO)、花生油(PO)和特级初榨橄榄油(EVOO)为研究目标,利用共聚焦拉曼光谱仪对由三种纯植物油混合制备的植物调和油进行拉曼光谱表征,探索植物调和油中特级初榨橄榄油含量与拉曼特征峰强度之间的关系。(2)拉曼光谱结合CNN对三种含有EVOO的植物调和油进行定性鉴别。玉米橄榄调和油(CO-EVOO)、花生橄榄调和油(PO-EVOO)和玉米花生橄榄调和油(CO-POEVOO)样本通过共聚焦拉曼光谱仪采集拉曼光谱,构建三种植物调和油的数据集。建立CNN分类鉴别模型,来定性鉴别三种植物调和油样本中的不含EVOO的样本、低含量EVOO的样本和高含量EVOO的样本,并与传统分类鉴别方法支持向量机(SVM)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)进行对比以评估CNN分类模型的性能。(3)拉曼光谱结合CNN对CO-EVOO中的EVOO进行定量鉴别。CO-EVOO样本通过共聚焦拉曼光谱仪采集拉曼光谱,构建具有7个比例315条拉曼光谱的数据集。建立CNN回归分析模型,来定量鉴别CO-EVOO样本中的EVOO,与传统的支持向量回归(SVR)和偏最小二乘回归(PLSR)进行对比来评估CNN回归分析模型的性能。结果表明,研究提出的基于拉曼光谱和CNN分类和回归模型在定性与定量鉴别植物调和油中具有巨大的应用潜力。

关键词：植物调和油拉曼光谱深度学习小样本深度学习定性鉴别定量鉴别

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两级式隔离型光伏中压三电平逆变器研究

两级式隔离型光伏中压三电平逆变器研究

作者：刘港燕山大学

学位级别：硕士

太阳能光伏发电由于其清洁型、安全性、资源的充足性,具有广阔的发展前景。在大型光伏发电系统中,逆变器作为低压光伏阵列与中压电网之间的接口,起着至关重要的作用。本文设计了一种新型的两级式隔离型中压光伏三电平并网逆变器光伏发... 详细信息

太阳能光伏发电由于其清洁型、安全性、资源的充足性,具有广阔的发展前景。在大型光伏发电系统中,逆变器作为低压光伏阵列与中压电网之间的接口,起着至关重要的作用。本文设计了一种新型的两级式隔离型中压光伏三电平并网逆变器光伏发电系统,以提高系统可靠性、减小系统体积、节约成本为研究目的开展了以下研究:本文以隔离型中压光伏并网系统为研究对象,设计了一种两级式隔离型光伏中压三电平逆变器。文章首先分析中压光伏逆变器前级隔离DC/DC结构以及后级多电平逆变器结构演变,确定前级DC/DC采用输入并联输出串联移相全桥升压电路,后级DC/AC采用新型无死区分裂电感式三电平逆变器的拓扑结构。通过所提出的拓扑与其他拓扑比较,本文所设计拓扑主要具有高升压比、易模块化、防桥臂直通、电气隔离以及可靠性高等优点。然后,针对当前单级式非隔离型中压光伏并网逆变器存在没有电气隔离、桥臂直通以及低升压比等问题,本拓扑前级采用输入并联输出串联移相全桥变换器实现电气隔离以及低压输入,高压输出。并且详细阐述了前级隔离DC/DC变换器的工作原理、工作模态以及参数设计,并采用小信号数学模型的方法对其稳定性进行了分析,设计了基于同一最大占空比的移相控制策略。针对传统后级多电平逆变器存在桥臂直通问题,后级逆变器设计了一种新型无死区三电平逆变器以实现防桥臂直通功能。同时对后级逆变器进行了工作原理分析、主电路参数设计以及逆变器的损耗模型分析,采用同相载波层叠和比例谐振的方法分别对逆变器进行调制和控制。然后通过Matlab对该方案进行了仿真研究,从而验证了本文方案的可行性。最后,基于TMS320F28335型号DSP和Xilinx XC6SLX9型FPGA控制器的设计,给出了两级式隔离型中压光伏逆变器的系统控制框图,并通过硬件在环实验平台对该方案进行了实验验证,实验结果进一步验证了所提方案的可行性。

关键词：隔离型中压逆变器输入并联输出串联移相全桥无死区三电平逆变器

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我国民事诉讼律师调查令制度研究

我国民事诉讼律师调查令制度研究

作者：王国栋燕山大学

学位级别：硕士

证据在很大程度上影响着民事案件审理的走向。我国民事诉讼当事人和律师的调查取证权有限,当事人和律师的调查取证方式不具备强制约束力,其自行调查取证经常出现被调查人不予以配合的情形。在这种情况下,如果法院赋予律师调查方式以强... 详细信息

证据在很大程度上影响着民事案件审理的走向。我国民事诉讼当事人和律师的调查取证权有限,当事人和律师的调查取证方式不具备强制约束力,其自行调查取证经常出现被调查人不予以配合的情形。在这种情况下,如果法院赋予律师调查方式以强制约束力,则能很好地解决这一问题。律师调查令正是在这一现实背景下应运而生。但我国的律师调查令制度尚处于初始阶段,正在试验之中,尚无统一的法律规定与司法解释,这阻碍了律师调查令应有作用的发挥。因此,在现有法律规定的基础上,对我国律师调查令的实践经验进行全面科学总结,吸收国外的先进立法和科学经验,完善我国的律师调查令制度十分必要。不仅有助于查清案件事实,平衡双方当事人的主体地位,还能在一定程度上减轻法院人少案多的办案压力,最大限度的保障民事诉讼程序的顺利进行。在理论上,对我国证据收集制度的完善也有一定的助益。本文以律师调查令制度在理论和实践层面所存在的问题为切入点,运用交叉研究法、比较研究法、历史分析法以及实证研究法,结合不同学科的理论知识来对律师调查令的基本理论进行分析论证,明确了律师调查令的概念、性质以及存在的价值,并与我国现存的类似制度进行比较,突出该制度存在的合理性以及必要性。围绕律师调查令制度在我国所存在的问题展开分析,该制度目前之所以未在我国充分发挥出其应有的作用,主要问题在于:有关律师调查令规定的效力层级较低,适用条件不明确,运行程序不规范以及惩戒体系不健全等。通过考察域外国家和地区有关该制度的立法,为律师调查令制度在我国更好的适用提供借鉴和启示。通过对上述存在的问题展开研究,提出如下完善律师调查令制度的对策建议:要提升律师调查令规定的效力层级,明确适用条件,规范运行程序,不断健全该制度的惩戒体系等。

关键词：证据收集调查取证权律师调查令运行程序惩戒体系

电化学活化亚硫酸盐降解水中典型抗生素的研究

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电化学活化亚硫酸盐降解水中典型抗生素的研究

作者：焦旭萍燕山大学

学位级别：硕士

随着社会工业化高速发展,水资源受到严重污染,其中抗生素作为新兴的难降解有机污染物,具有生物毒性、诱导抗药菌或抗药基因、威胁饮用水安全性等危害,且其在水环境中的半衰期长,难以通过传统水处理方法有效去除,因此需要研究一种高效降... 详细信息

随着社会工业化高速发展,水资源受到严重污染,其中抗生素作为新兴的难降解有机污染物,具有生物毒性、诱导抗药菌或抗药基因、威胁饮用水安全性等危害,且其在水环境中的半衰期长,难以通过传统水处理方法有效去除,因此需要研究一种高效降解抗生素废水的处理工艺。高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,简称AOPs)具有适用范围较广、氧化活性强、不易产生二次污染等优点而受到广泛关注,其中电化学氧化法(Electro)可以有效活化硫酸根自由基(SO)的前驱体亚硫酸盐(S(Ⅳ)),产生强氧化性的羟基自由基(·OH)、SO、超氧阴离子(O)和单线氧(O)等活性物质来有效降解水中抗生素。本研究将Electro和S(Ⅳ)相结合构成协同体系来处理抗生素废水。主要研究内容如下:(1)构建Electro/S(Ⅳ)体系,研究其对甲硝唑(MTZ)的去除效率和降解机理。结果表明,当电流为10 m A、S(Ⅳ)浓度为8.0 m M、初始p H为5.0、电解质浓度为20 m M、MTZ浓度为10 mg L时体系在20 min内对MTZ的去除率为87.27%。体系对实际废水的COD去除率为82.4%。天然水体成分中HCO和HA对体系降解MTZ有部分抑制作用,而NO和Cl几乎无影响。自由基掩蔽实验证明体系中存在·OH、SO、O和O四种活性物质共同降解MTZ。通过高效液相色谱-质谱仪(HPLC-MS)鉴定了体系降解MTZ的中间产物,并推测了MTZ的降解路径。(2)以亚硫酸钙(Ca SO,Sulfite)作为SO的来源,构建Electro/sulfite体系,研究其对四环素(TC)的去除效率和降解机理。结果表明,当电流为10 m A、sulfite浓度为8.0 m M、初始p H为6.0、TC浓度为10 mg L时体系在50 min内对TC的去除率为75.08%,且体系能有效降解MB、MO和MTZ等水中典型难降解有机污染物。Cl、SO和HA对体系降解MTZ有部分抑制作用。自由基掩蔽实验证明体系中存在·OH、SO、O和O四种活性物质共同降解MTZ,其中·OH和O是主要的氧化活性物质。(3)利用Electro和三价铁(Fe(Ⅲ))协同活化S(Ⅳ),构建Electro/S(IV)/Fe(Ⅲ)体系,研究其对磺胺甲恶唑(SMX)的去除效率和降解机理。结果表明,当电流为10m A、S(Ⅳ)浓度为2.0 m M、Fe(Ⅲ)浓度为0.2 m M、初始p H为6.0、电解质浓度为5m M、SMX浓度为40 mg L时体系在60 min内对TC的去除率为84.88%,且体系能有效分解MB、MO和MTZ等多种水中典型难降解有机污染物。体系对实际废水的COD去除率为73.81%。天然水体成分对体系降解SMX均无影响。自由基掩蔽实验证明体系中存在·OH、SO、O和O四种活性物质共同降解SMX。体系可促进Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)有效循环,强化其对S(IV)的活化和SMX的降解。

关键词：电化学亚硫酸盐抗生素废水有机物降解协同体系

MnO@碳复合电极材料的制备及其储锂性能研究

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MnO@碳复合电极材料的制备及其储锂性能研究

作者：王天娇燕山大学

学位级别：硕士

MnO材料具有较高的理论储锂容量(755 mAh g),成本低、环境友好以及相对较低的工作电位等优点,被认为是最有前途的锂离子电池负极材料之一。但因其电导率较低且在充放电过程中巨大的体积变化,导致电化学性能不尽如人意,严重阻碍了其实际... 详细信息

MnO材料具有较高的理论储锂容量(755 mAh g),成本低、环境友好以及相对较低的工作电位等优点,被认为是最有前途的锂离子电池负极材料之一。但因其电导率较低且在充放电过程中巨大的体积变化,导致电化学性能不尽如人意,严重阻碍了其实际应用。本论文将MnO与碳材料结合构建了新型的三维导电结构,有效改善材料的电化学性能。通过简单的液相反应结合高温热处理制备了CNT/MnO复合材料,并进一步通过静电自组装的方法成功构建了具有三维导电网络结构的CNT/MnO-RGO复合材料。探索了反应物质量对电极材料的影响。当反应物KMnO浓度为10 mol L时,氧化石墨烯为30 mg时,得到材料CNT/MnO-RGO在1 A g的电流密度下,初始放电比容量为412.6 mAh g,循环200圈后其放电比容量为422.9 mAh g,容量保持率为97.6%。优异的电化学性能归因于导电性良好的CNT和层状石墨烯与MnO结合后形成一种新型的具有三维导电结构的电极材料,加速了锂离子的嵌入与脱出,增强了材料的稳定性。通过水热法制备了超长的MnO纳米线,将其包覆聚多巴胺后进行热处理,得到核壳结构的MnO@N-C复合材料,将该材料通过静电组装与还原的石墨烯结合得到MnO@N-C-RGO复合材料。探究了碳含量、热处理温度与氧化石墨烯的量对复合材料储锂性能的影响,当多巴胺的量为150 mg,热处理温度为800℃,氧化石墨烯为40 mg时,得到的MnO@N-C-RGO材料在1 A g的电流密度下循环500圈放电比容量高达680 mAh g,容量保持率为95.7%。MnO@N-C-RGO复合材料具有优异的电化学性能归因于石墨烯的引入增强了其导电性,独特的三维结构缓解了材料脱嵌锂时的体积变化。

关键词：锂离子电池负极材料 MnO 石墨烯三维结构