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基于混沌精英和Lévy飞行策略的鲸鱼优化算法

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计算机技术与发展 2024年第4期34卷 180-186页

作者：夏超欧阳平李明屈盈飞郭玮峰重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067 重庆工商大学检测控制集成系统工程实验室重庆400067 重庆工商大学人工智能学院重庆400067

针对鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)存在的收敛速度慢、精度低的问题,提出了基于Tent混沌精英和Lévy飞行策略的鲸鱼优化算法(TELWOA)。使用Tent混沌映射初始化鲸鱼种群,保持种群的多样性,并通过引入精英反向学习策略... 详细信息

针对鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)存在的收敛速度慢、精度低的问题,提出了基于Tent混沌精英和Lévy飞行策略的鲸鱼优化算法(TELWOA)。使用Tent混沌映射初始化鲸鱼种群,保持种群的多样性,并通过引入精英反向学习策略,对初始种群的精英个体生成反向解,选取适应度高的种群作为下一代鲸鱼种群,加快算法收敛速度。其次,通过使用非线性收敛因子,缓解算法全局搜索和局部搜索能力不平衡的现象。最后,在鲸鱼位置寻优过程中使用Lévy飞行策略,避免算法陷入局部最优,提升算法的全局搜索能力。通过对不同改进策略的有效性分析、与其他智能算法的对比分析,证明了TELWOA算法在收敛精度、算法稳定性和全局寻优能力上与对比算法有显著提升,具有一定的实际工程应用能力。

关键词：鲸鱼优化算法 Tent混沌映射反向学习策略非线性收敛因子 Lévy飞行策略

电催化氢解脱氯反应研究进展及应用可行性分析

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环境化学 2024年第4期43卷 1264-1273页

作者：胡林蒋光明孙瑞张贤明敖亮重庆市生态环境科学研究院(中国环境科学研究院西南分院) 重庆401120 重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司石槽村煤矿宁夏750011

氯代有机物是一类重要的化工原料和中间体,广泛应用于医药、农药、染料等领域,而大量的使用致使其环境暴露量增加,造成污染.因碳-氯键(C—Cl)的存在,氯代有机污染物(chlorinated organic pollutants,COPs)分子结构稳定,难自然降解,易生... 详细信息

氯代有机物是一类重要的化工原料和中间体,广泛应用于医药、农药、染料等领域,而大量的使用致使其环境暴露量增加,造成污染.因碳-氯键(C—Cl)的存在,氯代有机污染物(chlorinated organic pollutants,COPs)分子结构稳定,难自然降解,易生物累积且具三致效应,环境风险极高.电催化氢解脱氯(electrocatalytic hydrodechlorination,EHDC)是目前处理水体COPs的热点技术,其通过在催化剂表面原位电解水形成活性氢(H^(*))攻击C—Cl键,使氯原子脱落转化为Cl^(-),C—Cl键转化为C—H键,从而大大减小COPs分子毒性和稳定性,增加废水可生化性.相比以Fe^(0)或H_(2)驱动的氢解脱氯技术,EHDC技术主要优势在于:(1)反应条件温和,过程可控;(2)无需额外添加化学试剂;(3)反应选择性高,毒副产物少.金属钯(Pd)具有独特的电子轨道,吸附及活化C—Cl键能力强,同时在产H^(*)方面具有显著优势,因此被广泛用于EHDC.本文重点综述了EHDC领域研究者在催化剂筛选、电子转移路径、表界面反应机制及Pd基催化剂性能调控策略等方面的研究进展,总结了电催化技术推广应用现存的壁垒,提出了该技术可能的发展前景.

关键词：氯代有机污染物 Pd基催化剂催化剂调控应用可行性分析

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双表面润湿特性组合筛网分离油-水乳化液

石油学报（石油加工） 2022年第6期38卷 1483-1492页

作者：吴云龚海峰重庆工商大学废油资源化技术与装备工程研究中心重庆400067

通过CuCl_(2)-HCl溶液浸渍及硬脂酸(STA)表面修饰相结合的方法分别制备了具有超疏水/超亲油和超亲水/超亲油润湿特性的不锈钢筛网膜,并利用环氧树脂AB胶将2种不同润湿特性的筛网黏结后,得到具有双表面润湿特性的组合筛网,采用组合筛网... 详细信息

通过CuCl_(2)-HCl溶液浸渍及硬脂酸(STA)表面修饰相结合的方法分别制备了具有超疏水/超亲油和超亲水/超亲油润湿特性的不锈钢筛网膜,并利用环氧树脂AB胶将2种不同润湿特性的筛网黏结后,得到具有双表面润湿特性的组合筛网,采用组合筛网作为分离部件的实验装置对水包油(O/W)型乳液进行分离,考察组合筛网层间距和孔径对分离效果的影响。结果表明,该组合筛网能够分离无表面活性剂和表面活性剂稳定的O/W型乳液,具有很高的分离效率(提取液质量分数均不小于98%)。当两层筛网层间距为0.3 mm,第一层、第二层筛网孔径分别为0.100、0.180 mm时,其分离效果最佳。

关键词：油-水分离不锈钢网润湿性双表面环氧树脂AB胶

光/电催化剂的表面调控在苯甲醇绿色氧化中的应用

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表面技术 2022年第10期51卷 101-112页

作者：陈伽瑶熊昆陈佳张海东龚海峰高媛重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067 重庆工商大学环境与资源学院重庆400067

综述了近年来国内外关于高效光/电催化剂在水分解制氢耦合苯甲醇绿色氧化中的相关研究进展,重点阐述了构筑不同形貌、表面缺陷工程和掺杂改性的催化剂对促进苯甲醇氧化的作用机制,并对催化剂的合成方法、光/电化学性能、反应机制进行了... 详细信息

综述了近年来国内外关于高效光/电催化剂在水分解制氢耦合苯甲醇绿色氧化中的相关研究进展,重点阐述了构筑不同形貌、表面缺陷工程和掺杂改性的催化剂对促进苯甲醇氧化的作用机制,并对催化剂的合成方法、光/电化学性能、反应机制进行了详细概括。在光催化领域,介绍了抑制催化剂表面光生电子和空穴的复合、调控活化活性位点等方法。在电催化领域,介绍了催化剂活性位的筛选、导电性和本征活性提升的有效策略以及将电催化与膜分离相结合的一体化技术,并构建了双功能催化剂,实现高效、低能耗产生H2的同时,能选择性地将BA氧化。最后提出了该领域未来需要面对的挑战和机遇,从不同的角度和方面综合分析,为进一步提升水分解制氢耦合绿色合成高附加值有机化学品的光/电催化剂提供理论指导。

关键词：光催化剂电催化剂表面调控苯甲醇氧化水分解

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电催化尿素氧化的镍基催化剂表界面调控

材料导报 2022年第10期36卷 100-107页

作者：向阳熊昆张海东陈佳余林键重庆工商大学环境与资源学院废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067

将可再生能源发电用于电解水制氢被认为是构筑“氢循环”、缓解能源危机和解决环境问题的理想技术路径之一,然而传统电解水阳极析氧反应(OER)过电位大、反应动力学迟缓,严重制约了电解水制氢的整体效率。而使用更易进行的阳极尿素氧化反... 详细信息

将可再生能源发电用于电解水制氢被认为是构筑“氢循环”、缓解能源危机和解决环境问题的理想技术路径之一,然而传统电解水阳极析氧反应(OER)过电位大、反应动力学迟缓,严重制约了电解水制氢的整体效率。而使用更易进行的阳极尿素氧化反应(UOR)取代OER,不仅可以显著降低制氢能耗,还能附带处理富含尿素的废水,在获取清洁氢能源的同时获得环保附加价值,是近年来受到高度关注的一种新型绿色制氢技术。但UOR步骤复杂,6e-转移过程缓慢,故需要高活性催化剂促进其反应速率。在电催化尿素氧化反应中,通过控制镍基催化剂的尺寸、形貌,使其暴露有利于催化尿素氧化分解的活性位点;引入缺陷空位和配位不饱和活性位可改变催化剂表面的电子构型,丰富催化活性位点;掺杂其他元素调控催化剂的电子结构,不仅能改变催化剂的导电性,提升其电子传导能力,还可以诱导晶相或晶面发生变化,提高催化剂的本征活性;构建具有异质结的复合催化剂,利用异质界面与活性相的协同作用,改变反应物的吸/脱附能力,促进其电子转移和传导,从而增强镍基催化剂催化UOR的性能。基于此,本文总结了近几年镍基UOR催化剂的设计理念和最新研究现状,重点阐述了构筑不同形貌尺寸、缺陷工程、掺杂改性、异质结活性界面的镍基催化剂促进UOR的作用机制,对镍基催化剂的合成方法和结构、电化学性能及反应机制进行了概括。此外,针对现有研究对缺陷-结构-性能关系认识的不足,提出了理性设计缺陷镍基催化剂的发展方向,为高效尿素氧化催化剂的开发提供参考。

关键词：镍基催化剂电催化尿素氧化缺陷工程掺杂异质结

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石油烃-重金属复合污染共去除研究进展

石油学报（石油加工） 2022年第5期38卷 1261-1270页

作者：夏如馨姜岩彭蕾重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067

传统和新兴油污染土壤问题日益严重,而重金属则不可避免地存在于油污染场地中,以往的处置或研发理念多是回避重金属的干扰。因此论述了石油烃与重金属复合污染的成因,重点讨论了重金属对石油烃生物降解的抑制、促进作用,以及微生物耐受... 详细信息

传统和新兴油污染土壤问题日益严重,而重金属则不可避免地存在于油污染场地中,以往的处置或研发理念多是回避重金属的干扰。因此论述了石油烃与重金属复合污染的成因,重点讨论了重金属对石油烃生物降解的抑制、促进作用,以及微生物耐受重金属降解石油烃和二者共去除的研究进展。提出利用特异性微生物降解石油烃协同转化和固定重金属是处理复合污染场地的最优策略,将成为该领域今后的研究方向;在现阶段利用混合菌群协同处理复合污染技术更具可行性和实用性。只有解决技术稳定性和成本控制两个瓶颈问题,才可能促进生物修复技术的应用与推广,在大量现有基础研究上实现成果转化是生物修复技术的出路。

关键词：石油烃重金属复合污染土壤微生物修复

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废油聚结分离破乳脱水研究进展

石油学报（石油加工） 2023年第4期39卷 941-952页

作者：黄凌波陈凌欧阳平任博平龚海峰重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆工商大学废油资源化技术与装备工程研究中心重庆400067

废油乳化液的破乳脱水是废油资源化的关键环节。聚结分离技术利用材料表面润湿性不同实现对油、水两相的分离,具有设备结构紧凑、适应性强、操作简便等优点,广泛应用于工业废油破乳脱水处理等领域。对油-水聚结分离技术的发展历程进行... 详细信息

废油乳化液的破乳脱水是废油资源化的关键环节。聚结分离技术利用材料表面润湿性不同实现对油、水两相的分离,具有设备结构紧凑、适应性强、操作简便等优点,广泛应用于工业废油破乳脱水处理等领域。对油-水聚结分离技术的发展历程进行了梳理,并对废油乳化液聚结分离破乳脱水的研究现状进行了总结,包括:油-水乳化液碰撞聚结和润湿聚结2种聚结类型的基本原理;乳化液特性、操作条件和床层特性3类聚结分离性能的影响因素;不同类型聚结分离材料的优缺点;耦合电场或机械振动等强化聚结分离技术;现有发展成熟的聚结设备。在此基础上,对废油乳化液聚结分离破乳脱水研究存在的问题进行了分析;并对废油乳化液聚结分离破乳脱水技术未来的发展方向提出建议和展望:应丰富理论体系、优化聚结模型、设计新型材料、多场耦合强化,最终才能实现废油乳化液聚结分离技术体系化发展。

关键词：废油聚结分离聚结材料耦合强化聚结分离器

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料的结构调变对其催化应用的影响

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材料科学与工艺 2023年第4期31卷 60-69页

作者：易冬梅杜秋月杨娜张海东熊昆杨淇陈佳王晶晶重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料(TSCM)的催化应用性能受到其所含TiO_(2)物种的晶相和SiO_(2)骨架的孔道结构的显著影响。本文归纳总结了TSCM中TiO_(2)物种晶相、SiO_(2)骨架的孔道结构、形貌等特性的调变规律及其对TSCM催化性能的影响,并展望... 详细信息

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料(TSCM)的催化应用性能受到其所含TiO_(2)物种的晶相和SiO_(2)骨架的孔道结构的显著影响。本文归纳总结了TSCM中TiO_(2)物种晶相、SiO_(2)骨架的孔道结构、形貌等特性的调变规律及其对TSCM催化性能的影响,并展望了TSCM材料的结构特性演变趋势以及在制备方法上的取舍。TSCM直接作为催化剂时,其活性位普遍被认为是TiO_(2)-SiO_(2)界面上的Ti—O—Si键位和酸性位点。而作为载体材料时,TSCM中的TiO_(2)物种可以与负载的金属活性中心表现出显著的载体-金属相互作用(SMSI),TiO_(2)物种的晶相可以对形成的金属活性中心的性能产生显著影响。在TSCM材料的合成研究中,合成含有单一锐钛矿相(Anatase)TiO_(2)物种的Anatase-SiO_(2)或单一金红石晶相(Rutile)的Rutile-SiO_(2)类型TSCM材料,以及同时含有这两个晶相TiO_(2),但晶相比例可调的A/R-SiO_(2)类型TSCM材料仍充满挑战。TSCM的SiO_(2)骨架特性调控也同样具有挑战,如何在得到特定晶相和粒子尺寸的TiO_(2)物种的同时获得特定孔道特性和形貌特征的SiO_(2)骨架,仍是研究的难点和热点。两步法无需同时控制TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,重现性好,多用于特殊形貌的TSCM的制备,但通常其中TiO_(2)物种的分散度不佳。而一步法制备过程简短,更容易得到多孔-大比表面积材料,有利于实现TiO_(2)粒子的尺寸控制及其在SiO_(2)骨架中的均匀分布,从而得到更丰富的Ti—O—Si界面活性物种,但需要在同一合成体系中同时控制相互影响的TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,调控难度极大,与两步法相比,重现性较差。

关键词： TiO_(2) SiO_(2) 复合材料结构调变催化应用

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电纺碳基纤维材料电催化水分解制氢

功能材料 2022年第1期53卷 1041-1047,1063页

作者：杨雯雯熊昆高雪张海东陈佳重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心环境与资源学院重庆400067

电解水制氢是由阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)组成。由于HER和OER所需的过电位高,反应动力学迟缓,导致电解水槽电压远高于理论平衡电压,电能消耗严重。因此,探索高效、稳定的非贵金属基电催化剂具有重要的研究意义。利用静电纺... 详细信息

电解水制氢是由阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)组成。由于HER和OER所需的过电位高,反应动力学迟缓,导致电解水槽电压远高于理论平衡电压,电能消耗严重。因此,探索高效、稳定的非贵金属基电催化剂具有重要的研究意义。利用静电纺丝技术构筑的纤维材料因其较大的比表面积、独特的化学结构、易于调节的组分以及快速的电子和物质传输性能而被广泛应用在能源转化与存储领域。基于此,综述了近几年电纺碳基纤维材料在电催化水分解制氢中的研究进展,重点关注了静电纺丝技术制备的纳米纤维电催化剂用于HER、OER以及作为双功能催化剂在全水分解中产生高催化性能的优势,并对电纺材料在电催化水分解中的应用特点及其未来可能面临的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：静电纺丝析氢反应析氧反应双功能催化剂氢能