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锌掺杂型钛系铯离子筛的制备及其吸附性能

化工进展 2024年第4期43卷 1953-1961页

作者：王德斌林梦雨杨雪董殿权青岛科技大学化工学院山东青岛266100

钛系离子筛型吸附剂在盐湖卤水提铯、处理放射性核废水等方面具有很好的应用前景。本文基于改进型溶胶-凝胶技术,将微量Zn^(2+)掺入Cs_(2)Ti_(6)O_(13)的Ti—O晶格中以改善晶胞结构,制备出锌掺杂型钛酸盐前体材料(CZnTO)。前体经过酸处... 详细信息

钛系离子筛型吸附剂在盐湖卤水提铯、处理放射性核废水等方面具有很好的应用前景。本文基于改进型溶胶-凝胶技术,将微量Zn^(2+)掺入Cs_(2)Ti_(6)O_(13)的Ti—O晶格中以改善晶胞结构,制备出锌掺杂型钛酸盐前体材料(CZnTO)。前体经过酸处理形成锌掺杂型质子化钛酸盐(HZnTO),通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜与能谱仪、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱等表征手段对制备的HZnTO进行表征,证明微量Zn^(2+)的掺入未破坏原有层状结构。通过吸附实验,考察了水相pH、初始Cs^(+)浓度、吸附时间和温度等因素对HZnTO吸附行为的影响。研究表明,在288K、pH=11且初始Cs^(+)浓度为3000mg/L的最优条件下,吸附2h左右,HZnTO即可达到饱和吸附容量323mg/g。在初始Cs^(+)浓度为30mg/L的低浓度溶液下,HZnTO依然能保持80%以上的吸附率。HZnTO对Cs^(+)的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温式,说明Cs^(+)在HZnTO上的吸附为化学吸附,以单分子层吸附为主。选择性吸附实验和循环吸附-脱附实验表明,HZnTO对于Cs^(+)的选择性远高于其他离子,循环吸附7次后,HZnTO的吸附容量依然能达到初次循环的87.6%,表现出良好的稳定性。

关键词：铯离子筛掺杂吸附动力学热力学

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基于PECVD技术的石墨烯可控制备与应用:现状与展望

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科学通报 2024年第14期69卷 1893-1905页

作者：郝朝旭王雪东何燕慈海娜青岛科技大学机电工程学院青岛266061

石墨烯因其优异的物理/化学特性,在众多领域有着广泛的应用前景.为了推动石墨烯材料的实际应用,需要寻找稳定可靠、可扩展和低成本的石墨烯材料制备方法.等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)... 详细信息

石墨烯因其优异的物理/化学特性,在众多领域有着广泛的应用前景.为了推动石墨烯材料的实际应用,需要寻找稳定可靠、可扩展和低成本的石墨烯材料制备方法.等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)技术是一种借助外加能量辅助反应前驱体裂解产生等离子体,进而实现石墨烯制备的方法. PECVD技术在沿袭了传统化学气相沉积法工艺产物设计性强、反应途径灵活、可批量化、高品质制备石墨烯等优点的基础上,可以实现石墨烯在更低的生长温度、更多样化的生长衬底上以更快的生长速度制备合成,从而能够有效降低能耗,提高制备效率,拓展石墨烯的应用场景.本文综述了近年来利用不同等离子体源(射频、直流和微波)PECVD技术制备石墨烯的研究进展,讨论了其生长机理,以及PECVD制备石墨烯在储能、器件散热和光热转化等相关领域的应用,进一步对PECVD技术在石墨烯制备和应用中面临的挑战和未来的发展前景进行了总结.

关键词：等离子体增强化学气相沉积二维石墨烯薄膜三维石墨烯纳米片储能散热光热转化

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圆柱绕流对W/O型乳状液电聚并特性影响的研究

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 2103-2110页

作者：孙启杰安贵明徐腾张岩王鸿雁陈海龙李涛青岛科技大学机电工程学院青岛266061

为探究圆柱绕流形成的尾涡对液滴聚并的影响,本文采用水平集方法,建立了W/O型乳状液在圆柱绕流场中的流动模型。通过分析圆柱直径、流速、电场强度变化而引起的分散相体积分数变化,研究了绕流场对水滴聚并的作用。对不同圆柱直径下的不... 详细信息

为探究圆柱绕流形成的尾涡对液滴聚并的影响,本文采用水平集方法,建立了W/O型乳状液在圆柱绕流场中的流动模型。通过分析圆柱直径、流速、电场强度变化而引起的分散相体积分数变化,研究了绕流场对水滴聚并的作用。对不同圆柱直径下的不同流速进行了研究,结果表明当流速为1 m/s时聚并效果最理想。在1 m/s速度下叠加不同的电场强度,当电场强度为6 k V/cm时液滴聚并效率最高。对比流场、静电场&流场、圆柱绕流、绕流场&静电场四种物理场下的最优工况,聚并效率从大到小的顺序为:联合场>圆柱绕流场>静电场>流场。

关键词： W/O型乳状液水平集圆柱绕流液滴聚并

磷掺杂碳负载Zn_(x)P_(y)O_(z)常温常压下高效电催化合成氨

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物理化学学报 2024年第3期40卷 29-30页

作者：王佳秦清王哲赵旭浩陈云菲候利强刘尚果刘希恩青岛科技大学化工学院山东青岛266042

合成氨(NH_(3))的发展是现代工业进程和人类生存的基石。受氮气(N_(2))化学惰性的限制,当前的合成氨工业能源消耗高并且排放大量的二氧化碳。电化学氮气还原反应(NRR),是有望取代高能耗的Haber-Bosch(HB)合成法的一种绿色可持续的合成... 详细信息

合成氨(NH_(3))的发展是现代工业进程和人类生存的基石。受氮气(N_(2))化学惰性的限制,当前的合成氨工业能源消耗高并且排放大量的二氧化碳。电化学氮气还原反应(NRR),是有望取代高能耗的Haber-Bosch(HB)合成法的一种绿色可持续的合成氨工艺。然而,因氮气以及析氢竞争富反应(HER)导致电催化氮气还原极低的NH_(3)产率和能量转换效率一直是目前人工固氮领域面临的挑战。在本文中,我们报道了一种具有丰富孔结构的磷掺杂碳(PC)负载Zn_(3)(PO_(4))_(2)/Zn_(2)P_(2)O_(7)纳米复合材料(h-PC/Zn_(3)(PO_(4))_(2)/Zn_(2)P_(2)O_(7)),在酸性和中性介质中将N_(2)高效催化转化为NH_(3)。其独特的分级多孔结构提高了表面粗糙度并加快了氮气在催化剂体相中的扩散,这有利于延长氮气在催化剂表面的停留时间以及提高活性位点的利用效率。而多组分的均匀分布可以调节电子结构并优化反应中间体的吸附行为,进而提高活性位点的本征活性。在0.1mol·L^(-1)HCI电解液中,h-PC/Zn_(3)(PO_(4))_(2)/Zn_(2)P_(2)O_(7)在-0.2 V vs.可逆氢电极(RHE)电位下NH_(3)的产率可以达到38.7±1.2μg·h^(-1)·mgcat^(-1),法拉第效率为19.8%±0.9%。此外;h-PC/Zn_(3)(PO_(4))_(2)/Zn_(2)P_(2)O_(7)在0.1 mol·L^(-1)Na_(2)SO_(4)溶液中同样展现出优异的电催化氮气还原合成氨性能,NH_(3)产率及法拉第效率分别为17.1±0.8μg·h^(-1)·mgcat^(-1)和15.g%±0.6%,明显优于PC/Zn_(3)P_(2)、C/ZnO和大多数报道的非贵金属电催化剂。这种优异的性能主要归因于多孔结构有利于传质及多组分活性位点协同效应。此外,我们采用非原位X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等表征手段对NRR测试前后h-PC/Zn_(3)(PO_(4))_(2)/Zn_(2)P_(2)O_(7)的组成和结构变化进行了剖析。在反应后检测到了新增的N物种信号,证明催化剂确实发生了氮气还原反应。本研究提供了一种通过同步构建传质通道并耦合不同的活性位点以协同增强NRR活性和选择性的新思路,这对加快绿色制氨工业化具有重大意义。

关键词：氮气还原反应电催化剂孔结构多活性中心协同效应

用于光电催化水分解的氧化亚铜基光电阴极研究进展

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物理化学学报 2024年第2期40卷 76-84页

作者：卢华森宋世旭贾萁森刘光波姜鲁华青岛科技大学材料科学与工程学院纳米材料与电催化实验室山东青岛266042

随着不可再生资源的消耗及环境污染日趋严重,开发环境友好、可再生的新能源受到广泛关注。氢可通过燃料电池进行发电,被认为是理想的洁净能源载体。耦合可再生能源,如光能、风能、海洋能等,进行光电水分解制氢是有效途径之一。氧化亚铜(... 详细信息

随着不可再生资源的消耗及环境污染日趋严重,开发环境友好、可再生的新能源受到广泛关注。氢可通过燃料电池进行发电,被认为是理想的洁净能源载体。耦合可再生能源,如光能、风能、海洋能等,进行光电水分解制氢是有效途径之一。氧化亚铜(Cu2O)具有合适的能带结构、制备简单、资源丰富,成为光电阴极半导体的研究热点。然而,Cu2O光电阴极面临光生电荷复合较快、光腐蚀严重等挑战,导致其光电效率低、稳定性差。本综述首先简要介绍光电水分解制氢原理以及Cu2O的能带结构适配性,其次总结氧化亚铜的制备方法;重点概述提高Cu2O光电效率和稳定性的策略,包括形成氧化亚铜-n型半导体p-n结、添加助催化剂、引入空穴传输层等;结合近年来表征技术的发展,介绍先进的光电阴极表征手段;最后,对光电阴极未来的研究方向进行展望。

关键词：光电催化氧化亚铜析氢反应光阴极水分解

基于YOLOv8s的改进结核病病原体检测算法

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中国医学物理学杂志 2024年第7期41卷 910-917页

作者：乐振孙振鞠瑞文李庆党青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266061 青岛科技大学数据科学学院山东青岛266061 青岛科技大学中德科技学院山东青岛266061

针对结核病病原体在痰涂片图像背景复杂且目标小,人工筛查成本较高的问题,提出了一种基于YOLOv8s的结核病病原体检测方法。首先,采用基于空间和通道重构卷积改进的结构来限制特征冗余。其次,引入了坐标注意力来扩大模型的感受野。再者,... 详细信息

针对结核病病原体在痰涂片图像背景复杂且目标小,人工筛查成本较高的问题,提出了一种基于YOLOv8s的结核病病原体检测方法。首先,采用基于空间和通道重构卷积改进的结构来限制特征冗余。其次,引入了坐标注意力来扩大模型的感受野。再者,使用空间金字塔池化跨阶段局部网络来提取不同尺度上的特征信息。最后,嵌入基于归一化的注意力机制抑制不太显著的特征。实验结果表明,在公开数据集上,改进网络模型与原YOLOv8s模型相比,精确率和召回率分别提升2.7%和1.5%,置信度为0.5时的平均精度均值提高了2.3%,该模型能够有效辅助影像科医师进行诊断。

关键词：结核病深度学习 YOLOv8 注意力机制

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17-4PH不锈钢激光气体渗氮层显微组织与摩擦学性能

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表面技术 2024年第7期53卷 57-63页

作者：刘礼邵磊孙岩茹崔梓烁李克伟李文生山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266590 西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070

目的提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性。方法采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显... 详细信息

目的提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性。方法采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显微组织和相组成;借助显微硬度仪测试渗氮层截面深度方向的硬度;采用多功能摩擦磨损试验机测试基体、渗氮层的摩擦学性能,并通过SEM分析磨痕形貌,揭示基体与渗氮层的磨损机制。结果在渗氮前样品组织为回火马氏体,经激光渗氮后样品表面形成了由板条马氏体组成的熔化区和回火马氏体组成的热影响区构成的渗氮层。经渗氮后,样品的硬度均得到提高。在激光功率3000 W下,渗氮层的表面硬度最高,达到了415HV0.2,约是基体硬度的1.2倍,渗氮层的硬度随着深度的增加呈下降趋势,在深度为2.6mm处其硬度与基体一致。在回火马氏体向板条马氏体转变的相变强化,以及氮原子(以固溶方式进入基体)的固溶强化作用下,提高了渗氮层的硬度。经渗氮后,样品的摩擦因数均高于基体,但渗氮后其磨损量相较于基体有所减少,在激光功率3000W下,其磨损体积最小,相较于基体减少了62%。在激光功率2500W下马氏体转变不完全,在激光功率3500W下渗氮层出现了裂纹,都降低了渗氮层的硬度,其耐磨性也随之减小,且都略低于在3000W下。磨损机制由渗氮前的以黏着磨损为主,转变为渗氮后的以磨粒磨损为主。结论在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢表面进行激光渗氮后,其表面硬度和耐磨性均得到提高,在激光功率3000W下制备的渗氮层具有较高的表面硬度和优异的耐磨性。

关键词：激光气体渗氮 17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢显微组织表面硬度摩擦学性能

基于正交试验的压气机流动特性对转子叶尖关键几何参数敏感性研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1703-1712页

作者：崔伟伟王兴鲁王晓楠孙清典刘玉峰常国璋王翠苹岳光溪山东科技大学土木工程与建筑学院青岛266590 山东科技大学清洁能源试验室青岛2266590

本文选取NASA Rotor37叶尖基元级的沿程曲率分布特征、吸力面最大厚度点相对位置、尾缘半径三个关键几何参数,采用正交试验方法设计了9组方案,详细分析各几何参数对压气机性能的影响程度和作用机制。结果表明,三种几何因素对转子等熵效... 详细信息

本文选取NASA Rotor37叶尖基元级的沿程曲率分布特征、吸力面最大厚度点相对位置、尾缘半径三个关键几何参数,采用正交试验方法设计了9组方案,详细分析各几何参数对压气机性能的影响程度和作用机制。结果表明,三种几何因素对转子等熵效率和总压比的影响不大,但对工作裕度的影响较为显著,且按照影响程度排序依次为:叶尖曲率分布特征、吸力面最大厚度点相对位置、叶尖尾缘半径。其中转子叶尖曲率分布特征的变化通过改变其叶尖流向载荷分布规律进而显著影响叶尖流场特性和工作裕度。结合叶尖基元级曲率分布和吸力面最大厚度点相对位置的变化带来的气动收益,形成了相对较优的叶型优化方案,实现了跨音转子工作裕度和等熵效率5.9%和0.32%的提升。

关键词：敏感性分析叶尖几何参数正交试验工作裕度通道激波

复配功能填料对无溶剂环氧涂层防腐性能的影响

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涂料工业 2024年第2期54卷 12-19页

作者：孔明洁李昱锋赵家玉李斌杨小刚青岛科技大学环境与安全工程学院山东青岛266042 青岛科技大学材料科学与工程学院山东青岛266042

针对不同种类的功能型填料对无溶剂环氧涂层性能的影响进行研究,选择了云母氧化铁协同钙交换SiO_(2)作为防锈填料来增强涂料的耐腐蚀性,沉淀硫酸钡配合陶瓷粉来增强涂料的耐磨性,在合适的颜基比下采用正交试验法制备出不同填料复配的无... 详细信息

针对不同种类的功能型填料对无溶剂环氧涂层性能的影响进行研究,选择了云母氧化铁协同钙交换SiO_(2)作为防锈填料来增强涂料的耐腐蚀性,沉淀硫酸钡配合陶瓷粉来增强涂料的耐磨性,在合适的颜基比下采用正交试验法制备出不同填料复配的无溶剂型环氧涂料。通过基础性能测试、电化学交流阻抗(EIS)以及耐盐雾测试等,分析研究了复配填料的质量比对涂层性能的影响。结果表明:在成膜物质与填料的质量比为3∶2,填充填料与防锈填料质量比为1∶1,陶瓷粉与沉淀硫酸钡质量比为2∶1,云母氧化铁与钙交换SiO_(2)质量比为3∶1时,制备的涂层在物理性能优异的同时,还拥有很高的涂层电阻,经3.5%NaCl溶液浸泡3000 h后,涂层电阻仍能保持在6.486×10^(10)Ω·cm^(2),展现出了良好的耐腐蚀性。

关键词：无溶剂环氧涂料防锈填料防腐涂层交流阻抗技术中性盐雾试验