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智能网联汽车多目标预测优化换道决策方法

同济大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 1109-1117页

作者：程硕夏新 NAKANO Kimihiko 东京大学生产技术研究所东京153-0041日本加州大学洛杉矶分校土木与环境工程系洛杉矶90095美国

换道决策是智能网联汽车的核心难题之一,其面临着高动态、复杂交通场景下需要综合考虑行驶安全及效率等目标的巨大挑战。提出一种多目标预测优化的换道决策方法,主要包括动力学矩阵建模及多目标预测优化问题解算。基于智能网联汽车的通... 详细信息

换道决策是智能网联汽车的核心难题之一,其面临着高动态、复杂交通场景下需要综合考虑行驶安全及效率等目标的巨大挑战。提出一种多目标预测优化的换道决策方法,主要包括动力学矩阵建模及多目标预测优化问题解算。基于智能网联汽车的通讯大数据信息构建交通流矩阵模型,然后分别设计表征车辆换道安全、行驶效率的动力学模型,通过多目标综合预测优化方法,求解条件约束下预测优化问题从而优化出最优换道决策指令。结果表明,所提出的预测优化换道方法较其他方法提高了智能汽车的行驶安全性和效率。

关键词：智能网联汽车换道决策多目标优化预测优化

氮掺杂对环境空气中TiO_(2)纳米催化剂抗甲醛光催化矿化的影响

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 303-323页

作者： Dae-Hwan Lim Aadil Bathla Hassan Anwer Sherif AYounis Danil WBoukhvalov Ki-Hyun Kim 汉阳大学土木与环境工程系韩国首尔国立科技大学环境工程系巴基斯坦伊斯兰堡埃及石油研究所分析与评估部埃及开罗南京林业大学材料物理与化学研究所理学院江苏南京乌拉尔联邦大学物理与技术研究所俄罗斯叶卡捷琳堡

通过氮掺杂TiO_(2)(N-TiO_(2))浸渍蜂窝过滤器构建了一系列原型光催化空气净化器(AP(N_(x)-C_(y)))系统,并用于在UV-LED光(1 W)照射条件下光催化分解0.5-5 ppm甲醛(CH_(2)O)蒸汽.在上述催化过滤器系统中,Nx和Cy分别代表N/Ti摩尔比(0-20)... 详细信息

通过氮掺杂TiO_(2)(N-TiO_(2))浸渍蜂窝过滤器构建了一系列原型光催化空气净化器(AP(N_(x)-C_(y)))系统,并用于在UV-LED光(1 W)照射条件下光催化分解0.5-5 ppm甲醛(CH_(2)O)蒸汽.在上述催化过滤器系统中,Nx和Cy分别代表N/Ti摩尔比(0-20)和N-TiO_(2)浓度(2-20 mg mL^(-1)).光催化分解实验结果表明,AP(N_(10)-C_(10))的性能最好,其催化CH2O转化为CO_(2)的转化率最高,循环反应10次后CO_(2)产率仍达到89.2%,在干燥空气中的清洁空气输送速率为9.45 L min^(-1).N10-C10的电荷载流子寿命(τa:1.70 ns)优于其他样品(如纯TiO_(2)的电荷载流子寿命为1.37 ns),这表明N缺陷(No)有助于降低带隙(3.10 eV)和产生氧空位OVs-Ti^(3+),这与密度泛函理论(DFT)模拟结果一致.采用原位漫反射红外傅里叶变换、电子顺磁共振和DFT分析等多种方法研究了CH_(2)O的光催化氧化途径.结果表明,氧化过程涉及多个能量有利的中间步骤(例如CH2O以CH_(2)O_(2)的形式在TiO_(2)-OV{110}表面的桥连O/OH基团上发生放热共价吸附,随后通过催化脱氢/氧化反应直接生成CO_(2):CH_(2)O_(2)/HCOO^(-)+•OH→H_(2)O+CO_(2)).这些步骤与具有N杂质的{101}表面上化学活性Ti原子的态密度计算结果一致.预计No缺陷和OVs的存在将通过降低活化能垒来影响反应能量和中间产物,从而在加湿条件下实现有效的矿化.综上,本文为设计和构建先进的光催化系统,并用于环境空气中醛类挥发性有机物(VOCs)的有效矿化提供了新思路.

关键词：光催化蜂窝过滤器甲醛氮掺杂TiO_(2) 密度泛函理论计算催化反应途径空气净化

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碱改性铜锰尖晶石室温催化氧化空气中甲醛

Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 337-350页

作者： Yongbiao Hua Kumar Vikrant Ki-Hyun Kim Philippe M.Heynderickx Danil W.Boukhvalov 汉阳大学土木与环境工程系韩国首尔根特大学国际校区环境与能源研究中心催化与表征材料工程韩国仁川根特大学生物科学工程学院绿色化学与技术系比利时根特京林业大学理学院材料物理与化学研究所江苏南京210037 拉尔联邦大学物理与技术研究所俄罗斯叶卡捷琳堡

甲醛(FA)作为一种有致癌风险的有害污染物,在室内环境中普遍存在.为了高效去除甲醛,催化氧化技术成为了一种既经济又节能的选择,它不仅能降低材料成本(例如避免使用贵金属),也能在无光和室温的条件下进行.本文制备了一种成本效益高的碱... 详细信息

甲醛(FA)作为一种有致癌风险的有害污染物,在室内环境中普遍存在.为了高效去除甲醛,催化氧化技术成为了一种既经济又节能的选择,它不仅能降低材料成本(例如避免使用贵金属),也能在无光和室温的条件下进行.本文制备了一种成本效益高的碱改性锰酸铜尖晶石(CuMn^(2)O_(4))催化剂,并用于甲醛催化氧化反应中.实验结果表明,采用碱(1 mol L^(-1)氢氧化钾)改性的CuMn^(2)O_(4)(1-CuMn^(2)O_(4))作为催化剂,在室温条件下,当甲醛浓度为50 ppm,气体空速为4777 h^(-1)时,甲醛转化率(XFA)达到100%;此外,在甲醛转化率为10%时,其稳态反应速率达到了8.18×10^(-2) mmol g^(-1) h^(-1).原位漫反射红外傅立叶变换光谱结果表明,在催化剂的作用下,甲醛分子经过二氧亚甲基和甲酸酯中间体的转化,最终被氧化为水和二氧化碳.进一步结合密度泛函理论模拟发现,1-CuMn^(2)O_(4)具有较高的催化氧化甲醛性能,可归因于甲醛分子更牢固地吸附在1-CuMn^(2)O_(4)表面,甲醛吸附所需的能量较低,以及最终产物从催化剂表面脱附所需的能量也较低的综合效应.本研究为在无光和室温条件下,高效去除空气中甲醛提供了新型高效、成本效益高且无需贵金属的催化剂,从而为室内空气净化提供了新的科学见解.

关键词：甲醛碱修饰锰酸铜尖晶石催化氧化室内空气

页岩油储层压裂-提采一体化研究进展与面临的挑战

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石油钻探技术 2024年第1期52卷 84-95页

作者：张衍君王鲁瑀刘娅菲张佳亮周德胜葛洪魁西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 香港理工大学土木及环境工程系中国香港999077 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

页岩油储层压裂开发中,以远超地层吸收能力的注入速率向储层注入包含各类添加剂的工作液,基本完成了压裂介质一次注入、油井开发全生命周期受益的使命。其中,2个问题尤为关键:1)如何形成均匀展布的裂缝网络,增大裂缝和储层的接触面积、... 详细信息

页岩油储层压裂开发中,以远超地层吸收能力的注入速率向储层注入包含各类添加剂的工作液,基本完成了压裂介质一次注入、油井开发全生命周期受益的使命。其中,2个问题尤为关键:1)如何形成均匀展布的裂缝网络,增大裂缝和储层的接触面积、提高液体流动效率?2)在形成高效传压传质缝网的基础上,存地压裂液如何提高储层中原油的可动性?压裂和提采一体化是解决上述问题的重要思路。为此,阐述了页岩油储层压裂-提采一体化的内涵,归纳了实现压裂-提采一体化的模拟和试验技术;明确了页岩油储层压裂-提采一体化的科学问题:均衡应力压裂形成均匀展布的缝网,提高均布缝网中流体流动与传输的效率,强化基质孔隙中油气的动用。同时,指出了压裂-提采一体化面临的挑战:明确裂缝非均匀扩展导致的压裂井间干扰机理并建立控制方法,形成裂缝中高压流体高效作用于基质孔隙的途径,揭示压裂液-储层-原油相互作用提高原油可动性机理。研究结果表明:形成均布的裂缝网络是控制裂缝-基质传压传质及流体流动的基础,通过强化压裂液-储层-原油之间的相互作用动用赋存于微-纳米孔隙中的原油是核心,将压裂-提采一体化应用于页岩油储层开发是实现经济最大化的有效途径。贯彻和落实压裂-提采一体化的理念,对页岩油储层的高效开发具有重要意义。

关键词：页岩油压裂-提采一体化均衡应力压裂原油可动性流体流动

地下水低渗透区重非水相液体(DNAPL)的增渗增移技术综述

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材料导报 2024年第6期38卷 240-247页

作者：黄霄伊代朝猛游学极李思童汪凯李继香同济大学土木工程学院上海200092 中国科学院上海高等研究院上海200120

重非水相液体(DNAPL)是一种物化性质稳定且毒性较强的有机污染物,对人类健康和生态环境存在极大威胁。由于其密度较大、穿透性强,DNAPL渗入地下后易在低渗透区积聚,形成长期污染源。低渗透区流速慢、传质难的特点使得常用地下水污染修... 详细信息

重非水相液体(DNAPL)是一种物化性质稳定且毒性较强的有机污染物,对人类健康和生态环境存在极大威胁。由于其密度较大、穿透性强,DNAPL渗入地下后易在低渗透区积聚,形成长期污染源。低渗透区流速慢、传质难的特点使得常用地下水污染修复技术难以奏效,而目前针对该问题的系统性研究尚显不足,因此亟需梳理并总结通过增渗增移DNAPL实现低渗透区污染增效修复的方法,为后续研究提供一定参考价值。本文首先通过控制方程描述了增渗增移的原理;其次综述了两种分别以表面活性剂和电动为核心的增渗增移方法:表面活性剂通过胶束增溶和降低吸附实现增渗增移,电动则通过电渗和电迁移增移DNAPL;同时介绍了实际应用中耦合其他技术的案例,总结优缺点;最后对DNAPL未来的发展方向进行了展望。

关键词：重非水相液体(DNAPL) 低渗透区增渗增移表面活性剂电动

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页岩油气开采对地下水污染研究现状与动向

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 796-804页

作者：邹佳婕代朝猛韩跃鸣胡佳俊张亚雷刘曙光周烺同济大学土木工程学院上海200092 上海大学生命科学学院上海200444 同济大学环境科学与工程学院上海200092 德克萨斯大学奥斯汀分校土木、建筑和环境工程系奥斯汀TX 78712

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中... 详细信息

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中的主要污染源;进而讨论了页岩油气开采中主要的地下水污染物,分别是有机污染物、重金属和放射性物质,同时阐述了其带来的地下水污染长期性、隐蔽性和差异性的特点;最后,从技术改进和废料处理等方面对页岩油气开采对地下水污染的防治手段进行了展望。

关键词：页岩油页岩气地下水污染水力压裂水平钻井

均相和非均相催化微藻脂质提取和酯交换制备生物燃料的研究进展

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 97-117页

作者： Vinoth Kumar Ponnumsamy Hussein E.Al-Hazmi Sutha Shobana Jeyaprakash Dharmaraja Dipak Ashok Jadhav Rajesh Banu J Grzegorz Piechota Bartłomiej Igliński Vinod Kumar Amit Bhatnagar Kyu-Jung Chae Gopalakrishnan Kumar 高雄医科大学药物与应用化学系环境医学研究中心中国台湾高雄高雄医科大学医学研究部中国台湾高雄格但斯克理工大学土木与环境工程学院波兰纳鲁特维察格但斯克范朗大学工程与技术学院建筑绿色技术与可持续发展研究组越南胡志明市工程技术学院科学与人文系化学部印度泰米尔纳德邦韩国海洋大学海洋科学与工程学院环境工程系韩国釜山泰米尔纳德邦中央大学生命科学系印度泰米尔纳德邦 GPCHEM沼气研究与分析实验室波兰尼古拉斯哥白尼大学化学系波兰克兰菲尔德大学水与能源学院英国拉彭兰塔工业大学工程科学学院分离科学系芬兰韩国海洋大学海洋可再生能源工程专业韩国釜山延世大学土木与环境工程学院韩国首尔斯塔万格大学科学技术学院化学、生物科学与环境工程研究所挪威斯塔万格

随着化石燃料燃烧导致的二氧化碳排放不断加剧气候变化,且化石燃料储量日益减少,寻求可再生能源已成为一项紧迫的任务.其中,藻类衍生可持续燃料因具有成本优势和可运输性,在解决全球能源危机方面展现出广阔前景,备受关注.利用化学转化... 详细信息

随着化石燃料燃烧导致的二氧化碳排放不断加剧气候变化,且化石燃料储量日益减少,寻求可再生能源已成为一项紧迫的任务.其中,藻类衍生可持续燃料因具有成本优势和可运输性,在解决全球能源危机方面展现出广阔前景,备受关注.利用化学转化技术从微藻中提取脂质,并通过酯交换反应可以将其转化为脂肪酸甲酯,是生产绿色生物燃料的有效途径.这一过程涉及游离脂肪酸、磷脂和甘油三酯的提取,并且生产过程能耗低,成为满足日益增长的能源需求的一种理想解决方案.本文综述了微藻脂质提取和酯交换制备生物燃料的相关研究进展.首先,介绍了微藻脂质的提取方法,包括溶剂提取法、索氏提取法、布利格和戴耶法、超临界二氧化碳提取以及离子液体溶剂法等,并分析了各方法的优缺点.随后,重点阐述了酯交换技术在微藻脂质转化中的应用,包括酸碱催化、酶催化以及原位酯交换反应等,并探讨了这些技术的反应机理、催化剂选择、反应器设计以及生物油生产工艺等方面的研究进展.通过综述上述研究进展,为微藻脂质的生产和应用提供了理论指导.研究表明,通过优化催化剂种类、反应条件以及提取方法,可以有效提高微藻脂质的转化效率和生物油品质.同时,本文也指出了当前微藻脂质生产中面临的挑战,如微藻栽培和生长条件优化、高效转化技术的开发等.随着可持续能源日益受到重视,微藻脂质作为一种可再生能源具有巨大的发展潜力.未来研究应进一步关注微藻的规模化栽培、生长条件优化以及高效转化技术的研发,以提高微藻脂质的产量和品质.同时,应进一步推动和实现微藻生物燃料的实际应用,从而为应对气候变化和能源危机提供有效的解决方案.

关键词：微藻脂质提取酯交换催化酶催化原位技术

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束浆挤扩钢管桩竖向抗拔承载力计算方法

岩土力学 2024年第3期45卷 846-856页

作者：王长虹杨天笑马铖涛沈洋上海大学力学与工程科学学院土木工程系上海200444

随着城市地下空间的开发,深厚黏性土地区的基础抗浮问题愈发凸显。钻孔预制桩因环境友好,得到了广泛的应用,但钻孔过程削弱了预制桩的抗拔性能。拟开发一种新型的约束注浆挤扩钢管桩,为了准确评估束浆挤扩桩的承载力,分析了抗拔桩的破... 详细信息

随着城市地下空间的开发,深厚黏性土地区的基础抗浮问题愈发凸显。钻孔预制桩因环境友好,得到了广泛的应用,但钻孔过程削弱了预制桩的抗拔性能。拟开发一种新型的约束注浆挤扩钢管桩,为了准确评估束浆挤扩桩的承载力,分析了抗拔桩的破坏模式。基于对数螺旋线,提出局部滑裂面理论。采用经典案例,验证了抗拔承载力公式的有效性。基于正交试验设计理念,研究了束浆挤扩桩承载力的影响因素。结果表明,桩径和桩-土界面强度,对抗拔承载力的贡献最大。开展束浆挤扩桩的现场抗拔试验,与同直径钢管桩相比,束浆挤扩工艺可提高抗拔承载力达到70%。使用简化计算公式,计算基桩的抗拔承载力,误差控制在5%以内,更为准确安全。研究结果为约束注浆挤扩钢管桩承载力的设计和优化,提供了理论和技术参考。

关键词：束浆挤扩钢管桩抗拔承载力对数螺旋线简化计算方法

宏基因组揭示紫色土中邻苯二甲酸酯去除的微生物学机制

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环境科学 2024年第3期45卷 1830-1839页

作者：李雨桐余海刘坤柏宏成汪军朱正杰重庆市生态环境科学研究院污染场地土壤与地下水环境可持续修复工程技术研究中心重庆401147 中国环境科学研究院西南分院重庆401147 成都大学建筑与土木工程学院成都610106 百色学院农业与食品工程学院百色533000

邻苯二甲酸酯具有内分泌干扰特性,在环境中持久存在,其去除机制备受关注.为探究邻苯二甲酸酯在紫色农田土壤中的去除机制、关键微生物及功能基因,以邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)为目标污染物,分别设置含... 详细信息

邻苯二甲酸酯具有内分泌干扰特性,在环境中持久存在,其去除机制备受关注.为探究邻苯二甲酸酯在紫色农田土壤中的去除机制、关键微生物及功能基因,以邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)为目标污染物,分别设置含量为0、5、10和20 mg·kg^(-1)的单一污染土壤,避光培养90 d,利用宏基因组技术探究其去除的微生物生态学机制.结果表明,DBP和DEHP在土壤中的降解动态均符合一级动力学降解模型,半衰期介于17.0~38.2 d之间,5 mg·kg^(-1)的DBP降解速率最快,依次快于10 mg·kg^(-1)的DEHP、5 mg·kg^(-1)的DBP、5 mg·kg^(-1)的DEHP以及20 mg·kg^(-1)的DBP和DEHP.第7 d和15 d的土壤样品间细菌群落结构存在显著差异,放线菌门相对丰度随时间不断提升,且与DBP或DEHP半衰期呈反比.物种共现网络分析筛选出变形菌门的Pandoraea属为群落中的关键物种,可以用来指示DBP和DEHP污染程度.KEGG功能注释结果表明,Pandoraea在群落中负责酯键水解、苯甲酸降解、群体感应、ABC转运和双组分系统等功能,可以促进邻苯二甲酸酯上下游降解、细胞通讯和其它降解菌的生长繁殖,以此维持群落结构的稳定.由此可见,紫色土中,DBP和DEHP的去除效率取决于初始含量和自身性质,放线菌门的细菌在降解中扮演重要角色,Pandoraea在促进邻苯二甲酸酯降解和调节降解菌群结构和功能的稳定中均发挥关键作用.

关键词：宏基因组邻苯二甲酸酯(PAEs) 细菌群落网络分析关键物种