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原位衰减全反射表面增强红外光谱示踪单原子催化二氧化碳电还原反应中间体的研究进展

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第7期62卷 32-52页

作者：严靖倪嘉琪孙宏丽苏陈良刘彬深圳大学光电子工程学院微纳光电子学研究院教育部二维材料光电科技国际合作联合实验室广东深圳518060 香港城市大学材料科学与工程学系中国香港999077 香港城市大学化学系香港清洁能源研究所及超级金刚石与先进薄膜研究中心中国香港999077

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原... 详细信息

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原子催化CO_(2)RR的动态演变过程提供了有利方法.本文总结了原位红外光谱在电催化CO_(2)RR研究中的应用:首先,简要介绍了电化学衰减全反射表面增强红外光谱的表面增强机制;详细探讨了原位衰减全反射表面增强红外光谱技术在研究原子级金属催化剂催化CO_(2)/CORR反应动态演变过程的关键作用;简述了原位红外谱图确定界面水的相关信息以及电极局部pH值的定量方法.原位电化学红外光谱技术加深了对CO_(2)RR反应机制的理解,揭示了催化剂结构、电解质种类、分子吸附方式等对反应活性和选择性的调控规律.尽管研究已取得较大进展,但由于电催化CO_(2)RR的复杂性,学者对该反应的认知仍不够全面和深入,面临的机遇和挑战如下:(1)精准辨识CO_(2)RR关键中间体/生成物.特别是当中间体/生成物的特征峰与其他峰重叠时,精准识别相关特征峰将极具挑战.一方面,需进一步提高原位光谱技术分辨率;另一方面,近年来深度学习算法在光谱分析领域的应用为中间体/生成物混合特征峰的精准识别提供了有效方案,此类算法能建立变量之间的关系,实现光谱中特征信息的智能、精准提取;(2)深入解析CO_(2)RR机理和复杂的反应路径.目前,研究者尚难以通过直接实验手段明确CO_(2)RR路径.原位电化学红外光谱技术结合密度泛函理论(DFT)是明确CO_(2)RR中间体和反应途径的可行方案,能够进一步指导反应条件优化和催化剂结构设计;(3)建立工况下的原位CO_(2)RR机理研究方案.膜电极组件(MEA)电解槽通过使用膜直接连接阴极气体扩散电极和阳极,有效解决了H型反应器的局限性,具有工业应用前景.然而,基于MEA的工况条件CO_(2)RR机制研究鲜有报道.因此,需要开发工况条件下的原位电化学光谱技术,以探究三相界面分子尺度关键中间体/生成物动态演变,并建立工况条件的CO_(2)RR催化构效关系,这将有助于提高工况下的选择性、转化效率,以及实现更高价值的多碳产品的规模生产,并进一步指导高效反应器设计.综上,本文详细综述了原位红外光谱在电化学CO_(2)RR研究中的应用,并对电催化CO_(2)RR目前遇到的问题提出了解决方案,希望对广大科研工作者利用原位红外光谱进一步深入研究电催化CO_(2)RR提供参考和借鉴.

关键词：二氧化碳电还原单原子催化剂电化学原位衰减全反射表面增强红外光谱反应动态演变过程界面水

雾化方法对铝合金粉末特征及激光定向能量沉积过程3D打印性能的影响(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：阮刚梁钰栋李干金莹黎兴刚香港城市大学机械工程系浙江亚通新材料股份有限公司南方科技大学机械与能源工程系南方科技大学材料科学与工程系

本文致力于工业规模生产的用于激光定向能量沉积工艺的气体雾化和旋转盘雾化铝合金粉末的性能及打印性能的比较研究。对粉末特性、打印工艺窗口以及打印件的质量、微观组织和力学性能进行了比较研究和讨论。结果表明，旋转盘雾化粉末在... 详细信息

本文致力于工业规模生产的用于激光定向能量沉积工艺的气体雾化和旋转盘雾化铝合金粉末的性能及打印性能的比较研究。对粉末特性、打印工艺窗口以及打印件的质量、微观组织和力学性能进行了比较研究和讨论。结果表明，旋转盘雾化粉末在球形度、表面质量、内部缺陷、流动性和松装密度方面优于气体雾化粉末，并且在激光定向能量沉积部件制造过程中具有更大的打印工艺窗口；与气体雾化粉末相比，基于旋转盘雾化粉末成形的部件具有更高的尺寸精度、更低的内部缺陷、更均匀和更精细的微观组织以及优异的力学性能。

关键词：金属增材制造旋转盘雾化气体雾化 AlSi10Mg粉末粉末原料

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铁路工程制度、管理与技术协同创新机理研究

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 791-801页

作者：程保全黄健陵李志伟彭春艳蔡超勋陈辉华中南大学土木工程学院湖南长沙410075 香港城市大学建筑与土木工程系中国香港999077 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081

为探索铁路工程制度、管理与技术协同创新的影响因素,验证关键影响因素对创新绩效的作用机制,通过文献综述和专家访谈法,从制度、管理与技术3个维度识别铁路工程协同创新的影响因素,通过主成分分析法进行探索性因子分析,验证关键影响因... 详细信息

为探索铁路工程制度、管理与技术协同创新的影响因素,验证关键影响因素对创新绩效的作用机制,通过文献综述和专家访谈法,从制度、管理与技术3个维度识别铁路工程协同创新的影响因素,通过主成分分析法进行探索性因子分析,验证关键影响因素的合理性。在此基础上,构建关键影响因素之间及关键影响因素对创新绩效的作用关系模型。采用结构方程模型对关键影响因素之间的相互作用关系及对创新绩效的作用路径进行模拟计算与结果分析。根据影响因素的作用原理与作用过程,提出铁路工程创新绩效提升途径。研究发现影响铁路工程协同创新的关键因素包括:工程法律制度、创新政策、关系型管理、契约型管理、工程技术需求和创新资源投入,这些关键因素相互作用,且每一个关键影响因素都对铁路工程项目的创新绩效有着显著的直接影响关系。为了进一步提升铁路工程项目的创新绩效,有必要发挥铁路工程协同创新制度保障作用,加大铁路工程协同创新管控力度,并构建铁路工程协同创新技术网络。研究成果可为铁路工程创新理论和方法的研究提供参考,并为实践提供借鉴。研究结果有助于制定针对性的创新策略、合理政策,并为铁路工程建设提供有效的创新绩效提升途径。

关键词：铁路工程协同创新影响机理结构方程模型

多源时空数据驱动的城市地下空间规划范式变革趋向分析

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现代城市研究 2024年第4期39卷 57-63,93页

作者：董蕴豪王威汐乔永康彭芳乐同济大学地下空间研究中心香港城市大学建筑与土木工程系中国

文章分析了复合目标导向下的地下空间规划数据驱动需求,归纳了多源时空数据的基本特征及其地下空间规划应用场景。面向新时代国土空间规划治理的发展要求,从技术方法、成果形式、管控模式、管控要素等角度诠释了多源时空数据环境中的地... 详细信息

文章分析了复合目标导向下的地下空间规划数据驱动需求,归纳了多源时空数据的基本特征及其地下空间规划应用场景。面向新时代国土空间规划治理的发展要求,从技术方法、成果形式、管控模式、管控要素等角度诠释了多源时空数据环境中的地下空间规划范式变革。针对数据驱动型地下空间规划的现状问题提出了相应的改进策略,并构建了数据驱动型地下空间规划框架。

关键词：多源时空数据地下空间规划范式变革

中子自旋回波:研究蛋白质结构域动力学的利器

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物理 2024年第3期53卷 174-183页

作者：孙喆炘崔腾飞储祥蔷中国工程物理研究院研究生院北京100193 香港城市大学物理系中国香港SAR 999077

蛋白质作为生物系统这种复杂分子机器的重要组成部分之一,理解它们内部的结构及其在不同时间及空间尺度上的运动,对于研究生命的运作机理至关重要。相较于其他实验手段,中子自旋回波技术能探测到更大时空范围的性质,在研究蛋白质内部的... 详细信息

蛋白质作为生物系统这种复杂分子机器的重要组成部分之一,理解它们内部的结构及其在不同时间及空间尺度上的运动,对于研究生命的运作机理至关重要。相较于其他实验手段,中子自旋回波技术能探测到更大时空范围的性质,在研究蛋白质内部的结构域动力学方面具有独特的优势。这是一门横跨核物理与核技术、非平衡态统计物理学、分子生物学与蛋白质组学等前沿交叉领域的学科,充满着诸多未知与挑战,也遍布着一探生命奥秘的机遇。文章简述了中子自旋回波实验技术的基本原理和发展历程,阐述其在研究蛋白质结构域动力学方面的方法和技术优势,并介绍了部分实验案例,最后对其应用前景进行探讨与展望。

关键词：中子散射中子自旋回波蛋白质结构域动力学核技术及应用

碳排放约束下的城市空间格局优化:理论框架、指标体系与实践路径

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自然资源学报 2024年第3期39卷 682-696页

作者：徐可西詹冰倩姜春鲍海君苏婕妤何旻宇浙大城市学院国土空间规划学院杭州310015 浙江财经大学公共管理学院杭州310018 香港城市大学工程学院中国香港999077

构建低碳城市空间格局是推动城市绿色低碳发展的重要抓手。立足城市碳排放约束目标,构建了集约、紧凑、高效、绿色导向下的城市空间格局优化理论框架,剖析了城市空间格局要素与碳核算体系的内在关系,进而开发了涵盖城市规模、城市形态... 详细信息

构建低碳城市空间格局是推动城市绿色低碳发展的重要抓手。立足城市碳排放约束目标,构建了集约、紧凑、高效、绿色导向下的城市空间格局优化理论框架,剖析了城市空间格局要素与碳核算体系的内在关系,进而开发了涵盖城市规模、城市形态、城市布局和蓝绿空间四个维度的指标体系。城市规模维度旨在控制无序扩张,涉及人口、经济和空间规模三方面指标;城市形态以外部紧凑为导向,涵盖城市平面形态和立面形态两方面指标;城市布局以功能高效为落脚点,涵盖居住密度、职住平衡比等指标;蓝绿空间关注城市碳汇的提升,包括蓝绿空间占比、融合度等指标。遵循“评价指标—规划策略—规划内容—空间响应”逻辑主线,提出了提高城市承载能力、合理控制城市扩张,优化城市空间结构、打造紧凑城市形态,人城产交通一体化、完善城市服务功能和构建市域生态网络、提升固碳增汇能力四条实践路径,为碳排放约束下的城市空间格局优化提供了方向。

关键词：城市空间格局碳排放国土空间规划低碳城市指标体系

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一种双频高增益共口径天线设计

电波科学学报 2024年

作者：高帅黄衡香港城市大学电机工程系太赫兹与毫米波国家重点实验室

为满足无线系统对双频高增益天线的需求，本文提出了一种双频高增益共口径天线的设计方法。通过将工作于X波段的法布里-佩罗天线和工作于Ka波段的折叠透射阵天线融合于同一结构中，在两个频段都产生高定向波束的同时也实现了100%的口径... 详细信息

为满足无线系统对双频高增益天线的需求，本文提出了一种双频高增益共口径天线的设计方法。通过将工作于X波段的法布里-佩罗天线和工作于Ka波段的折叠透射阵天线融合于同一结构中，在两个频段都产生高定向波束的同时也实现了100%的口径复用效率；设计了两种单元用于组成天线的口径层和地板层，并且这两种单元在X波段和Ka波段下对电磁波有着不同的特性，以满足法布里-佩罗天线和折叠透射阵天线的需求。为了对所提出的方法进行验证，进行了加工实验，实验显示实测结果和仿真结果有着较好的吻合性。所提出的共口径天线在低频段和高频段分别实现了8.62～9.35 GHz和24～34 GHz的有效带宽(反射系数≤-10 dB，增益变化≤3 dB)，且都有着良好的定向辐射特性，峰值增益分别为15.5 dBi和23.1 dBi。由于宽带高增益的优点以及100%的口径复用效率，本文所提出的天线在未来的无线系统中有着很好的应用前景。

关键词：双频共口径法布里-佩罗天线折叠透射阵天线高增益

构筑Bi纳米粒子负载BiOCl纳米片欧姆结用于光催化CO_(2)还原

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物理化学学报 2024年第7期40卷 54-57页

作者：刘高鹏李利娜王彬单宁杰董金涛季梦夏朱文帅朱剑豪夏杰祥李华明江苏大学能源研究院化学化工学院江苏镇江212013 香港城市大学物理学系材料科学及工程学系生物医学工程学系中国香港999077

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危... 详细信息

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危机。受到自然界光合作用的启发,光催化CO_(2)转化利用太阳能驱动,可以将CO_(2)和水转化为高附加值的化学品。经过多年的发展,人工光合作用已被认为是一种绿色、经济、可持续的方法,有望助力实现国家的碳中和发展目标。然而,现有的光催化剂存在着载流子分离效率低和活性位点不足的问题,从而导致CO_(2)光还原效率较低。为了应对这些科学问题,研究人员发现将金属纳米粒子负载到半导体材料上形成欧姆结,可以产生内建电场,有助于光生电子和空穴的分离。因此,本研究通过溶剂热法在BiOCl纳米片表面负载Bi纳米粒子,构建了Bi/BiOCl欧姆结光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析了光催化剂的成分和微观结构。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究了催化剂的光吸收性能。通过瞬态光电流响应测试、电化学阻抗谱(EIS)和电子自旋共振谱(ESR)研究了光生电子和空穴的分离能力。由于Bi纳米粒子与BiOCl的功函数不同,二者形成的欧姆结具有优异的电荷转移特性,可以显著提高光生载流子的利用效率。此外,Bi纳米粒子还可以作为助催化剂,促进惰性CO_(2)分子的活化。光催化测试结果显示,经过300 W氙灯照射4 h后,具有最佳活性的复合材料(Bi/BiOCl-2)将CO_(2)还原为CO(34.31μmol·g^(-1))和CH_(4)(1.57μmol·g^(-1))的速率分别是BiOCl纳米片的2.55倍和4.76倍。同位素示踪实验证实,产物是CO_(2)和水分子经过光催化反应得到的。此外,根据原位傅里叶变换红外光谱(in situ FTIR)结果,发现在CO_(2)还原过程中形成了^(*)CHO、^(*)CH_(3)O、b-CO_(3)^(2-)、m-CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、HCOOH、^(*)COOH和HCOO^(-)等中间体,并进一步提出了可能的光催化CO_(2)还原机制。经过25 h的CO_(2)光还,原反应后,CO和CH_(4)产量持续增加,同时结合XRD、XPS和TEM结果表明,制备的Bi/BiOCl-2材料具有良好的结构稳定性。这项研究为高效CO_(2)光还原催化剂的构建提供了有益的参考。

关键词： BiOCl纳米片 Bi纳米粒子 CO_(2)光还原欧姆结电子传输

热处理过程TiAlCrMn高熵合金的高温氧化特性与力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 203-218页

作者：陈平虎李柏春刘震周英豪李瑞卿张昀深圳大学机电与控制工程学院增材制造所深圳518060 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院深圳518055 香港城市大学机械工程学院中国香港中南大学轻合金研究院高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083 湖南科技大学机电工程学院湘潭411201

采用真空熔炼制备不同Al、Cr、Mn含量的TiAlCrMn系高熵合金,并对其高温氧化特性和热处理前后的力学性能进行研究。结果表明,随着Al、Cr、Mn含量的增加,其高温氧化质量增加率明显降低,这是因为在氧化层中形成了连续且致密的富(Al,Cr)氧化... 详细信息

采用真空熔炼制备不同Al、Cr、Mn含量的TiAlCrMn系高熵合金,并对其高温氧化特性和热处理前后的力学性能进行研究。结果表明,随着Al、Cr、Mn含量的增加,其高温氧化质量增加率明显降低,这是因为在氧化层中形成了连续且致密的富(Al,Cr)氧化物,阻碍氧原子与其他合金原子相互扩散形成新的氧化物。另外,热处理前后的样品,其显微硬度均存在单调递增的趋势,晶粒粗化会导致样品硬度降低,而在高含量合金元素的样品中,析出强化会改善其硬度。变形诱导强化使材料获得更高的压缩强度,在500℃热处理后的样品其屈服强度有所降低,而经过900℃热处理的材料屈服强度得到提升,但其延展性降低。

关键词：高熵合金(HEAs) 抗氧化性显微组织演变显微硬度压缩强度