泡沫镍上原位生长CoMn2O4多级空心纳米球作为超级电容器电极材料的电化学性能研究

采用水热法结合空气气氛中的热处理过程,在泡沫镍（NF）表面生长了锰酸钴（CoMn₂O₄）多级空心纳米球,通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等测试手段对纳米球进行了表征.在三电极电化学测量系统中,0.1Co²⁺-250电极材料在5 mA·cm^-2时的面积比电容高达6 184 mF·cm^-2.以0.1Co²⁺-250为正极,商用活性炭（AC）为负极组装而成的混合超级电容器,在1.6 mW·cm^-2时的最大能量密度为0.112 mWh·cm^-2.即使在功率密度为16 mW·cm^-2时,能量密度仍达到0.064 mWh·cm^-2.在2 mA·cm^-2的电流密度下,经过10 000次充放电循环后,电容保持了初始值的93%.因其优越的电化学性能和低成本的便捷合成方法,CoMn₂O₄多级空心纳米球作为电极材料具有重要的应用前景.     

基于掺铕钨酸盐荧光强度比的非接触温度传感

为了突破传统测温技术应用的局限性,利用NaY （WO₄）₂：Eu³⁺玻璃陶瓷（glass ceramics,GC）实现了具有非接触、实时响应、自校准等优势的双模荧光强度比（luminescence intensity ratio,LIR）测温。采用高温熔融淬灭法制备出含NaY （WO₄）₂：Eu³⁺纳米晶的透明GC样品,并进行系列光谱测量和热敏性能分析。结果表明,样品中Eu³⁺的激发态能级⁵D₁和⁵D₀和基态能级⁷F₂和⁷F₀为两对独立的热耦合能级,可分别基于这两对热耦合能级实现性能优异的双模LIR温度传感。该双模LIR测温技术数据可靠、测温范围广、灵敏度高,再结合GC材料优势,是可用于光纤温度传感器的核心技术材料。     

镍渣表面理化特性及对Pb2+、Cu2+的吸附研究

利用多种表征手段对镍渣的组成和表面特性进行分析,证实了镍渣具备吸附废水中重金属的能力。本实验所采用的水淬二次镍渣中含有含量较高的SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等活性成分,且具备由不同聚合度的Si-O四面体、Al-O四面体或Al-O八面体组成的岛状、链状或网状骨架结构,能够通过离子交换和专性吸附去除溶液中的重金属离子。此外,镍渣粉体表面的碱中心可以为金属阳离子提供有效的吸附位点,且表面在pH=4~12的范围内均带负电,这些都有利于金属阳离子的吸附。镍渣粉体对模拟废液中的Pb²⁺、Cu²⁺吸附实验结果显示,其对废液中的Pb²⁺、Cu²⁺均表现出较好的吸附效果,且对Pb²⁺表现出更好的选择性吸附效果。     

Tm3+和Ln3+(Ln3+ = Yb3+, Er3+, Pr3+, Ho3+, Eu3+) 共掺氟化物纳米晶体的光谱学性质

应用激光光谱学及发光学的理论和方法研究了Tm³⁺/Ln3+(Ln³⁺=Yb³⁺, Er³⁺, Pr³⁺, Ho³⁺, Eu³⁺)离子在LaF3和LaOF纳米颗粒中的发光特性, 探讨了获得蓝绿光发射的方式, 分析了Tm3+离子的荧光发射对基质构成和共掺杂离子的依赖性质. 研究结果表明, 在氟化物纳米晶体中进行Tm³⁺和Ln³⁺(Ln³⁺ =Ho³⁺, Pr³⁺, Er³⁺, Eu³⁺)的共掺杂, 能有效地获得可见光发射, 显著提高荧光量子产率, 在太阳能光伏电池中具有很大的应用潜力.     

亚铁联合不同氧化剂对石油烃污染场地热脱附废水的处理

采用亚铁（Fe²⁺）分别联合次氯酸钠（NaClO）、过硫酸钠（Na?S?O₈）和过氧化氢（H₂O₂） 3种氧化剂处理某原油浸染土壤的热脱附废水，考察了pH值、Fe²⁺投加量、氧化剂投加量和反应时间对处理效能的影响。Fe²⁺/H₂O₂和Fe²⁺/ Na?S?O₈均能有效去除热脱附废水中的典型污染物——石油烃物质，去除率分别达到100.0%和97.8%，但Fe²⁺/H₂O₂体系对化学耗氧量（COD）的去除效果明显优于Fe²⁺/Na?S?O₈。Fe²⁺/H₂O₂可将有机物彻底氧化分解，而Fe²⁺/NaClO和Fe²⁺/Na?S?O₈仅是将有机物氧化分解为中间物质。多元变量分析结果表明，pH值和氧化剂投加量是影响去除效果的主要因素，Fe²⁺/H₂O₂处理热脱附废水的吨水处理成本较高，但是综合效果最好；Fe²⁺/Na?S?O₈处理成本次之，但无法彻底降解COD；Fe²⁺/NaClO成本最低，但对有机物去除效果最差。综合去除效果和经济因素考量， Fe²⁺/H₂O₂体系更适用于处理热脱附废水。     

Yb3+/Er3+双掺杂白磷钙石荧光骨修复材料的制备及其发光性能研究

白磷钙石（whitlockite,WH）是人体骨组织中含量第二的骨矿物质,具有良好的生物活性和诱导成骨性能。WH结构的荧光粉由于其结构类型多样、较低的声子能量以及可调谐的光致发光,被广泛应用于LED灯等领域。采用化学沉淀法制备了含不同物质的量比的Yb³⁺和Er³⁺共掺杂白磷钙石的上转换发光纳米材料(Yb³⁺/Er³⁺-WH),在水溶液中有良好的分散性。在980 nm的激光器的激发下,不同比例掺杂的Yb³⁺/Er³⁺-WH纳米颗粒均可发射波长为530、550 nm的绿光和660 nm的红光。由测得的荧光光谱结果可知,当Yb³⁺和Er³⁺的物质的量比为10∶1时,上转换发光强度最高,有较高的能量传递效率。Yb³⁺/Er³⁺ -WH粉体作为具有成骨活性的荧光标记材料在骨修复领域具有一定的应用潜力。     

4A和13X分子筛去除水中重金属Cd2+及其吸附性能研究

以4A和13X分子筛为吸附材料,考察废水pH值和Cd²⁺初始浓度等对Cd²⁺去除率的影响,并研究了分子筛对Cd²⁺的吸附性能。结果表明,4A和13X分子筛投加量为0.16g/L、废水pH值为5、Cd²⁺浓度为20mg/L时,Cd²⁺去除率达到95%以上;分子筛对Cd²⁺的去除机理以离子交换吸附为主,交换出来的Na⁺与分子筛吸附的Cd²⁺摩尔浓度比为2;在吸附热力学和动力学方面,4A和13X分子筛均符合Langmuir吸附等温模型和Lagergren二级速率方程,计算的饱和吸附容量Q₀分别为150.15、163.67mg/g,二级反应速率常数K₂分别为2.45×10-3、3.96×10-4 g/(mg·s)。该吸附反应是一种单分子层反应速度较快的化学吸附过程。     

氮化碳自组装包裹对SnO2TiO2复合锂离子电池负极材料电化学性能的影响

通过简单的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片自组装沉积法,制备了g-C₃N₄包裹的SnO₂-TiO₂纳米复合材料.扫描电子显微镜观察显示,g-C₃N₄均匀地包裹在SnO₂-TiO₂纳米颗粒上.SnO₂-TiO₂-C₃N₄纳米复合材料被用作锂离子电池的负极材料,在0.2C的倍率下循环20次后,比容量达到380.2 mA·h·g^-1,明显高于未经g-C₃N₄包裹的纯的SnO₂(51.6 mA·h·g^-1)和SnO₂-TiO₂纳米复合材料.在0.1~0.5C的倍率充放电测试中,SnO₂-TiO₂-C₃N₄纳米复合材料的比容量仅从490 mA·h·g^-1衰减到330 mA·h·g^-1,高倍率下抗衰减性能优于同类材料.材料优异的电化学性能归功于g-C₃N₄的包裹处理,这不仅增强了固体电解质界面(SEI)的稳定性,也抑制了锂离子嵌入-脱出时SnO₂和TiO₂纳米颗粒的体积变化.     

CoFe2O4-Al2O3复合材料的制备及其在含日落黄废水处理中的应用

制备了铁酸钴-氧化铝（CoFe₂O₄-Al₂O₃）复合材料,并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积和孔径分析仪对多孔CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料的物相和形貌进行了分析. 利用制备的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料活化过硫酸氢钾（PMS）来降解废水溶液中的日落黄（SY）,通过研究CoFe₂O₄-Al₂O₃材料制备过程中Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比、煅烧温度和时长对材料催化性能的影响,发现Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的最佳物质的量之比为1:2:12,最佳煅烧温度为400 ℃和最佳煅烧时长为3 h. 对采用在最优条件下制得的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料作为催化剂,PMS氧化降解含日落黄废水进行研究,考察了pH值、温度、不同体系、PMS用量、CoFe₂O₄-Al₂O₃材料用量和一些阴离子对日落黄降解的影响. 结果表明：在pH=7,温度为55 ℃条件下,用0.1 g催化剂和0.125 g PMS能使100 mL质量浓度为0.6 g·L^-1的日落黄溶液在30 min内降解率达到99.5%. 同时,碳酸氢根负离子（HCO₃^-）和硝酸根负离子（NO₃^-）的加入抑制了日落黄的降解,而Cl^-则能促进日落黄的降解. 此外,在进行4次循环使用后,CoFe₂O₄-Al₂O₃仍表现出很好的催化性能,日落黄去除效果仍能达到90%以上.     

NaClO/Fe2+强化含藻污泥脱水性能与机理研究

次氯酸钠强化二价铁盐混凝能够有效提升含藻污泥的脱水性能与效果。当NaClO质量浓度为1.5～2.0 mg·L^-1时，含藻污泥的脱水性能达到最佳。过量NaClO的氧化作用使得藻细胞完整性受损，胞内物质外溢，阻碍了细胞间水分的释放，导致脱水性能下降。Fe²⁺被NaClO氧化后原位生成Fe³⁺，继而形成Fe（OH）₃，强化了高藻水的混凝效果；NaClO使得部分亲水性胞外聚合物降解，其中蛋白质和多糖等组分含量降低，有利于藻细胞间水分释放，从而提高了含藻污泥的脱水性能。此外，NaClO强化二价铁盐混凝对溶解性有机物的去除率由74%上升至90%，腐殖质类大分子和芳香族化合物的含量也有所下降，提升了水质净化效果。     

基于驾驶员眼动特征的蓄能荧光标线诱导特性及设置方法

为了研究公路主动发光的荧光标线视认性,利用UC-win /Road 软件对公路荧光标线进行仿真模拟,采集了20名驾驶员的眼动数据,定量分析了不同标线宽度和布设方式下,荧光标线视认性对驾驶员注视点占比和瞳孔面积变化率影响的规律。最后,通过室外实车实验的方式对仿真结果进行验证。结果表明：直线路段标线宽度为100%的方案是最佳方案,当辉度值为3坎德拉每平方米(cd/m_²)时,为最经济方案;曲线路段标线施划在车道边缘线外侧且间距为9m效果最佳。     

公路视错觉减速标线参数优化

为提高道路危险路段运营安全水平,促使驾驶人主动降低车辆运行速度至安全范围,对比并优化了减速标线的形式及设计参数。依据人在动态环境下视错觉减速标线作用机理,对鱼刺形视错觉减速标线各设计参数进行分析和初选,并提出变间距减速标线相隔距离的计算方法。将不同设计参数进行组合,依据正交试验方案,利用仿真试验平台和实际道路试验,对比各种形式标线的实际减速效果。研究表明:不同设计参数的鱼刺形减速标线,其实际减速效果有很大差异,合理的参数设计方能产生良好的减速效果;与等间距标线相比,变间距减速标线的减速效果更优。     

硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能

针对国内外对硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能研究甚少的现状,采用干湿循环作用下不同质量分数(2.5%,5%和10%)Na2SO4溶液加速劣化试验,研究了沥青混合料在硫酸盐腐蚀介质中的马歇尔力学性能、高温稳定性和低温抗裂性的变化规律。试验结果表明:沥青混合料在硫酸盐腐蚀环境下的性能衰减较蒸馏水环境下更为严重,且沥青混合料的性能随硫酸盐浓度的增加呈降低趋势;SMA-13沥青混合料的耐硫酸盐侵蚀性优于AC-13沥青混合料;SEM微观分析表明,硫酸盐溶液较蒸馏水更易侵入沥青膜与集料界面,加速水损害,并在干燥环境中结晶膨胀,导致界面强度降低,这是沥青混合料各项性能衰减的主要原因。     

玻璃微珠改性超高分子量聚乙烯的耐热性能

采用中空玻璃微珠改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),提高其耐热性。研究了经偶联剂处理前后玻璃微珠质量分数对UHMWPE/玻璃微珠复合材料维卡软化温度的影响,并对维卡软化温度所呈现的趋势进行了机理假设与分析;对复合材料各种性能进行测试和表征。结论表明:玻璃微珠、UHMWPE、偶联剂共同组成贯穿网络,使UHMWPE的耐热性得到提高;这种网络增加了非晶区内的缠结点密度,使材料的断裂伸长率和冲击强度提高;另外,适量的玻璃微珠能够起到异相成核作用,一定程度上增加了UHMWPE的结晶度。     

基于路面亮度特征估算的视频能见度检测系统

为了解决现有的视频能见度算法适用面窄、检测不稳定的问题,提出了一种基于路面亮度特征估算的视频能见度检测算法.首先提取亮度、高度一致的路面区域,求取路面采样区域的视亮度,根据Koschmieder公式结合摄像机标定构建多组亮度幂函数关系,计算路面的固有亮度;最后对图像进行多点采样计算能见度距离并对计算结果进行聚类.实验数据表明,所提出的算法具有计算量小、计算精度高且普遍适用的优点.     

区域乡村住宅耐久性指标全局敏感性分析方法

为满足乡村住宅向生态宜居长寿化的方向发展，乡村住宅的耐久性需要给予足够的重视。针对指标参数对区域乡村住宅耐久性的影响分析，基于可拓学和扩展傅里叶幅度敏感性检验法（EFAST）提出了适用于区域乡村住宅耐久性能的评价模型与全局敏感性分析方法。该方法基于可拓学对乡村住宅的耐久指标进行初步筛选，得到乡村住宅耐久性能的敏感因素；将筛选出的耐久指标敏感因素通过最小二乘支持向量机(LSSVM)模型和蒙特卡洛抽样实现乡村住宅样本数量的扩增；引入EFAST方法对扩增后的乡村住宅样本进行耐久指标的全局敏感性分析，得到耐久指标敏感因素的一阶敏感度和总阶敏感度。该方法可以提高区域乡村住宅敏感性分析的精确度，得到影响因素的敏感性程度，且可以实现乡村住宅样本数量的扩增，降低实地调研成本。最后将该全局敏感性分析方法应用于区域乡村住宅分析，阐明了该方法的分析过程，并给出了我国乡村住宅耐久性能的限制因素和敏感性系数。     

国内路用聚合物改性水泥混凝土（PMC）研究进展

本文从工作性能、强度、变形性能、耐久性能、抗冲击性能、透水性能、降噪性能等方面介绍了路用聚合物改性水泥混凝土（PMc）在国内的研究进展,并从材料、结构和经济性方面阐述了路用聚合物改性水泥混凝土在研究当中存在的问题．为聚合物改性水泥混凝土这种新型路用材料的科研与工程应用提供了参考意见。‘     

荒漠地区耐久性沥青路面结构设计指标与路面结构力学分析

通过分析荒漠地区恶劣自然环境下的重荷载交通沥青路面使用状况,采用有限元分析,提出了采用路面性能指数PCI、路表面弯沉与路面车辙作为路面结构的设计指标;得出了荒漠地区耐久性沥青路面结构受力分布.结果表明:不同轴载作用下路表最大竖向变形与轴载近似成线性关系,随着轴载的增大,最大竖向变形逐渐增大;路表最大拉应力以轮轴线呈现对称分布;路面结构层内的剪应力随着深度增加而增大,在距路表5 cm处剪应力达到峰值.研究成果可为荒漠地区耐久性沥青路面选材与结构设计提供科学的理论支撑与技术指导.     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

掺硅粉路面混凝土路用性能

分析了硅粉对混凝土作用机理,研究了掺硅粉路面混凝土的路用性能和施工工艺及技术经济性。结果表明,从抗折强度和经济性指标考虑,路面混凝土存在最佳硅粉掺量问题:与不掺硅粉路面混凝土相比,路面混凝土中按最佳掺量15—20 kg/m3掺入硅粉,能显著提高路面混凝土的路用性能和降低工程造价,如抗折强度提高10％、极限拉应变提高22％以上、压折比降低7％、耐磨性提高42％和抗冻性能提高近10倍、材料费用可节约11％左右,表明掺硅粉混凝土在路面工程中应用是可行的。