化学工程与技术

• 可重排聚酰亚胺基碳纳米纤维的制备与电化学性能

  刘淼;许文浩;鲁云华;肖国勇;胡知之;

  为了开发具有可持续环境友好型超级电容器储能装置，本文以自制的9,9’-双[4-(4-硝基-3-羟基苯氧基)苯基]芴（BAHPPF）和均苯四甲酸二酐（PMDA）为单体，采用低温缩聚反应制备聚酰胺酸（PAA）溶液，再通过静电纺丝技术制备出PAA纳米纤维。之后，经热酰亚胺化、热重排以及碳化处理制得可重排聚酰亚胺基碳纳米纤维（RPICNFs）。采用红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析、X射线衍射、拉曼光谱、氮吸附和电化学性能测试等手段研究PAA溶液质量分数和碳化温度对RPICNFs的微观结构和电化学性能的影响。实验结果表明，当PAA溶液质量分数为25%、碳化温度为800℃时，制备的RPICNF-800-25试样表现出611.06 m~2/g的比表面积和0.391 cm~3/g的孔体积。当电流密度为0.5 A/g时，RPICNF-800-25的比电容达到171.3 F/g，且在10 A/g时仍保持初始电容的70%，具有较好的倍率性能。

  2024年04期 v.47;No.225 241-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K]
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• MnO₂/MCMB复合材料的制备及其超级电容器性能的研究

  李建科;苗信成;高宏亮;杨春杰;张大奎;徐桂英;周卫民;王坤;

  为了进一步提高MnO_2作为超级电容器电极材料的性能，本文采用简单的一步水溶剂法将MnO_2与经KOH活化后的中间相炭微球（MCMB）复合，制备一系列具有赝电容储能行为的MnO_2/MCMB复合材料。采用XRD、Raman、XPS、SEM对其进行结构和形貌表征。结果表明，MnO_2/MCMB材料依然保持着MCMB的球型结构，MnO_2的生成影响了复合材料中MCMB的石墨化程度以及碳层间距。将MnO_2/MCMB复合材料组装为对称型超级电容器，测试结果表明，MnO_2/MCMB电极材料在1 A/g的电流密度下的质量比电容最高为844 F/g，能量密度和功率密度最高分别为32.11 W·h/kg和500 W/kg。

  2024年04期 v.47;No.225 249-257页 [查看摘要][在线阅读][下载 2249K]
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• 第一性原理研究单原子氮碳催化剂电催化还原二氧化碳

  卢美旭;陶林;李云龙;李莉香;安百钢;

  为了显著提升CO_2还原反应（CO_2RR）中催化剂的性能，本文利用第一性原理计算方法，建立单层氮掺杂石墨烯负载的过渡金属单原子催化剂（TM-C_2N,TM=Cu、Pd、Ag、Fe、Ni、Sn），用于CO_2还原为CO和HCOOH。计算结果表明，TM-C_2N催化剂具有高结构稳定性、高效吸附和活化CO_2能力，以及良好的抑制析氢反应（HER）性能。吉布斯自由能计算结果表明，CO_2RR在TM-C_2N上以不同的反应路径生成HCOOH和CO。极限电位证明，Fe-C_2N和Cu-C_2N催化性能最好。这些计算结果不仅为C_2N基催化剂的实验调控提供了理论依据，而且对开发其他过渡金属高效电催化剂CO_2RR具有指导意义。

  2024年04期 v.47;No.225 258-264+280页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K]
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• 多级自支撑氧还原电极的制备及催化性能研究

  陈帅;李姝馨;张涵;高立群;王旭;李莉香;安百钢;

  燃料电池作为能源的高效存储和转换设备，在诸多领域具有广阔应用前景。为了设计和调控碳纳米材料的结构及性能，本文提出一种具有铠甲结构的碳包Co纳米颗粒的纳米管阵列自支撑材料（CC@Co-CNTs）的合成方法。先在碳布表面生长金属有机框架化合物，形成树叶状纳米片阵列前驱体，再经过双氰胺气相转化，得到多级自支撑纳米管材料。电化学测试表明，在1 600 r/min条件下，该自支撑电极的半波电位高达0.78 V，极限电流密度为-12.14 mA/cm~2，电容值约为CC@Co-NCNA材料的4.2倍，在超过500 min的连续测试中，电流保持率高达75.0%，并且具有良好的抗甲醇性能。碳包覆Co纳米颗粒的纳米管阵列的引入，不仅增加了表面积，并且保护催化剂。同时，碳纳米管构建了多级电解质离子的运输通道，缩短了电解质离子的传输路径，从而提高了电催化性能。

  2024年04期 v.47;No.225 265-272页 [查看摘要][在线阅读][下载 1787K]
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• 半胱胺修饰铜配合物用于氯霉素的灵敏检测

  殷梓瑞;田磊;宋易泽;冯艳骥;唐晓丹;

  为了提高荧光探针法检测抗生素氯霉素（CAP）的灵敏度和稳定性，本文制备半胱胺修饰的铜配合物（CuCy-Cl）荧光探针。实验结果表明，CuCy-Cl具有优异的荧光稳定性，并对氯霉素表现出较高的选择性和优异的灵敏度。基于动态猝灭机制，实现对抗生素氯霉素的有效识别。CAP浓度（C_(CAP)）在0.5～9μmol/L或10～90μmol/L范围内，F_0/F与C_(CAP)呈良好线性关系，检出限为0.128μmol/L。CuCy-Cl成功用于湖水和氯霉素滴眼液中CAP含量的荧光测定，加标回收率为97.4%～103.2%。

  2024年04期 v.47;No.225 273-280页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K]
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• 一种磁共振造影剂的制备及其双模态性能

  张瀚文;仝耘千;王妮;屈思羽;王月;

  磁共振成像（MRI）是目前各种成像技术中最强大的活体成像技术之一，为了提高成像质量以便更加准确地检测和诊断，往往需要使用MRI造影剂。本文以Gd（Ⅲ）的多胺多羧酸类配合物DO3A-Gd和苯并香豆素-3-羧酸（BCCA）为原料，利用原位合成法制备磁共振造影剂DO3A-Gd-BCCA，该造影剂具有磁共振/荧光双模态识别氟离子的性能。通过氟离子取代荧光团BCCA，增加Gd（Ⅲ）周围配位水分子数目和荧光团的电荷迁移，实现磁共振信号和荧光信号的同步激活。该造影剂具有良好的稳定性，适用于生理条件下的pH，对F-的检测限为77μmol/L。

  2024年04期 v.47;No.225 281-286页 [查看摘要][在线阅读][下载 1469K]
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控制科学与工程

• 基于D型光子晶体光纤的表面等离子体共振传感器

  岳俊彤;王茜;梁英爽;

  本文提出一种基于D型高灵敏度光子晶体光纤的表面等离子体共振低折射率传感器。D型光子晶体光纤结构更容易镀膜，且便于填充分析物，利用开口镀金结构能够更多激发等离激元。采用有限元法对其结构进行数值模拟，选择分析物折射率范围为1.2～1.29，研究空气孔、开口直径、镀膜厚度等结构参数对传感器性能的影响，对其结构进行优化。当分析物折射率为1.29时，传感器最大灵敏度达到17 000 nm/RIU，分辨率达到6.0×10~(-6)RIU。

  2024年04期 v.47;No.225 287-292页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K]
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• 具有多源干扰非线性系统的复合分层精细抗干扰控制

  王瑞强;王福臣;李军芳;何顺;蔡宏斌;

  针对一类带有多源干扰的非线性连续系统，提出一种复合分层精细抗干扰的控制方法，旨在有效处理系统存在的匹配干扰和外部干扰。本文针对匹配干扰建立一种广义干扰外源模型，扩宽干扰的描述范围；基于线性矩阵不等式区域极点配置方法和D稳定性理论设计非线性干扰观测器，估计系统匹配干扰，并运用前馈控制加以补偿，减少匹配干扰对系统的影响。为了抑制外部干扰对系统的影响，采用被动式的H∞反馈控制策略，基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，得到复合分层精细抗干扰控制器存在的充分条件。仿真结果表明，所提方法可以保证系统的稳定性和强鲁棒性。

  2024年04期 v.47;No.225 293-302页 [查看摘要][在线阅读][下载 1576K]
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机械工程

• 激光熔覆磁力搅拌机构设计与运动学分析

  雷鹏凯;李昌;李雨含;韩兴;唐萍;孔帅;王聪;

  为了有效抑制激光熔覆过程中的缺陷，提出一种电磁场多维辅助激光熔覆的工艺方案，并设计一种磁场辅助激光熔覆装置。基于球面并联机构运动学分析方法建立多维磁力搅拌系统正运动学模型，对机器人正向运动学求解。计算获取搅拌过程中末端执行器的工作空间，并通过改变磁极参数对模型进行多次求解，对工作空间进行优化。计算表明，所设计的磁力搅拌装置工作空间符合多维磁力搅拌要求，为装置实物设计提供理论依据。

  2024年04期 v.47;No.225 303-309页 [查看摘要][在线阅读][下载 1575K]
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基础科学

• 可表为两个Perrin数之和的纯位数

  杨晋翔;杨鹏;

  本文主要研究Perrin序列的任意两项之和中的纯位数。此问题可以转化为丢番图方程求解，将方程转化为特殊形式，利用Baker方法给出解的一个上界，再通过缩减法将此上界缩减到可计算的范围内，利用Mathematica求出此范围内所有可表为两个Perrin数之和的两位数以上的纯位数分别为22、44与666。

  2024年04期 v.47;No.225 310-315页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K]
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• 噪声诱导的量子相干性保护

  孙浩文;王泽;聂晶;朱世海;何开棘;杨秀一;

  为了有效克服量子退相干，本文提出通过引入额外噪声来保护量子相干性的方法，将Jaynes-Cummings(J-C)模型耦合到外部非马尔可夫玻色子库模型，利用缀饰态方法求解此模型，并在随机耦合的情况下对许多随机轨迹进行数值平均，计算系统的密度矩阵。数值计算表明，原子与腔耦合中的随机噪声可以有效抑制腔泄漏引起的弛豫和退相干效应，噪声的记忆时间对量子相干性保护产生重要影响。此研究为利用噪声保护量子相干性提供一条新路径。

  2024年04期 v.47;No.225 316-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 1130K]
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