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物理学与光学工程
SmCo5型中熵、高熵金属间化合物的结构与磁性
郭新鹏, 郭永权, 王京南, 殷林瀚
2021, 53(3): 1-9.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021036
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摘要:
以SmCo5为原型,设计了3种中熵金属间化合物(Sm1/3Ce1/3Pr1/3)Co5、(Sm1/3Ce1/3Nd1/3)Co5、(Sm1/3Pr1/3Nd1/3)Co5和1种高熵金属间化合物(Sm1/4Ce1/4Pr1/4Nd1/4)Co5,并采用原子半径差和混合焓预测了形成单相结构的可能性. 应用真空电弧熔炼技术成功制备了4种金属间化合物. 采用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS) 和振动样品磁强计(VSM) 表征了样品的物相、成分和磁学性能. 结果表明:4种化合物均为单相,具有六方CaCu5结构,空间群为P6/mmm,稀土原子占据1a位置;稀土位置上的原子浓度为等原子比;化合物的室温磁化行为遵循Langevin模型,磁化强度依赖于化合物的成分;磁价模型计算证实了化合物(Sm1/3Ce1/3Pr1/3)Co5、(Sm1/3Ce1/3Nd1/3)Co5和(Sm1/4Ce1/4Pr1/4Nd1/4)Co5中的Ce为+4价,对磁矩没有贡献.
基于静电纺丝工艺制备的PVDF纤维无线脉搏传感器
林雄威, 周磊, 廖付阳, 赵小波, 鲁圣国
2021, 53(3): 10-14.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021037
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摘要:
采用静电纺丝工艺制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纤维,设计了一种无线可穿戴式的脉搏监测系统. 利用柔性纤维结构对于皮肤表面的良好贴合能力和高灵敏度,检测桡动脉处的表皮脉搏振动情况,通过蓝牙传输方式将脉搏信号实时发送至上位机,实现对脉搏的长时间监控. 结果表明: 该纤维结构传感器的灵敏度几乎是无结构压电薄膜的2倍;与商用指夹式血氧脉搏仪相比,平均脉率误差低于3%,在监测人体生理信号的医学领域具有实用价值.
化学与环境
基于Co/β-Mo2C修饰碳纸阳极的高性能微生物燃料电池
陈妹琼, 郭文显, 肖红飞, 蔡志泉, 张敏, 程发良
2021, 53(3): 15-21.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021038
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摘要:
采用热处理辅助的化学法制备了Co/β-Mo2C双金属碳化物,将其作为微生物燃料电池(MFCs)阳极催化剂. 采用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了形貌和组成,采用电化学交流阻抗(EIS)法、循环伏安(CV)法和单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)研究了其电化学性能. 结果表明:Co/β-Mo2C具有良好的电催化性能以及出色的微生物相容性. 含有3 mg/cm2 Co/β-Mo2C的阳极MFC最大输出功率密度和库伦效率分别为483.3 mW/cm2和3.7%,分别是未修饰的碳纸阳极MFC的1.30倍和1.68倍. 该研究可为开发高性能的微生物燃料电池阳极催化材料提供新思路.
Fe(Ⅲ)掺杂对W18O49超细纳米线结构和气敏性能的影响
杜帅航, 岳鹿, 关荣锋, 杨秀丽, 许宁, 张文惠
2021, 53(3): 22-28.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021039
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摘要:
针对纯氧化钨纳米材料丙酮传感器存在灵敏度低、选择性差、检测温度高等问题,通过简单的溶剂热法制备Fe掺杂氧化钨(Fe-W18O49)超细纳米线,优化氧化钨材料对丙酮的敏感性能. 结果表明:Fe(Ⅲ)的掺杂不仅抑制了W18O49晶相向WO3晶相的转化,起到了稳定W18O49晶相的作用,而且优化了其气敏性能. 当掺杂比n(Fe)/n(W)为0.10时,其气敏性能最佳. 该材料在最佳工作温度(220 ℃)下对丙酮(体积分数为5×10-5)的灵敏度达11.4,响应/恢复时间为14/16 s,并且对丙酮有很好的选择性.
纳米TiO2溶胶催化葡萄糖合成5-羟甲基糠醛
陈烨婷, 左雄军, 顾凤龙
2021, 53(3): 29-34.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021040
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摘要:
采用溶胶凝胶法合成了纳米TiO2溶胶和PEG-TiO2溶胶,将其作为葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的催化剂,对比研究了纳米TiO2粉体和TiO2溶胶的催化性能. 结果表明: 以纳米TiO2溶胶为催化剂,葡萄糖转化为HMF的转化率为93.7%,HMF的收率为21.7%;以纳米TiO2为催化剂,葡萄糖的转化率接近100%,而HMF的收率仅为1.4%. 采用聚乙二醇(PEG 200)和钛酸乙酯为原料,制备了具有更高TiO2固含量的PEG-TiO2溶胶,方便运输、储存和使用. 在最佳条件下,以PEG-TiO2溶胶和甲酸为催化剂,以水为反应溶剂,葡萄糖的转化率达到92.0%,HMF的收率达到56.2%,反应温度为100 ℃,反应时间为12 h. 研究结果为工业上大规模绿色高效催化葡萄糖转化为HMF提供了一种新的方法.
功能化氧化石墨烯催化CO2的化学固定
卢金凯, 张梦, 李斌, 董丽辉, 范闽光
2021, 53(3): 35-42.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021041
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摘要:
通过一锅法将氨基官能化的咪唑离子液体嫁接在氧化石墨烯(GO)和硅铝酸盐中孔分子筛(SBA-15)上,用来催化合成环状碳酸酯. 通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和元素分析(EA)对催化剂的结构、热稳定性以及氨基官能化咪唑离子液体的嫁接量进行了研究. 在环加成反应过程中,GO-NH2的活性高于SBA-15-NH2. 最佳条件: 催化剂用量0.15 g、反应温度130 ℃、CO2压力1.5 MPa和反应时间5 h,碳酸丙烯酯的产率达到96.46%. 此外,催化剂具有可回收性并可以连续5次重复使用.
过硫酸盐增强ZnO@N, C-Co3O4光电催化降解四溴双酚A的性能研究
李亚萍, 孙祥林, 陈晓, 廖雨欣, 李鑫, 唐一鸣, 李来胜
2021, 53(3): 43-53.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021042
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摘要:
过硫酸盐活化技术作为一种新型高级氧化技术,与光电催化技术耦合后能够显著提高材料对污染物的降解性能. 通过水热法研制ZIF-67/8的衍生材料ZnO@N, C-Co3O4,显著拓宽ZnO的光吸收范围至可见光区域,并且有效抑制光生载流子的复合. 对复合薄膜电极的化学组成、形貌特征、光吸收性能进行表征,研究了光电化学性能. 研究表明:薄膜电极在过硫酸盐增强光电催化体系中对四溴双酚A(TBBPA)的降解率最高达97.2%. 过硫酸盐活化技术和光电催化耦合显著增强ZnO@N, C-Co3O4对TBBPA的催化降解效率. 提出了过硫酸盐增强光电催化降解TBBPA的机理,硫酸根自由基和羟基自由基是该体系的主要活性物种.
生物学与生物工程
月季插穗不定根起始的转录组分析和关键基因筛选
陈静, 陈芸, 热依麦阿依·阿布都艾尼, 方志刚, 凯迪日耶·玉苏普, 马刘峰
2021, 53(3): 54-62.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021044
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摘要:
为研究月季插穗在不定根发生过程中的关键基因调控机理,利用Illumina平台测序技术对切花月季品种‘卡罗拉’插穗的3个发育阶段(不定根未启动期、愈伤组织形成期和不定根伸长期)插穗基部1 cm皮层进行转录组测序分析,结果表明:月季插穗不定根发生的3个阶段中,在不定根未启动期与愈伤组织形成期之间共筛选出差异表达基因5 033个,其中2 313个基因上调,2 720个基因下调;在愈伤组织形成期与不定根伸长期之间共筛选出差异表达基因1 865个,其中1 332个基因上调,533个基因下调;GO功能分析表明,差异表达基因主要参与生物过程、分子功能和细胞组分3大功能;KEGG富集分析结果表明,差异表达基因主要参与植物激素信号转导、次生代谢产物的合成以及碳水化合物的合成等代谢通路;将月季插穗生根过程中差异性最为显著的8个基因通过实时荧光定量PCR检测其转录水平变化,结果表明: 实时荧光定量PCR的验证结果与转录组测序结果基本一致.
82种中草药及其复方对花鲈源维氏气单胞菌的体外抑菌效果
王宝屯, 颜远义, 毛灿, 冯娟, 邓益琴, 苏友禄
2021, 53(3): 64-72.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021043
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摘要:
为探究单方及复方中草药对花鲈(Lateolabrax maculatus)源维氏气单胞菌(Aeromonas vernoii)的体外抑菌作用,采用平板打孔法测定乌梅(Prunus mume)、苏木(Caesalpinia sappan)和五倍子(Galla chinensis)等82种单方中草药对维氏气单胞菌的抑制作用,用试管二倍稀释法测定抑菌作用较好的中草药对维氏气单胞菌最小抑菌质量浓度(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)和最小杀菌质量浓度(Minimum Bactericidal Concentration, MBC),并选择更敏感的中药进行复方作用评价. 结果显示:36种中草药对维氏气单胞菌有抑制作用,其中乌梅、苏木、五倍子、丁香(Syzygium aromaticum)和艾叶(Artemisia argyi)对维氏气单胞菌抑制作用较强,抑菌圈直径介于15~25 mm,MIC < 125 mg/mL,且MBC < 500 mg/mL. 复方中草药中,乌梅+丁香、乌梅+五倍子对维氏气单胞菌抑制作用较好,抑菌圈直径>19 mm,MIC为15.6 mg/mL,MBC介于31.25~62.5 mg/mL,但联合抑菌指数分析显示它们呈现无关作用. 该研究表明:单方中草药乌梅、苏木有利于体外抑制和消除花鲈源维氏气单胞菌,为水产中草药物的开发提供数据支撑.
地理科学与技术
神华宝日希勒露天矿排土场生态修复中物种引种的关键气候因素
肖栋, 毕银丽, 于立安, 陈文文, 宋子恒, 何海伦, KEITAMohamed
2021, 53(3): 73-82.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021045
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摘要:
神华宝日希勒露天矿地处我国植物抗寒带二区,气温低、昼夜温差大和无霜期短等气候条件严重制约排土场的生态修复,根据当地气候立地条件做好植物引种是保障生态修复成功实施的首要条件. 综合植物生长环境需求与神华宝日希勒露天矿排土场所在地区的气候特征,冻害、活动积温和风场等气候条件是控制植物引种、影响植物生长与播种的关键因素. 通过统计分析神华宝日希勒露天矿排土场所在地区2011—2019年的气候特征,综合该排土场中黑黏土和腐殖土2种表土类型区域中原生植物的多样性分析与主要植被生长的有效积温特征,揭示了排土场生态修复中所需关注的有效积温、冻害、根系越冬和风场等气候因素特性. 研究结果表明:(1)宝日希勒地区的年最低气温为-42~-35 ℃,年均无霜期为130天,年均有效积温为2 391.8 ℃,年均有效积温累计天数为157.11天. (2)根据当地相对丰度较高的猪毛菜和地肤的生长特征,引种植物评估指标可构建为:活性积温需求 < 2 100 ℃;植物最低耐受温度 < 5 ℃;多年生植物根系冻害温度 < -40 ℃、萌发温度>10 ℃、平均生长周期为90天左右.
基于GIS的揭阳市城市生态安全格局构建
后雪峰, 屈清, 江英志
2021, 53(3): 83-92.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021046
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摘要:
为了缓解潮汕地区面临的环境污染、生态源地减少、生态廊道阻断及生态景观碎片化等生态问题,以揭阳市为研究区,借助GIS空间分析技术,选用指标评价方法识别生态源地,运用最小累积阻力模型识别生态缓冲区和生态廊道,进而构建城市生态安全格局. 结果表明:(1)生态源地、廊道和缓冲区的识别是城市生态安全格局构建的核心,从生物多样性、水资源和土壤状态3个方面对生态用地进行有效提取,识别生态源地面积为1 682.26 km2,占全区总面积的32.11%,生态源地呈C字型且分布范围与生态功能区空间分布基本吻合;(2)识别低累积阻力生态缓冲区面积为2 751.02 km2,占全区总面积的52.51%. 识别生态廊道21条,总长度为845.23 km;(3)“绿色屏障—生态廊道—农田绿网”的生态保护框架有利于加强生态源地、生态缓冲区、生态廊道与建成区间的发展与连通,对区域生态保护和可持续发展具有重要意义.
数学与应用数学
基本指数-最小下半方差投资组合优化研究
张鹏, 李欣茵, 曾永泉
2021, 53(3): 93-101.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021047
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摘要:
为了克服方差作为风险度量无法区分收益和损失的局限性,同时弥补经典均值-方差模型忽略了企业基本面状况的缺陷,该文结合下半方差和基本指数的优点,分别考虑1-、2-范数交易成本,构建了基于期望效用最大化的基本指数-最小下半方差投资组合模型(简称“FI-semiv模型”),并运用不等式组的旋转算法进行求解. 文章通过“滚动窗口”的方法,对FI-semiv模型进行了样本外检验与分析,并进一步将该模型与最小方差模型、最小下半方差模型和等比例投资模型的夏普比率进行对比. 结果表明:基于FI-semiv模型构建的投资组合的夏普比率得到了有效提高,FI-semiv投资组合的风险更小,投资效率更高.
严格对角占优张量的子直和
何建锋
2021, 53(3): 102-105.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021048
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摘要:
根据张量与矩阵之间的联系,将方阵子直和及S-严格对角占优矩阵的概念推广到张量上,给出了张量子直和与S-严格对角占优型张量的定义,用分类讨论的方法证明2个严格对角占优张量的子直和仍然为严格对角占优张量,并讨论了S-严格对角占优型张量的情形,给出2个张量的子直和为S-严格对角占优型张量的条件.
计算机科学与软件工程
基于辅助设备的D2D集群的文件块缓存策略研究
周仙, 宋晖, 潘达儒, 黄旭
2021, 53(3): 106-112.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021049
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摘要:
为了解决D2D缓存命中概率的最优化问题,在集群用户中加入了移动辅助设备(HEs)缓存,同时,提出了基于辅助设备的D2D集群的流性文件块分批缓存策略(FCPhit):首先,将有相似文件请求的用户群置于一个集群中;然后,将用户分批并将流行文件分为若干块,用户设备缓存文件的第1块,移动辅助设备缓存其他文件块. 并与已有的最流行缓存策略(MPhit)、最优缓存策略(OCPhit)和等概率缓存策略(EPRC)进行对比实验,结果表明:FCPhit策略可以有效提高系统的缓存命中概率.
虚拟装配系统开发中参数化模型表达与交互意图识别研究
胡兆勇, 何梓秋, 何汉武, 吴悦明
2021, 53(3): 113-121.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021050
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摘要:
面向教育培训的虚拟装配系统开发经常涉及多同类型任务、多培训模式、多显示终端的任务需求,传统开发方式往往是逐个定制开发. 为了提高重复性开发工作的效率和解决通用性问题,文章凝练了虚拟拆装操作的共性要素,提出了由任务要素、静态要素和动作要素构建的装配序列参数化表达模型,并设计了基于XML数据格式的参数化表达方法;基于此表达方法,研究了装配操作-交互意图的识别机理,实现了演示、练习和考核3种培训模式的人机交互操作的逻辑解析. 减速器虚拟装配案例表明了基于XML数据格式的参数化表达方法可以提高虚拟装配系统开发的效率.
基础心理学
新冠疫情期间学生心理应激反应与非自杀性自伤行为:有调节的中介模型
韦臻, 王若彤, 胡燕, 阮中强, 何婷昕, 周子涵
2021, 53(3): 122-128.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021000
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摘要:
为了探究在新冠疫情期间学生群体的心理应激反应和非自杀性自伤行为的关系,以及消极应对方式的中介作用和情绪管理能力的调节作用,以线上问卷的形式,采用心理应激反应筛查问卷、简易应对方式问卷、情绪管理能力量表、非自杀性自伤行为功能评估工具,在疫情期间对国内1 955名学生进行调查. 结果显示:疫情期间学生的心理应激反应和自伤行为呈显著正相关;消极应对方式在心理应激反应和非自杀性自伤行为之间起部分中介作用;消极应对方式和非自杀性自伤行为的关系(中介效应的后半段路径)受到情绪管理能力的调节:情绪管理能力越强,消极应对方式对非自杀性自伤行为的正向预测作用越弱. 研究表明:心理应激反应和非自杀性自伤行为之间存在着有调节的中介效应,消极应对方式是其中的中介变量,情绪管理能力是其中的调节变量,后者能够降低前者对非自杀性自伤的影响.
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