移民型城市社会空间演变及形成机制研究——以珠海市为例

吴志刚, 刘樱, 周春山

吴志刚, 刘樱, 周春山. 移民型城市社会空间演变及形成机制研究——以珠海市为例[J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2020, 52(2): 77-90. DOI: 10.6054/j.jscnun.2020030
引用本文: 吴志刚, 刘樱, 周春山. 移民型城市社会空间演变及形成机制研究——以珠海市为例[J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2020, 52(2): 77-90. DOI: 10.6054/j.jscnun.2020030
WU Zhigang, LIU Ying, ZHOU Chunshan. The Structure and Formation Mechanism of Socio-Spatial Evolution in the Immigration City: A Case Study of Zhuhai[J]. Journal of South China Normal University (Natural Science Edition), 2020, 52(2): 77-90. DOI: 10.6054/j.jscnun.2020030
Citation: WU Zhigang, LIU Ying, ZHOU Chunshan. The Structure and Formation Mechanism of Socio-Spatial Evolution in the Immigration City: A Case Study of Zhuhai[J]. Journal of South China Normal University (Natural Science Edition), 2020, 52(2): 77-90. DOI: 10.6054/j.jscnun.2020030

移民型城市社会空间演变及形成机制研究——以珠海市为例

基金项目: 

国家社会科学基金项目 17BRK010

详细信息
    通讯作者:

    周春山,教授,Email:zhoucs@mail.sysu.edu.cn

  • 中图分类号: K901.2

The Structure and Formation Mechanism of Socio-Spatial Evolution in the Immigration City: A Case Study of Zhuhai

  • 摘要: 利用主成分分析法,选取表征珠海市社会空间的人口、家庭、住房和职业等方面的指标,提取了珠海市社会空间特征的主成分;利用系统聚类法,依据主成分对珠海市社会空间划分了不同类型,并分析社会空间特征的形成机制.主要结论如下:(1)流动人口和本地多代户作为2个主要的持续性因子,其两者的异同和相互作用是珠海市社会空间差异和演变的主要动因;(2)虽然珠海市社会空间重构呈现一定的融合趋势,但主要是基于老城区的社会区更新演替,在空间上呈现了较强的圈层状分布和居住隔离现象,高学历人口集中分布在城市核心区,而低技术型的务工人员和农村人口处于城市的边缘区域;(3)随着城市框架的拉大和社会经济的发展,以工业、高教园区和城市副中心为载体的“飞地”,重新塑造了珠海市社会空间结构;(4)与非移民城市相比,移民城市外来人口对主因子构成和社会空间分区类型划分的影响更为强烈,在空间分布上更为广泛;(5)自然条件和历史因素、城市规划、制度变革及人口要素的流动等方面共同形成了珠海市社会空间演变的机制.
    Abstract: Population, family, housing, occupation and other indicators are selected to extract the principal components of the characteristics of social areas in Zhuhai by means of the principal component analysis. With the cluster analysis, different types of social areas in Zhuhai are classified according to the principal components, and then the formation mechanism of social area evolution is analyzed. The main conclusions are as follows. First, transient population and local multi-generation households are two persistent main factors. The differences and interaction between them are the main reasons for the spatial characteristics and the evolution of Zhuhai's social areas. Second, the trend of integration in the evolution of Zhuhai's social areas is mainly based on the renewal and expansion of social areas in the old city area. A strong layer structure and residential segregation are present, i.e., the highly educated population is concentrated in the core area while the low-skilled migrant workers and the rural population are in the fringe of the city. Third, with the urban expansion and economic development, the industrial parks, higher education parks and urban sub-centers have greatly affected the spatial structure of Zhuhai's social areas. Fourth, compared with non-immigrant cities, the migrant population has a stronger influence on the main factors and the division of social areas and has a wider spatial distribution in Zhuhai. Finally, the mechanism of the socio-spatial evolution in Zhuhai is composed of the natural conditions and historical factors, urban planning, institutional change and the flow of population.
  • 二氧化碳(CO2)是最重要的“温室气体”之一,它主要由发电厂燃烧、冶金、水泥、化工生产和人类活动所产生,二氧化碳的排放造成了诸多负面影响,如气候变暖、冰川融化、海平面上升,威胁着人类的生存环境。为了解决这个问题,人们探究了各种CO2捕获、存储和转化技术[1],其中CO2捕获技术主要包括液态胺吸收、固体吸附、膜吸收等技术[1-3]。固体吸附技术因具有经济环保、高效节能、操作方便等优点,已成为当前研究的热点。

    近些年,国内外研究小组通过不同策略设计合成了用于捕获和存储CO2、具有新型孔隙结构的固体吸附剂,其中包括多孔碳、多孔二氧化硅、沸石、金属氧化物、金属有机框架(MOF)和共价有机框架(COF)[4-9],这些研究表明,吸附过程可以通过调整孔的结构来控制,同时,改变这些孔材料的表面性质可以提高吸附效率和选择性。最新研究表明,介孔碳/二氧化硅(C/SiO2)复合材料具有其独特的物理化学性质,该复合材料兼具了这2种材料的优点,既具有碳材料的优良性质(高的比表面积、大的孔容积、稳定的化学/热学性质、良好的导电性),同时也具有SiO2的易功能化和良好的机械性能,这种新型介孔C/SiO2复合材料在吸附和催化领域具有较好的应用前景。目前人们主要采用微波法和溶剂诱导挥发自组装法[10-11]制备介孔C/SiO2复合材料, 然而, 这些方法主要的缺点是合成工艺繁琐、耗能高,同时消耗大量的溶剂,生产工艺不符合“绿色化学”理念。

    为了解决上述问题,发展一种简单的绿色合成路线十分必要。在传统的Stöber溶胶-凝胶法基础上,采用无机-有机相自组装法,通过碳化工艺便可以获得介孔C/SiO2复合材料,该制备工艺与传统方法相比具有工艺简单和易操作等优点。该方法可以使用离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂为模板剂(CTAB和F127),以酚醛树脂为碳源,以正硅酸乙酯为硅源,利用酚醛树脂和正硅酸乙酯具有水解和缩聚速度相匹配的特点,同时,无机SiO2前驱相和有机酚醛树脂相通过与表面活性剂之间形成氢键或静电作用共同完成协同自组装过程,从而获得均匀性较好的介孔C/SiO2复合材料。ZHU等[12]利用一步自组装法,以阳离子表面活性剂为模板剂,在碱性条件下,通过调节正硅酸乙酯和酚醛树脂的水解-缩聚速度,获得不同形貌的C/SiO2复合材料。将该材料负载离子液体催化剂后,该催化剂表现出较好的CO2环加成催化效果。另外,通过对碳材料表面进行修饰,引入杂原子(N、B、P和S等)可以使碳材料表面离域π键失去平衡,从而产生极性位点,改变碳材料的表面性质,其中B原子与C原子尺寸相近且比C原子少1个电子,因此B原子可以替换石墨烯中的C原子,从而产生正电位[13],B掺杂的碳材料在电化学储能和超级电容器等领域有较大的应用潜力。近期,LI等[14]制备了一种B掺杂的有序介孔碳材料,该材料具有高的比表面积、大的孔容积,同时掺杂B原子被引入碳材料晶格,表现出较好的CO2吸附性能。上述研究表明,B原子掺杂后的C/SiO2复合材料在CO2吸附和转化方面有较大的应用前景。然而,B掺杂的C/SiO2材料的研究报道较少,尤其将其应用在二氧化碳吸附领域还需要进一步研究。因此,本文在前人研究基础上,以F127为模板剂,以酚醛树脂为碳源,以正硅酸乙酯为硅源,以硼酸三异丙酯为硼源,在酸催化剂作用下,通过溶胶-凝胶法结合协同自组装法制备了具有B掺杂的介孔球形C/SiO2复合材料。采用X-射线衍射技术、扫描电镜、透射电镜、N2吸附-脱附、红外光谱、原位红外漫反射和拉曼光谱等技术手段,对B掺杂的介孔C/SiO2复合材料的组织结构进行表征分析,同时在273 K下研究该复合材料对CO2的吸附性能,采用不同的吸附等温模型探究CO2在B掺杂介孔C/SiO2复合材料的吸附过程。

    主要试剂:嵌段共聚物Pluronic F127(PEO106- PPO70-PEO106, Mw=12 600)购于Sigma-Aldrich公司;甲醛(体积分数37%)、间苯二酚(分析纯)、正硅酸乙酯(分析纯)购于国药集团有限公司;硼酸异丙酯(分析纯)购于阿拉丁试剂有限公司;盐酸(37%)购于北京化工有限公司;高纯CO2(纯度99.99%)、高纯氦气(He,纯度99.99%)和高纯氮气(N2,纯度99.99%)购于蚌埠市联华气体有限公司;实验用水为去离子水。

    主要仪器:X射线衍射仪(XRD,Rigaku,smartLabSE,日本理学)、扫描电子显微镜(SEM,Zeiss Sigma,德国蔡司)、透射电子显微镜(TEM,JEOL JEM 2100F,日本JEOL)、红外光谱仪(Nicolet iS10,美国赛默飞世尔和DRIFTS, Vertex 80v,美国布鲁克公司)、拉曼光谱仪(LabRAM HR Evolution,法国Horiba Scientific)、N2吸附-脱附分析仪(TriStarll 3020,美国麦克默瑞提克),其余常用设备略。

    B掺杂介孔C/SiO2复合材料采用溶胶-凝胶法结合协同自组装法制备。制备过程:向容积为100 mL的三口烧瓶中加入20 mL去离子水和20 mL乙醇,搅拌下加入3.3 g间苯二酚直至溶解,加入4.0 g的F127直至溶解,逐滴加入4 mmol浓盐酸和适量的硼酸三异丙酯,室温下磁力搅拌1 h,再逐滴加入6.0 mL甲醛溶液,在室温下搅拌1 h;将5.0 mL正硅酸乙酯逐滴加入上述溶胶溶液中,继续搅拌1 h,将上述混合溶液移入反应釜中,恒温100 ℃水热反应1 d,对所得固体采用抽滤、洗涤至滤液呈中性,放入烘箱于100 ℃下干燥12 h。经过研磨后,将红棕色固体置于管式炉中700 ℃下碳化3 h,获得黑色固体粉末,即B掺杂的BC/SiO2复合材料。不同硼和碳的投料比获得的样品命名为“BC/SiO2-x”,x为B与C物质的量之比,例如:BC/SiO2-0.025, BC/SiO2-0.050, BC/SiO2-0.075。空白样品C/SiO2为未掺杂硼元素的样品,制备过程与上述步骤相同。

    BC/SiO2-x和C/SiO2复合材料的CO2吸附实验,通过麦克默瑞提克TriStarll 3020吸附仪测定,压力范围在0~100 kPa,温度在273 K获得纯CO2吸附等温曲线,测试前样品在130 ℃氦气气氛下脱气8 h。

    采用X射线衍射仪对材料物相进行XRD表征,Cu Kα辐射(λ=0.154 nm),小角扫描角度范围为1°~10°,广角扫描范围10°~80°。

    采用扫描电子显微镜拍摄材料的微观形貌SEM图,样品在测量之前经过研磨,超声处理,加速电压为3.00 kV,工作距离为7.0 mm。采用透射电子显微镜拍摄材料的TEM图,工作时的加速电压为200 kV,点分辨率为0.23 nm。

    采用压片法测试材料的傅里叶变换红外(FTIR)光谱,波数范围4 000~400 cm-1,扫描次数为32次。采用原位红外漫反射红外光谱仪测试样品的光谱性质,选择MCT型检测器和Harrick原位池,在装样之后,原位池先升温至200 ℃,使用高纯氩气吹扫表面净化1 h,净化后使原位池降温至25 ℃,通入CO2气体吸附60 min,然后切换高纯氩气将管路中残留的CO2吹扫干净,然后对吸附CO2后的样品进行原位红外漫反射测试。采用拉曼光谱仪测试材料的Raman光谱,入射波长为532.05 nm。

    采用多通道全自动比表面积和孔隙分析仪对样品进行N2吸附-脱附分析,比表面积测试范围≥0.01 m2/g,分析前先称取100 mg左右的样品并放入样品管中,在氮气气氛中130 ℃下预处理8 h后,在液氮环境中测定样品的N2吸脱附曲线,采用BET模型和BJH模型(N2吸附曲线)获得样品的比表面积、孔径分布和孔容积。

    Langmuir等温吸附模型[15]适用于吸附质在吸附剂上的单层吸附,模型方程如下:

    q=qmKLp1+KLp,
    (1)

    其中,qqm分别为一定温度、压力下的平衡吸附量和饱和吸附量(mmol/g);p为吸附压力(kPa);KL为Langmuir吸附平衡常数(K/Pa)。

    Freundlich等温吸附模型[16]适用于表面不均匀的吸附剂上的吸附,模型方程如下:

    q=KFp1n,
    (2)

    KF为与键能有关的系统常数(mmol·g-1·kPa-1/n),表示单位平衡浓度时的吸附量;1/n为吸附质在不均匀吸附剂表面的吸附强度,1/n接近0时表示表面的异构性强;1/n<1时表示接近Langmuir等温吸附;1/n>1时表示存在协同吸附作用。

    吸附剂对吸附质存在2种不同特性的吸附位点时,符合DSL模型[17],模型方程如下:

    q=qm,1b1p1+b1p+qm,2b2p1+b2p,
    (3)

    其中,qm, 1qm, 2分别表示不同位点的饱和吸附量(mmol/g),b1b2分别表示吸附在不同位点的平衡吸附常数(K/Pa)。

    图 1为BC/SiO2-x和C/SiO2系列样品在小角度范围的XRD图谱,所有样品均未出现明显的衍射峰,说明获得的样品孔结构均呈无序状态。随着硼掺杂量的增加,这种无序性并没有发生改变,说明硼的掺杂量对介孔结构的有序性未产生影响。

    图  1  不同样品的XRD图谱
    Figure  1.  The XRD patterns of different samples

    图 1插图为样品BC/SiO2-0.050的XRD图谱,B掺杂介孔BC/SiO2在2θ=23°出现1个较宽的衍射峰,该峰归属于无定型SiO2衍射峰,同时非石墨化碳的特征衍射峰也在23°左右[18]并与SiO2的衍射峰重合;另外,在43°左右出现的弱衍射峰归属于石墨化碳的特征衍射峰[19],该结果说明成功合成BC/SiO2复合材料。

    图 2为BC/SiO2-x和C/SiO2样品的N2吸附-脱附曲线,具体结构参数如表 1所示。从图 2A中可以看出,所有样品的N2吸附-脱附曲线均属于Ⅳ型,在相对压力0.4~0.7之间出现1个明显的滞后环,说明所有样品均具有典型的介孔结构[12]。未掺杂B原子的样品C/SiO2比表面积和孔容积分别为393 m2/g和0.178 cm3/g,而对于BC/SiO2-0.025、BC/SiO2-0.050、BC/SiO2-0.075样品的比表面积分别为500、488、505 m2/g,孔容积分别为0.218、0.215、0.183 cm3/g。与样品C/SiO2相比,掺杂B后的BC/SiO2复合材料的比表面积和孔容积均随B掺杂量的增加而明显增加,说明B掺杂有利于提高C/SiO2复合材料的比表面积和孔容积。图 2B为样品的孔径分布曲线,所有样品的孔径分布均一,孔径分布较窄,最可几孔径均在3.7 nm左右。随着B掺杂量的增加,孔径分布无明显变化,该结果说明B的掺杂量对孔径分布无明显影响。

    图  2  不同样品的N2吸附-脱附曲线和孔径分布
    Figure  2.  The N2 adsorption-desorption curves and the pore size distribution of different samples
    表  1  所有相关样品的结构参数
    Table  1.  The structure parameters of all related samples
    样品 比表面积a/(m2·g-1) 孔容积b/(cm3·g-1) 孔径c/nm
    C/SiO2 393 0.178 3.7
    BC/SiO2-0.025 500 0.218 3.7
    BC/SiO2-0.050 488 0.215 3.7
    BC/SiO2-0.075 505 0.220 3.7
    注:a由BET模型计算,表示相对压力在0.05~0.29范围的吸附数据;b由BJH模型计算,表示相对压力>0.995的N2吸附数据;c表示最可几分布孔径。
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    图 3为样品BC/SiO2-0.050在不同放大倍数下的SEM图和TEM图,BC/SiO2-0.050样品具有球形度较好的球形微观形貌,颗粒粒径在3~8 μm左右。同时,样品BC/SiO2-0.050的TEM图表明,样品BC/SiO2-0.050是表面粗糙的球形结构,样品BC/SiO2-0.050局部放大后的TEM图显示,其粗糙的表面具有丰富且无序的介孔结构;此外,样品BC/SiO2-0.050的元素分布图显示,C、Si和O元素共存于复合材料中,其中Si和O的位置有很好的匹配度,证明复合材料为SiO2相,而C元素的位置并没有与Si和O的位置完全吻合,可以推测C相和SiO2相可能以一种互相缠绕的状态存在;掺杂的B元素也均匀分布在复合材料中,而与C元素的位置匹配度更高,说明B已被掺杂在C相中,这进一步证明B已被成功掺入到C/SiO2复合材料中。

    图  3  BC/SiO2-0.050的SEM、TEM图及元素分布
    Figure  3.  The SEM, TEM and elemental mapping images of BC/SiO2-0.050

    图 4为C/SiO2和BC/SiO2-0.050的红外光谱,对于未掺杂B的样品C/SiO2在波数3 551、3 477、3 422 cm-1处出现了明显的吸收峰,归属于游离态、二分子缔合、多分子缔合-OH的伸缩振动,在2 918 cm-1和2 854 cm-1处出现的吸收峰分别为-CH3和-CH2-的伸缩振动峰和反伸缩振动峰[20],在1 636 cm-1处的吸收峰为吸附H2O的-OH弯曲振动峰,在1 617、1 480、1 387 cm-1处的吸收峰归属于苯环的C=C的骨架振动峰[21],而在1 086、801 cm-1处的吸收峰分别对应于Si—O—Si和Si—O的伸缩振动峰[22]

    图  4  C/SiO2和BC/SiO2-0.050的红外光谱
    Figure  4.  The FTIR spectra of C/SiO2 and BC/SiO2-0.050

    图 4的分析结果表明:C/SiO2复合材料被成功制备;而B掺杂后的样品BC/SiO2-0.050保留了C/SiO2复合材料的红外特征峰;另外在1 340 cm-1处出现1个新的较弱的吸收峰,对应于BO3的伸缩振动峰[14],该结果说明B已被成功掺杂到BC/SiO2复合材料中。

    图 5为BC/SiO2-x和C/SiO2的拉曼光谱图,所有样品均出现2个特征吸收带,拉曼位移分别为1 584、1 342 cm-1,分别对应于G带和D带,G带代表石墨烯的结构特征带,D带代表石墨微晶上的缺陷和无序碳杂质[23]

    图  5  不同样品的拉曼光谱图
    Figure  5.  The Raman spectra of different samples

    通过计算获得C/SiO2、BC/SiO2-0.025、BC/SiO2-0.050、BC/SiO2-0.075的D带和G带峰强度比值(ID/IG)分别为0.93、0.94、0.95、0.96。ID/IG随B掺杂量的增加而增大,说明该复合材料的缺陷有所增加。该结果表明:B原子的引入在一定程度上破坏了石墨的有序结构,可以推测B原子已被引入到碳骨架中。

    图 6为BC/SiO2-x和C/SiO2样品在273 K下的CO2等温吸附曲线。在99.75 kPa气压下,各个样品最大吸附量在1.35~1.85 mmol/g范围,对于未掺杂B的样品C/SiO2的吸附量最低。吸附量随B掺杂量的增加而明显增加,样品BC/SiO2-0.075对CO2的最高吸附量可达1.85 mmol/g。

    图  6  不同样品的CO2等温吸附曲线
    Figure  6.  The CO2 adsorption isotherms of different samples

    吸附量的增加说明B掺杂在碳骨架中有利于CO2吸附能力的提升,这是由于B的引入改变了碳原子之间平衡的大π键环境,使其表面产生极性位点和缺陷,而极性位点和缺陷越多则越有利于CO2的吸附,该结论与拉曼光谱分析的结论一致。另外,从N2吸附-脱附实验结果可知,随着B掺杂量的增加,样品的比表面积和孔容积也随之增加,这也是样品对CO2的吸附能力得到提升的原因之一。

    图 7为BC/SiO2-x和C/SiO2样品采用Langmuir、Freundlich和DSL吸附等温模型对CO2等温吸附曲线数据拟合分析图,具体拟合结果见表 2。从图 7的拟合曲线可知,样品CO2等温吸附曲线可以用Langmuir模型、Freundlich模型和DSL模型较好地拟合出来,但相比较而言,DSL吸附模型拟合的准确度最高,实验曲线与拟合曲线几乎完全重叠。从表 2可知,其线性相关系数R2达到0.999 9,该结果说明BC/SiO2-x和C/SiO2样品的CO2等温吸附曲线数据符合DSL吸附等温模型,这是由于DSL模型更适用于存在多吸附位点表面粗糙非均质的吸附剂材料[24],而根据图 3可知,BC/SiO2-0.050具有多孔、表面粗糙的结构,并呈现非均质的特点,因此DSL吸附模型更接近实验值。

    图  7  不同模型对不同样品的CO2等温吸附曲线的拟合结果
    Figure  7.  The fitting results of CO2 isothermal adsorption curves of different samples with different models
    表  2  样品CO2等温吸附曲线模型拟合参数
    Table  2.  The fitting parameters of CO2 isothermal adsorption models
    样品 Freundlich模型 Langmuir模型 DSL模型
    Kf 1/n R2 qm KL R2 qm1 qm2 b1 b2 R2
    C/SiO2 0.046 0.509 0.997 1.87 0.003 0 0.992 0.542 2.564 0.014 9 6.47×10-4 0.999 9
    BC/SiO2-0.025 0.060 0.509 0.997 2.42 0.003 0 0.994 0.593 2.818 0.016 7 9.48×10-4 0.999 9
    BC/SiO2-0.050 0.056 0.527 0.998 2.65 0.002 7 0.992 0.630 3.551 0.016 9 7.26×10-4 0.999 9
    BC/SiO2-0.075 0.077 0.480 0.995 2.46 0.003 5 0.994 0.671 3.624 0.017 5 1.14×10-3 0.999 9
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    表 2拟合参数可知,随着B掺杂量的提高,CO2的吸附量qm1qm2也逐渐增加,根据该模型可知[25]qm1qm2分别代表 2个不同吸附位点的吸附量,CO2在该复合材料吸附过程中存在2个强弱不同的吸附位点。从图 7中BC/SiO2-x对CO2的等温吸附曲线可知,在吸附初始阶段的低压区,CO2吸附量增加较明显,这是由于掺杂的B原子进入C的晶格中使碳材料表面产生极性位点和缺陷,由此产生较强的CO2分子吸附位点。而在中压和高压区,活性吸附位点被占据后,CO2吸附量的持续增加是因为该复合材料具有介孔结构,产生了弱的物理吸附。

    图 8为样品BC/SiO2-0.050吸附CO2 60 min后的原位红外漫反射光谱,从图中可以观察到有较明显的CO2吸收峰,该谱图经放大后可以发现CO2吸收峰发生明显的分裂,主吸收峰在波数为2 361 cm-1处,而发生蓝移的吸收峰在波数为2 336 cm-1处,上述吸收峰均归属于物理吸附态CO2分子中C=O的伸缩振动[26]。该结果说明在2 361 cm-1处的吸收峰表明CO2与样品之间形成了作用力较弱的吸附态,对CO2分子的伸缩振动影响较小,而在2 336 cm-1处的吸收峰发生蓝移,这是由于样品BC/SiO2-0.050中B原子的引入破坏了碳材料π键的平衡,缺电子位产生吸附活性位点,对CO2吸附力增强。另外,CO2作为供电子体与该吸附位点作用时降低了C=O的电子云密度,从而减弱了C=O键,因此吸收峰出现蓝移现象。CO2分子在样品BC/SiO2-0.050红外吸收峰发生分裂的现象说明:CO2分子在样品表面吸附呈现2种不同的吸附态,CO2分子与样品之间存在2种不同的相互作用,该结果与DSL吸附模型分析结果一致。

    图  8  BC/SiO2-0.050样品吸附CO2的原位红外漫反射光谱
    Figure  8.  The in-situ diffuse reflection spectra of CO2 adsorption on BC/SiO2-0.050

    以非离子表面活性F127为模板剂,以酚醛树脂为碳源,以正硅酸乙酯为硅源,以有机硼酸三异丙酯为硼源,通过溶胶-凝胶法结合协同自组装法成功制备了球形B掺杂BC/SiO2复合材料。BC/SiO2复合材料具有丰富的无序介孔结构,大部分B原子均匀分布在该复合材料碳骨架中,BC/SiO2复合材料比未掺杂的C/SiO2复合材料拥有更高的比表面积;随着B掺杂量的增加,BC/SiO2复合材料吸附CO2的能力增强,在273 K下BC/SiO2-0.050的CO2吸附量可以达到1.85 mmol/g,而未掺杂B的C/SiO2复合材料的CO2吸附量仅为1.35 mmol/g,该结果表明B已有效掺杂到碳骨架中,且由B掺杂所产生的极性位点可以有效提高CO2的吸附性能。在实验条件下,DSL等温吸附模型对所有样品的等温吸附实验数据的拟合表现出高度的准确性,结合原位红外漫反射和DSL模型分析结果可以推测CO2在该复合材料上存在2个不同强弱的吸附活性位点,该结论与原位漫反射红外分析结果一致。本文研究丰富了捕获CO2分子多孔固体吸附剂的设计思路,也为合成杂原子B掺杂的BC/SiO2复合材料提供了新方法,未来B掺杂C/SiO2复合材料在CO2催化转化方面也有一定的应用前景。

  • 图  1   珠海市行政区划图

    审图号:粤S(2018)025号

    Figure  1.   The administrative map of Zhuhai

    图  2   2000年和2010年珠海市社会区分布

    Figure  2.   The spatial structure of the social areas of Zhuhai in 2000 and 2010

    图  3   珠海市社会区的空间结构示意图

    Figure  3.   The model of the spatial distribution of social areas in Zhuhai

    图  4   珠海市社会空间重构的形成机制示意图

    Figure  4.   The mechanism of socio-spatial change in Zhuhai

    表  1   2000年和2010年珠海市社会空间分析指标体系

    Table  1   The evaluation index of the social area analysis of Zhuhai in 2000 and 2010

    指标类别 2000年 2010年
    一级指标 二级指标 一级指标 二级指标
    A.人口状况 A1:一般统计指标 A11:人口密度/(人·km2) A1:一般统计指标 A11:人口密度/(人·km2)
    A12:农业人口比重/% A12:农业人口比重/%
    A13:家庭户比重/% A13:家庭户比重/%
    A14:平均家庭户规模/(人·户-1) A14:平均家庭户规模/(人·户-1)
    A2:性别指标 A21:男女性别比/% A2:性别指标 A21:男女性别比/%
    A3:民族构成指标 A31:少数民族人口比重/% A3:民族构成指标 A31:少数民族人口比重/%
    A4:年龄指标 A41:0~19岁人口比重/% A4:年龄指标 A41:0~19岁人口比重/%
    A42:20~39岁人口比重/% A42:20~39岁人口比重/%
    A43:40~59岁人口比重/% A43:40~59岁人口比重/%
    A44:60岁及以上人口比重/% A44:60岁及以上人口比重/%
    A5:户口指标 A51:本地户籍常住人口比重/% A5:户口指标 A51:本地户籍常住人口比重/%
    A52:外地户籍常住人口比重/% A52:外地户籍常住人口比重/%
    A6:人口流动性指标 A61:本乡镇和街道常住外来人口中非本街道户籍比重/% A6:人口流动性指标 A61:本乡镇和街道常住外来人口中本市户籍比重/%
    A7:婚姻生育指标 A71:生育率/% A62:本乡镇和街道常住外来人口中本省其他市县户籍比重/%
    A72:22岁人口中未婚的所占比重/% A63:本乡镇和街道常住外来人口中省外户籍比重/%
    A8:教育指标 A81:6岁以上人口初中学历以下所占比重/% A64:外出半年以上户籍人口比重/%
    A82:6岁以上人口高中及中专所占比重/% A7:教育指标 A71:6岁以上未上过学人口比重/%
    A83:6岁以上人口的大专以上学历所占比重/% A72:6岁以上人口小学学历所占比重/%
    A84:文盲人口占15岁以上人口比重/% A73:6岁以上人口初中学历所占比重/%
    A74:6岁以上人口高中学历所占比重/%
    A75:6岁以上人口大专学历所占比重/%
    A76:6岁以上人口本科学历所占比重/%
    A77:6岁以上人口研究生学历所占比重/%
    A78:文盲人口占15岁以上人口比重/%
    B:家庭状况 B1:抚养状况指标 B11:总抚养比/% B1:家庭户结构指标 B11:一代户占家庭户比重/%
    B12:二代户占家庭户比重/%
    B13:三代及以上户占家庭户比重/%
    B14:老年人家庭户比重/%
    B2:抚养状况指标 B21:总抚养比/%
    C:职业构成 C1:一般统计指标 C11:第一产业就业人口比重/%
    C12:第二产业就业人口比重/%
    C13:第三产业就业人口比重/%
    C2:不同行业指标 C21:国家机关、党群组织、企业、事业单位负责人所占比重/%
    C22:专业技术人员所占比重/%
    C23:办事人员和有关人员所占比重/%
    C24:商业、服务业人员所占比重/%
    C25:农、林、牧、渔、水利业生产人员所占比重/%
    C26:生产、运输设备操作人员及有关人员所占比重/%
    D:居住状况 D1:居住水平指标 D11:平均每户住房间数/(间·户-1) D1:居住水平 D11:平均每户住房间数/(间·户-1)
    D12:人均住房建筑面积/(m2·人-1) D12:人均住房建筑面积/(m2·人-1)
    D13:家庭户住房建筑平房所占比重/% D13:人均住房间数/(间·人-1)
    D2:住房来源指标 D21:现住房是自建房的人口占比/% D14:拥有1间住房的家庭户所占比重/%
    D22:现住房是自购商品房的人口占比/% D15:拥有2间住房的家庭户所占比重/%
    D23:现住房是自购经济适用房的人口占比/% D16:拥有3间住房的家庭户所占比重/%
    D24:现住房是自购原公有住房的人口占比/% D17:拥有4间及以上住房的家庭户所占比重/%
    D25:现住房是租住用公有住房的人口占比/%
    D26:现住房是租住商品房的人口占比/%
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    表  2   不旋转时2000年和2010年珠海市社会区的主因子特征值

    Table  2   The eigenvalue of major factors social area analysis of Zhuhai in 2000 and 2010 before suborthogonal rotation

    主因子判断依据 2000年主因子 2010年主因子
    1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5
    初始特征值 22.94 9.22 3.05 2.63 2.05 1.77 14.19 9.56 3.88 2.16 1.68
    方差贡献率/% 46.81 18.81 6.23 5.36 4.18 3.62 39.41 26.56 10.77 5.99 4.67
    累积方差贡献率/% 46.81 65.62 71.85 77.21 81.39 85.01 39.41 65.97 76.73 82.72 87.40
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    表  3   正交旋转后2000年和2010年珠海市社会区的主因子特征值

    Table  3   The eigenvalue of principal factors of social area analysis of Zhuhai in 2000 and 2010 after suborthogonal rotation

    主因子判断依据 2000年主因子 2010年主因子
    1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5
    初始特征值 8.65 7.24 6.70 6.14 5.48 5.15 8.33 6.57 6.23 5.91 4.42
    方差贡献率/% 17.60 15.77 14.97 13.63 12.18 10.86 23.14 18.25 17.30 16.42 12.29
    累积方差贡献率/% 17.60 33.37 48.34 61.97 74.15 85.01 23.14 41.39 58.69 75.11 87.40
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    表  4   2000年和2010年珠海市社会空间分析的主因子特征及空间特点

    Table  4   The features and spatial characteristics of principal factors of Zhuhai social areas analysis in 2000 and 2010

    年份 主因子名称 主因子特征 空间特点
    2000 政策性移民和高学历移民(X1) 与6岁以上人口的大专以上学历所占比重、专业技术人员所占比重以及国家机关、党群组织、企业、事业单位负责人所占比重等正相关,与6岁以上人口初中学历以下所占比重负相关.该因子得分越高,表明区域内政策移民和中高素质人口比重越高. 得分较高的有城市核心区域的狮山街道、吉大街道、梅华街道和翠香街道等;得分较低的主要是南屏镇、白蕉镇和平沙镇等城市外围区域.
    农村中老年人口(X2) 与家庭户比重、40~59岁人口比重、第一产业就业人口比重等正相关;与第二产业就业人口比重负相关.该因子得分越高,表明区域内从事第一产业的中老年人口的比重越高. 得分较高的有狮山街道、上横镇、万山镇和横琴镇,主要是城市核心区的原住农村中老年人和城市外围的农业区域.
    本地多代户(X3) 与本地户籍常住人口比重、60岁及以上人口比重、平均家庭户规模等正相关;与现住房是租住商品房的人口占比、20~39岁人口比重负相关.该因子得分越高,表明区域内本地多代户家庭的比重越高. 得分较高的有西部城区中心组团的白蕉镇、井岸镇、三灶镇和小林镇等人口聚集区域.
    居住水平(X4) 与现住房是自购商品房的人口占比、平均每户住房间数、人均住房面积正相关.该因子得分越高,表明区域内居住水平越高. 得分较高的有明珠街道、拱北街道和翠香街道等高层商品住宅集中区域;得分较低有金鼎镇、横琴镇和万山海岛等欠开发区域.
    外来人口(X5) 与本乡镇和街道常住外来人口中非本街道户籍比重正相关;与60岁及以上人口比重负相关.该因子得分越高,表明区域内外来人口的比重越高. 得分较高的有横琴镇、金海岸街道、白藤湖镇和梅华街道等城市外围工业园区集中的区域.
    早期城镇化建筑(X6) 与商业、服务业人员所占比重正相关;与家庭户住房建筑平房所占比重负相关.该因子得分越高,表明区域内早期城镇化建筑的比重越高. 得分较高的有狮山街道、湾仔镇、井岸镇和香湾街道等城镇化较早的区域,多为单位住房集中集中的区域和工业发展较早的区域.
    2010 本地多代户(X7) 与平均家庭户规模、60岁及以上人口比重、三代及以上户占家庭户比重等正相关;与男女性别比、一代户占家庭户比重、外地户籍常住人口比重等负相关.该因子得分越高,表明区域内本地多代户的比重越高. 得分较高的区域是城市外部陆域圈层.
    高学历原住民与居住水平(X8) 与6岁以上人口高中学历所占比重、6岁以上人口大专学历所占比重、人均住房建筑面积和人均住房间数等正相关;与农业人口比重、6岁以上未上过学人口比重、文盲人口占15岁以上人口比重和拥有1间住房的家庭户所占比重等负相关.该因子得分越高,表明区域内原著居民的相对学历、居住水平越高. 得分较高的有香洲中心城区、横琴及西部新城等新建小区,而城乡结合部及城市郊区地区的分值较低.
    中老年型家庭(X9) 与40~59岁人口比重、60岁及以上人口比重和本地户籍常住人口比重等正相关;与20~39岁人口比重、外地户籍常住人口比重、6岁以上人口本科学历所占比重等负相关.该因子得分越高,表明区域内中老年家庭比重越高. 得分较高的有莲洲镇和狮山街道,得分较低有大学城唐家湾、工业园区集中的三灶镇.
    高等学历(X10) 主要与人口密度、6岁以上人口大专学历所占比重、6岁以上人口本科学历所占比重、6岁以上人口研究生学历所占比重等正相关;与农业人口比重、6岁以上人口初中学历所占比重负相关.该因子得分越高,表明区域内拥有大学及以上学历的人口比重越高. 得分较高的有香洲区的香湾街道、狮山街道和翠香街道等主城核心区域以及北部的唐家湾镇,城市外围及边缘地区的得分较低.
    外来人口(X11) 主要与40~59岁人口比重、本乡镇和街道常住外来人口中本省其他市县户籍比重、外地户籍常住人口比重等正相关;与外出半年以上户籍人口比重负相关.该因子得分越高,表明区域内本地人口流出越多,外来人口比重越高. 得分较高的地区是海岛区域.
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    表  5   2000年珠海市社会区特征判别表

    Table  5   The judgement of characteristics of social areas in Zhuhai in 2000

    社会区类型 包含的镇(街道)单元个数 均值特征 主因子
    X1 X2 X3 X4 X5 X6
    政策性移民居住区 1 平方和均值 3.35 2.01 0.18 0.56 2.88 5.03
    均值 2.91 1.32 0.24 -0.34 -1.59 2.29
    高学历人口居住区 5 平方和均值 1.28 0.39 0.11 1.67 0.29 0.86
    均值 1.10 -0.14 -0.21 1.21 0.33 -0.14
    城乡结合部外来人口聚集区 4 平方和均值 0.58 1.93 1.80 1.00 0.12 0.77
    均值 -0.70 -1.37 -1.01 0.42 -0.19 0.52
    工业园工人聚集区 1 平方和均值 0.21 3.05 0.04 3.07 0.26 0.03
    均值 0.25 -1.75 0.19 -1.61 0.44 0.10
    原住民居住区 5 平方和均值 0.31 0.43 0.08 0.46 1.04 1.58
    均值 -0.15 0.39 0.24 -0.38 -0.97 -1.13
    本地工人家庭聚集区 4 平方和均值 0.93 0.59 0.89 0.40 0.66 0.39
    均值 -0.76 0.33 0.76 0.18 0.26 0.48
    卫星城外来人口聚居区 2 平方和均值 0.81 0.69 0.12 0.87 5.73 0.71
    均值 0.65 0.72 0.18 -0.86 2.39 -0.33
    海岛留守中老年聚居区 1 平方和均值 0.11 2.89 8.87 2.33 0.08 0.71
    均值 -0.36 1.55 -3.64 -1.51 -0.25 0.87
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    表  6   2010年珠海市社会区的特征判别表

    Table  6   The judgement of characteristics of social areas in Zhuhai in 2010

    社会区类型 包含的镇(街道)单元个数 均值特征 主因子
    X7 X8 X9 X10 X11
    集中混合居住区 12 平方和均值 0.35 0.39 0.42 1.03 0.54
    均值 -0.34 0.48 0.14 0.26 -0.49
    高等教育聚集区 2 平方和均值 0.25 0.49 6.77 1.59 0.08
    均值 0.47 -0.46 -2.50 1.05 0.29
    原住民居住区 4 平方和均值 1.85 1.66 0.70 0.62 0.51
    均值 1.29 -1.06 0.59 -0.56 -0.56
    农业人口与外来人口混住区 3 平方和均值 2.58 2.32 0.12 0.56 2.03
    均值 -0.57 -0.95 0.26 -0.31 1.24
    外来人口聚集区 2 平方和均值 1.08 1.39 0.17 1.15 3.61
    均值 -0.17 1.13 0.16 -1.06 1.90
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    表  7   2000年和2010年珠海市社会区的特征和空间特点

    Table  7   The features and spatial characteristics of social areas of Zhuhai in 2000 and 2010

    年份 社会区类型 社会区特征 空间特点
    2000 政策性移民居住区 X1、X6主因子表现较为突出,均为正值;X6均值最大.该类型社会区和中高素质人才直接相关,大部分住宅为早期城镇化单位分配的多层建筑. 主要是珠海市城市的核心区和历来的经济、政治及文化中心——狮山街道.
    高学历人口居住区 X1、X4主因子表现较为突出,且得分均值都为正值.该类型社会区和中高素质人才、良好的居住条件直接相关. 主要是紧邻城市核心的翠香街道、梅华街道、吉大街道、拱北街道和香湾街道.
    城乡结合部外来人口聚集区 X2和X3主因子表现较为突出,且得分均值都为负值.该类型社会区明显缺少本地人口,以外来年轻务工者为主. 主要包括前山镇、明珠街道和南屏镇等城乡结合部区域.
    工业园工人聚集区 X2和X4主因子表现较为突出,且得分均值都为负值.本地中老年人口较少,而且居住水平较差. 主要是与主城区有一定距离且交通不便利的金鼎镇和唐家镇.
    原住民居住区 X5和X6主因子表现较为突出,得分均值都为负值.和外来人口负相关,而且城镇化发展缓慢. 覆盖了上横镇、莲溪镇、六乡镇、斗门镇、五山镇和红旗镇等西部城区的边缘地区.
    本地工人家庭聚集区 X1和X3主因子表现较为突出.该类型社会区和本地多代户具有较高的相关性,多为普通工人. 覆盖了乾务镇、白蕉镇、井岸镇和三灶镇等西部城区城镇化水平较高区域.
    卫星城外来人口聚居区 X1、X4和X5主因子表现较为突出.和不同层次的外来人口具有较高的相关性,区域总体居住水平不高. 覆盖了金海岸街道和横琴镇2个距离主城区较远的卫星城.
    海岛留守中老年聚居区 X2、X3和X4主因子表现较为突出.和农村中老年人口具有较高的相关性,年轻原住民外出务工,居住条件差. 主要分布在万山海岛.
    2010 集中混合居住区 5个主因子的表现相对均衡,无因子体现出明显的强势地位.该类型社会区较为混合,兼具各种主因子的影响. 主要覆盖东部主城区的香湾街道、狮山街道、翠香街道等,以及西部城区的红旗镇、井岸镇等城镇化高度发展区域.
    高等教育聚集区 X8、X9、X10主因子表现突出,其中X8的均值为负值.和外来人口因素和高等学历人口因素直接相关,人口较为年青化. 主要覆盖大学、高新企业集中的唐家湾镇和三灶镇.
    农业人口与外来人口混住区 X7、X10主因子表现突出,其中X7的均值为负值.受居住水平和外来人口因子影响较大,多为外来人口迁入和居住条件不佳的区域. 主要覆盖城市远郊的横琴镇、平沙镇和桂山镇.
    原住民居住区 X6、X7主因子表现突出,其中X7的均值为负值.受本地多代户家庭因子影响较大,同时该类型的居住条件不高. 主要覆盖城市外圈层的斗门区的莲洲镇、斗门镇、乾务镇和白蕉镇等.
    外来人口聚集区 X9、X10主因子表现突出,其中X9的均值为负值.受外来人口因子影响最大,受高等学历因子影响最小. 主要覆盖万山镇和担杆镇的海岛地区.
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    表  8   3个城市的社会区主因子贡献率(2000年)

    Table  8   The contribution rate of the principal factors of social area analysis of the three cities in 2000

    城市 主因子 贡献率/%
    珠海市 政策性移民和高学历移民 46.81
    一、三产业中老年人口 18.81
    本地多代户 6.23
    居住水平 5.36
    外来人口 4.18
    合肥市 文化程度与职业 30.56
    外来人口 28.61
    城市待业人口 10.13
    农业人口比重 9.87
    物流服务业人口比重 5.37
    长春市 知识分子阶层 23.68
    一般工薪阶层 21.64
    制造业和低端服务业一般员工阶层 17.60
    低素质的蓝领阶层 6.58
    从事交通运输业的外来人口阶层 5.07
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    表  9   3个城市的社会区类型(2000年)

    Table  9   The types of social areas analysis of the three different cities in 2000

    城市 社会区类型
    珠海市 政策性移民居住区
    高学历人口居住区
    城乡结合部外来人口聚集区
    工业园工人聚集区
    原住民居住区
    本地工人家庭聚集区
    卫星城外来人口聚居区
    海岛留守中老年聚居区
    合肥市 知识分子与高等职业者居住区
    一般工薪阶层居住区
    服务物流业的外来及本地人口混居区
    外来人口与本地居民混住区
    城市低收入人口居住区
    农业人口分布区
    长春市 人口密集的老城区
    知识分子聚居区
    人口密集的工人聚居区
    近郊工业人口聚居区
    近郊城镇人口聚居区
    远郊农业人口聚居区
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-30
  • 网络出版日期:  2021-03-21
  • 刊出日期:  2020-04-24

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