摘要：在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升光催化效率至关重要.尽管科研人员在设计开发用于光催化反应的新材料方面付出了巨大努力,但对半导体的内在性质、表面活性位点和催化反应机理之间的深层次联系,仍缺乏充分的理解和认识.基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算是揭示材料内禀电子结构性质和反应过程能量变化的重要工具,正逐渐获得研究者的广泛关注.并且,随着计算方法的不断优化,该领域也取得了显著的进步.本文通过系统梳理国内外代表性研究工作,深入探讨了DFT计算在光催化领域中的广泛应用.首先,总结了DFT计算在光催化领域中的六大优势:(1)预测光催化材料的电子结构,如能带结构、能带间隙和能级;(2)预测表面反应的吸附位点、吸附能等变化;(3)在原子水平上揭示电荷转移过程,包括电子和空穴的运动;(4)阐明光催化剂与底物之间的相互作用;(5)预测光催化材料中空位、间隙和掺杂等缺陷的形成及其影响;(6)阐明光催化反应的机理细节,包括中间物种、过渡态和反应途径等.接着,简要概述了常用于第一性原理计算的软件和计算方法,并特别关注了如何利用不同策略来纠正传统DFT方法对半导体电子结构特性的不适当估计.随后,分析了基于DFT计算的半导体电子和能量特性的典型研究案例,如能带结构、态密度、电荷分布、功函数、形成能和吸附自由能等.此外,还详细阐述了半导体催化剂在多种太阳能驱动反应中的基本应用,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应和氮还原反应等.最后,指出了DFT计算在光催化研究中的机遇与挑战,并展望了未来可能的发展方向.综上,本文系统综述了DFT计算在光催化领域中的广泛应用,旨在深入理解光催化反应中“组成-结构-功能”之间的关系,并为未来开发设计用于太阳能到化学能催化转化的高效稳定催化剂提供参考.

摘要：针对贴标机器人对不同尺寸棒材端面贴标时需人工更换吸盘头的问题,设计一吸盘头可自动更换的贴标机械手。设计由可更换式吸盘头和吸盘头安装座组成的贴标机械手机械结构;根据工作过程,搭建用于标签粘贴的真空吸附回路和吸盘头自动更换回路;通过ANSYS建模,对提出的20种吸盘开孔方案进行仿真分析,初步选取8种吸盘头开孔方案;最后对初选开孔方案进行100次吸附实验。结果表明:孔数M=4、孔径D=6 mm、孔距s=5 mm的吸盘开孔方案标签吸附效果最优。文中设计的贴标机械手不仅可根据不同尺寸棒材自动更换吸盘头而且可实现标签的稳定吸附,十分契合贴标机器人自动化设计需求。

摘要：针对成捆棒材端面贴标过程中出现的端面中心位姿测量难度大、效率低等问题,提出一种基于点云分区统计的成捆棒材端面定位方法.首先对端面点云进行预处理操作;然后使用改进的聚类分割算法对端面点云进行分割,并以分区统计为依据提出完整单根棒材端面中心定位方法和残缺单根棒材端面中心定位方法,实现端面中心定位;最后以端面法向量表征端面中心姿态重建端面中心位姿.采集200组不同姿态的单根棒材端面点云进行实验的结果表明,单根棒材端面定位时间不超过0.5 s,位置误差小于3 mm,姿态误差小于2°;所提方法是高效的,可准确地定位棒材端面中心.

摘要：盖梁的轻量化发展是实现全预制桥梁的必然要求。基于已有的预制模壳填芯混凝土悬臂盖梁静力试验,采用有限元软件ABAQUS对试件PRC1进行数值分析,有限元计算结果和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性。通过修改已验证的有限元模型参数,进一步分析外壳混凝土强度、纵筋配筋率和交界面接触设置对预制模壳填芯混凝土悬臂盖梁力学性能的影响。基于钢筋混凝土一般构件的承载力计算方法建立试件的理论计算公式,并对提出的计算公式进行验证。研究结果表明:当外壳材料为普通混凝土时,混凝土强度等级从C35增加到C60,峰值承载力仅提高1%,而当外壳材料为超高性能混凝土(UHPC)时,峰值承载力相较C35提高了22%。纵筋配筋率与峰值承载力呈线性增长趋势,当顶部第1排纵筋直径从14 mm增加到22 mm时,峰值承载力提高了34%。交界面接触设置为绑定约束比面面接触的峰值承载力更接近试验值,且后者是相对保守的。基于钢筋混凝土一般构件建立的承载力计算方法所计算结果与试验结果和有限元分析结果吻合较好。

摘要：Developing efficient water oxidation catalysts(WOCs)with earth‐abundant elements still remains a challenging task for artificial ***‐based WOC is a promising candidate because it is economically cheap,little toxic and environmentally *** this study,we found that the catalytic water oxidation activity on amorphous iron‐based oxide/hydroxide(FeOx)can be decreased by an order of magnitude after the dehydration process at room *** analysis,XRD and Raman results indicated that the dehydration process of FeOx at room temperature causes the almost completely loss of water molecule with no bulk structural *** on this finding,we prepared hydrated ultrasmall(ca.2.2 nm)FeOx nanoparticles of amorphous feature,which turns out to be extremely active as WOC with turnover frequency(TOF)up to 9.3 s^-1 in the photocatalytic Ru(bpy)3^2+‐Na2S2O8 *** findings suggest that future design of active iron‐based oxides as WOCs requires the consideration of their hydration status.

摘要：介绍了ASME PTC 4—2013与GB/T 10184—20152种标准在计算反平衡锅炉效率的相同与不同之处,探讨了计算锅炉效率的损失与增益项时注意事项,并结合2种标准在计算锅炉效率时的基本相同的输入数据,开发出可同时应用于2种标准计算的锅炉性能计算软件,供锅炉鉴定、验收和常规试验参考。

摘要：采用超声辅助碱性过氧化氢法对琯溪蜜柚幼果中的纤维素进行提取研究,在单因素实验基础上,以纤维素纯度作为指标,利用Design-Expert 8.0设计中心组合试验,采用响应面分析法优化纤维素的提取工艺,并对纤维素进行了红外光谱分析和扫描电镜分析。结果表明,超声功率的改变对纤维素纯度和得率的影响并不显著,水浴温度、超声时间、过氧化氢溶液体积分数、氢氧化钠溶液质量浓度均对纤维素纯度和得率影响显著;优化的最佳提取条件为:超声功率200 W,超声时间40 min,水浴温度80℃,H_(2)O_(2)体积分数0.9%,NaOH质量浓度9%。在此条件下纤维素纯度预测值为88.48%,实测值为88.95%,该模型理论预测值与实际值拟合效果良好,此条件下纤维素得率为17.65%。红外分析表明纤维素制备成功,扫描电镜分析发现纤维素较处理前的琯溪蜜柚幼果表面结构疏松,沟壑较深,X-射线衍射分析表明纤维素具有I型结构,结晶度为44.26%。本研究优化了琯溪蜜柚幼果纤维素的超声辅助碱性过氧化氢提取工艺,耗时短、纤维素纯度高,为琯溪蜜柚幼果的利用及食品源纤维素的开发提供参考。

摘要：为实现成捆圆钢端面标牌焊接的自动化,设计一套以双目视觉测量引导的基于工业机器人的标牌自动焊接系统。整个系统主要由工业机器人、双目视觉识别系统、焊钉送料系统、标牌制备系统、末端操作器、控制系统等构成。双目识别系统采用双目相机扫描成捆圆钢端面,得到焊接位置坐标;焊钉供料系统实现焊钉的分料传送,标牌制备系统通过激光打标机将圆钢生产信息制作在标牌上,并将标牌输送到指定位置;末端操作器由工业机器人带动实现焊钉与标牌的抓取、定位焊接以及掰断焊钉尾部等操作;焊接控制系统中工控机与机器人、PLC、双目视觉测量系统等进行通信,完成标牌焊接的自动化流程。

摘要：高频开关功率放大器具有高功率、低纹波、高响应的优点,是高加速、高精度定位系统的核心部件。为了解决高频PWM中开关频率与占空比分辨率的矛盾,该文分析调制中噪声整形的基本原理,采用误差反馈结构提取PWM量化噪声进行数字整形,阐述噪声整形滤波器设计约束条件。提出通过逆全极点无限脉冲响应(IIR)滤波器获得有限脉冲响应(FIR)噪声整形滤波器的简明设计方法,仿真及实验表明,该文提出的方法可利用低阶FIR整形滤波器获得平坦的通带和高整形衰减。在不足9位的PWM中,4阶的FIR噪声整形滤波器能够恢复调制信号在10 kHz频段内约40 dB的信噪比损失。

摘要：针对高压深井分段改造过程中封隔器间环空压力下降造成的改造管柱和封隔器受力状况恶化问题,基于能量守恒原理和井筒传热理论,建立了考虑摩擦生热和对流换热等影响的注入工况井筒温度场二维瞬态预测模型,并分析了井筒温度和压力变化对封隔器间环空体积的影响;然后结合井筒温度瞬态预测模型、环空流体PVT状态方程、油管柱径向变形计算模型和地层瞬态渗流方程,建立了典型高压深井封隔器间环空压力预测模型。最后,以塔里木油田1口高压气井为例开展了封隔器间环空压力预测。分析结果表明:常规设计方法认为安全的管柱,考虑封隔器间环空压力下降后就存在非常大的失效风险,高压深井分段改造管柱设计过程中必须充分考虑该因素。该研究成果为高压深井分段改造管柱的优化设计提供了新思路。