摘要：为了同时克服超超临界机组机炉协调系统的大范围负荷跟踪和扰动抑制问题,提出了一种利用模糊调度、模型预测控制及扩张状态观测器等技术的模糊抗扰动预测控制方法.首先,在非线性度分析和子空间辨识的基础上,建立受控对象的局部状态空间模型.为了增强控制器的扰动抑制性能,采用扩张状态观测器估计未知扰动和模型失配.然后,利用估计出来的扰动,设计基于局部模型的局部预测控制器并通过模糊调度技术将它们结合成模糊预测控制系统以进一步提高性能.仿真结果表明,所提模糊抗扰动预测控制器能够在负荷大范围变化时取得较好的跟踪性能,同时对于扰动产生的不良影响具有抑制能力.

摘要：随着抗生素废水在水体和陆地生态系统的肆意排放,抗生素污染已成为当今世界重要的环境问题.由于抗生素废水具有生物毒性大、含有抑菌物质等特点,传统的物理吸附法、生物处理法在处理这类难降解有毒有机废水,尤其是含残留微量抗生素的废水时效果较差.为了解决抗生素废水所引起的环境危机,人们尝试了许多方法.近年来,光催化技术作为一种适用范围广、反应速率快、氧化能力强、无污染或少污染的处理抗生素废水的方法受到人们广泛关注.半导体材料在太阳光照射下,可产生具有较强氧化作用的羟基或超氧自由基,从而起到降解抗生素分子的作用.然而,传统的光催化处理抗生素废水光催化剂主要局限于TiO_2半导体,它存在太阳光谱吸收范围窄、光生电荷复合率高等问题,严重制约其工业化应用.因此,人们一直致力于开发高效、稳定的可见光响应型光催化剂.本文根据光催化技术的基本原理,综述了目前几种基于不同策略设计开发可见光光催化降解抗生素废水的新型光催化剂的方法.离子掺杂改性宽带隙半导体是开发高效可见光光催化剂的常用方法.通过过渡金属离子或非金属离子掺杂改性,可以使传统的TiO_2和SrTiO_3等紫外光催化剂吸收带边发生红移,响应可见光,从而显著提高可见光下光催化剂降解抗生素的效率.然而必须注意的是,掺杂的金属离子本身会成为电子-空穴复合点位,因此,过量的掺杂金属或非金属离子可能会降低其光催化活性.考虑到单一半导体材料在光催化反应中存在的光生载流子容易复合、可见光利用率低等问题,构建异质结构复合光催化体系,通过不同半导体之间的协同作用,促进光生电荷的分离与转移,是获得高效光催化体系的重要策略之一.典型的Ⅱ型异质结光催化剂,当不同的半导体紧密接触时,由于异质结两侧能带等性质的不同会形成空间电势差,从而有利于光生载流子的分离,光催化效率提高.作为一种复合光催化体系,表面等离子体共振增强型光催化体系近年来引起了国内外学者的广泛关注.Ag,Au和Pd金属纳米粒子在吸收光后其表面发生等离共振,随后等离子体发生衰减,把聚集的能量转移到半导体材料的导带.这个过程产生的高能电子(热电子),逃离贵金属纳米粒子而被与其接触的半导体收集,从而形成金属-半导体肖特基接触.形成的肖特基结可以显著提高光催化的光生电荷分离效率,从而提高光催化降解抗生素活性.目前,与传统物化法/生化法相比,光催化技术用于处理抗生素废水具有十分明显的技术优势,在水处理方面有着很好的应用前景.针对目前光催化体系存在的光生载流子容易复合的巨大挑战,今后,构筑高效复合光催化体系(例如石墨烯基二维复合光催化剂在光生电荷分离、太阳光利用率等方面已展现出较好的综合性能)将成为高效光催化降解抗生素催化剂研发的重要方向之一.

摘要：研究表明,MgO能够活化吸附在其表面的CO2分子,促进HCO3~–的生成,而在H原子存在的条件下,HCO3~–为CO2光催化还原为碳氢化合物和CO的活性中间体.CO2为对称的直线型分子,在化学反应中表现出极高的稳定性,成为阻碍人工光合作用发展的重要因素.在设计新型光催化剂时,复合MgO可能会有效提高催化剂的活性.绿色植物的叶片结构或茎中存在大量尺寸不一的多孔结构,以利于植物生命活动（包括光合作用和呼吸作用）过程中气体的有效扩散和水分、营养物质的运输.TiO2因其良好的化学稳定性、无毒且成本低廉,在人工光合成领域得到广泛的研究.因此,本文以空心菜杆为模板,TiO2为主体催化剂,应用溶胶-凝胶法,通过调节MgO的含量合成了一系列仿生多孔结构的MgO-TiO2复合物.样品的X射线衍射、X射线光电子能谱和高分辨透射镜表征结果证明,生物模板空心菜杆在550℃下煅烧5 h之后可被完全移除,且MgNO3分解为MgO,生成TiO2-MgO复合物.从扫描电镜中可观察到,以空心菜杆为模板合成的MgO-TiO2,模板的空心管状结构得以保持,在长度和宽度上有一定程度的皱缩.横截面和纵截面图说明样品很好地复制了空心菜杆的导管和筛管组成的多孔结构.同时N2吸附-脱附结果表明,样品中存在3–5 nm的介孔结构.同时我们发现,由于MgO的加入,0.05%MgO-TiO2复合物的比表面积比TiO2减少了18%,之后随着MgO含量的增加,MgO-TiO2复合物的比表面积呈下降趋势.标准状况下,测试了样品对CO2的吸附量.结果表明,随MgO含量的升高,吸附量先增加后减小,且MgO-TiO2复合物的吸附量为TiO2的1.3–1.8倍.结合样品比表面积及原位红外光谱测试结果,说明样品的CO2吸附量受MgO的含量与样品的比表面积双重因素的影响.CO2吸附包括物理吸附和化学吸附,而且对于同种样品,吸附量与样品比表面积正相关.当MgO-TiO2复合物的比表面积随着MgO含量的增加而减小时,CO2吸附量却先增加后减小,表明MgO的加入极大地促进了CO2的化学吸附.以MgO-TiO2复合物作为光催化剂将CO2和H2O还原为***4的总产量随着光照时间的增加而增加,10 h后的总产量随着MgO含量的升高先增加后减少,与样品的CO2吸附量的变化趋势相似但不完全相同.与TiO2（6.5μmol/g）相比,MgO-TiO2复合物样品催化作用下的CH4的最终产量均增大,活性最好的0.2%MgO-TiO2（18.7μmol/g）的产量达到了它的2.88倍,说明MgO对CO2具有活化作用,且活化后的CO2更容易生成CH4.综合结果表明,CO2在催化剂表面的吸附量、电子的表面迁移、反应活性位点等因素共同决定了催化剂的光催化活性.

摘要：为提高光电化学分解水的效率,本文设计并制作了一种具有独特纳米结构与组分的光电极材料.首先利用水浴和原子层沉积(ALD)相结合的方法合成出以氧化铜纳米圆锥结构作为支架,氧化锌纳米棒作为树枝状的三维纳米结构,并进一步用这种结构作为光电极进行光解水.通过实验测试,在所有三维纳米结构中,生长参数为37个循环的原子层沉积氧化锌种子层、水浴反应时间为55分钟的三维p型氧化铜/n型氧化锌(p-CuO/n-ZnO)异质结光阴极材料具有最好的光解水性能.其光暗电流密度之比达到了6.4,远远高于比值为2.7的纯氧化铜电极.三维p-CuO/n-ZnO异质结材料所表现出的优异光解水性能归功于氧化铜和氧化锌形成的异质结,该异质结有效地促进了载流子的收集和分离、降低了载流子的复合几率、延长了载流子的寿命.本文也同时证明了利用原子层沉积技术设计并制作新型三维纳米结构光电极材料的可行性.

摘要：为了提升锂离子或钠离子电池的电化学性能,通常的做法是将活性材料填充到多孔导电颗粒中来形成复合材料.然而,同时实现电池的高容量、高倍率、高首次库仑效率和长循环寿命等性能仍是一项挑战.针对这些需求,我们设计并制备了具有分等级微中孔结构的活性炭包覆碳纳米管材料.采用蒸发冷凝转化法制备了一种将红磷限制在碳材料孔隙中的新型磷/碳(P/C)复合材料.在这种复合材料中,碳基的微孔被红磷充斥而介孔被保留.材料颗粒表面的孔隙被红磷所堵塞.由于所制备的P/C复合材料这种独特的结构,其在锂离子电池中以0.2C倍率充放电时展现了高达1674 mA h g^(-1)的比容量和92.2%的首次库仑效率;在6C倍率充放电时展现出1116 mA h g^(-1)的高容量和优秀的循环稳定性.另外,所制备的复合材料在钠离子电池中也展示了卓越的性能.这种采用特殊结构来改善电化学性能的方法可推广到其他电池或储能应用中.

摘要：高效电催化析氧催化剂的理性设计与可控合成对发展新型可持续能源转换系统具有重要意义.具有混合价态的四氧化三钴纳米材料具有一定的电催化析氧活性,但性能一般且导电性较差.本文首先制备出超薄二维MXene纳米片,并在此基础上可控构建0D Co3O4/2D MXene纳米复合材料.二维MXene丰富的表面官能团能很好地调控四氧化三钴纳米颗粒的尺寸.纳米复合催化剂在碱性介质中表现出优异的电催化析氧活性.在电流密度达到10 m A cm-2时,优先的复合催化剂所需的过电位仅为300 m V,远低于纯相MXene和Co3O4纳米颗粒,大幅提升的电催化活性归因于纳米复合材料中两组分间的界面强耦合效应和协同作用.该工作纳米复合材料制备方法简单有效,研究思路可以进一步拓展到其他类似二维MXene基纳米复合材料的设计合成及应用中.

摘要：光热催化逆水煤气变换有望实现完全太阳能驱动条件下,将温室气体CO_(2)和可再生H_(2)转化为重要的化工原料CO.然而现有负载型光热逆水煤气变换催化剂的性能受限于催化剂负载量、分散性、稳定性的相互制约.本文提出了一种核壳结构策略,并以Ni1_(2)P_(5)为例,设计了同时具有强光吸收、高分散度和高稳定性的光热催化剂.获得的Ni1_(2)P_(5)@SiO_(2)核壳结构催化剂在Ni1_(2)P_(5)负载量高达30 wt%时,依然保持了15 nm的较小颗粒尺寸,从而在光热催化逆水煤气变换反应中表现出了更高的活性、接近100%的CO选择性和极佳的稳定性,尤其是在强光照条件下性能更加突出.本研究揭示了核壳策略能有效突破传统负载型催化剂的局限,提高光热催化CO_(2)还原的性能.

摘要：采用分子动力学模拟方法建立了石墨烯纳通道中离子输运的模型,统计了不同直径石墨烯纳米孔两侧的电势和电荷分布,确立了电势和电荷分布随纳米孔直径的变化关系.通过施加匀强电场使极性水分子在石墨烯纳通道中重新排列,总结出水分子的极化程度与纳通道直径的对应关系.利用建立的纳通道中离子输运的理论模型,定量分析了不同直径纳通道中的阴、阳离子浓度与体态溶液浓度的变化关系.结果表明,纳米孔径的减小会导致孔两侧电势降的增大、聚集电荷的增多,并且水的极化程度也更加明显.此外,在较低浓度的NaCl溶液下,纳通道中氢离子浓度占的比重大.随着NaCl溶液浓度的增加,通道中钠离子的浓度上升值远大于氢离子的浓度减小值,因此,钠离子浓度对于离子电导的贡献更大.

摘要：精确评估模块连接处荷载特性对超大型浮体的水动力设计及结构安全性研究具有重要的工程意义。文章以5模块半潜式超大型浮体为研究对象,考虑碰撞荷载和风、浪、流环境荷载的联合作用并采用AQWA软件对超大型浮体模块连接点处的受力特性开展了数值计算。船舶碰撞荷载简化为矩形脉冲,采用定常风、定常流以及JONSWAP波谱,探讨了船舶碰撞角度、撞击位置、环境荷载等因素对模块连接点受力特性的影响。该文的研究成果可为事故荷载作用时超大型浮体连接器结构设计和强度计算提供一定依据。

摘要：为解决限界模型检测的完备性问题,研究了完全界的计算问题,给出了完全界的上近似计算.首先,在线性时态认知逻辑中引入过去时态算子,得到新的时态认知逻辑LTLPK,从而可以紧凑自然地描述系统的可靠性规范;其次,依据图结构理论,设计了一套深度优先算法计算出系统的最大可达深度和最长无循环路径的长度;最后,以定理的形式给出了最大可达深度和最长无循环路径的长度与完全界的关系,得出了完全界的一种上近似估算.所做工作有效地解决了限界模型检测中的完全界计算问题,从而保证了限界模型检测的完备性.