2017年32卷第4期
2017, 32(4): 1-7.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.001
摘要:
以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为络合剂，采用有机溶胶法制备Pt/石墨烯（Pt/Gr）催化剂.利用FT-IR，XRD和TEM对Pt/Gr进行表征，并测试其在酸性溶液中对甲醇氧化的电催化性能.结果表明，适量PVP的加入可显著提高Pt/Gr催化剂中Pt纳米粒子的分散性并减少其粒径；Pt/Gr催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性随PVP添加量的增加呈先升高后降低的趋势，当PVP添加量为 10 mg 时，Pt/Gr的电催化活性较好，电流密度为0.53 A/mgPt，是未添加PVP制备的Pt/Gr催化剂的2.4倍，且具有较高的稳定性.
以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为络合剂，采用有机溶胶法制备Pt/石墨烯（Pt/Gr）催化剂.利用FT-IR，XRD和TEM对Pt/Gr进行表征，并测试其在酸性溶液中对甲醇氧化的电催化性能.结果表明，适量PVP的加入可显著提高Pt/Gr催化剂中Pt纳米粒子的分散性并减少其粒径；Pt/Gr催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性随PVP添加量的增加呈先升高后降低的趋势，当PVP添加量为 10 mg 时，Pt/Gr的电催化活性较好，电流密度为0.53 A/mgPt，是未添加PVP制备的Pt/Gr催化剂的2.4倍，且具有较高的稳定性.
2017, 32(4): 8-15.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.002
摘要:
采用微波辐射热解膨胀法制备了三维多孔石墨烯.利用FE-SEM，TEM和低温氮气吸脱附测试表征所制备的三维多孔石墨烯的形貌和孔结构，将所制备的三维多孔石墨烯组装模拟超级电容器，并利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学性能.结果表明：所制备的石墨烯具有蠕虫状三维多孔的形貌，其纳米片呈半透明的薄纱状，具有明显的石墨烯片层的褶皱；三维多孔石墨烯的比表面积达158.7 m2·g-1，平均孔径为11.2 nm；三维多孔石墨烯具有优异的电化学电容性能，当电流密度为1.25 A·g-1时，比电容为161 F·g-1，电流密度增加到25.00 A·g-1时，比电容为91 F·g-1，在1.25 A·g-1电流密度下循环充放电5000次后，容量保持率为90%，循环稳定性较好.
采用微波辐射热解膨胀法制备了三维多孔石墨烯.利用FE-SEM，TEM和低温氮气吸脱附测试表征所制备的三维多孔石墨烯的形貌和孔结构，将所制备的三维多孔石墨烯组装模拟超级电容器，并利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学性能.结果表明：所制备的石墨烯具有蠕虫状三维多孔的形貌，其纳米片呈半透明的薄纱状，具有明显的石墨烯片层的褶皱；三维多孔石墨烯的比表面积达158.7 m2·g-1，平均孔径为11.2 nm；三维多孔石墨烯具有优异的电化学电容性能，当电流密度为1.25 A·g-1时，比电容为161 F·g-1，电流密度增加到25.00 A·g-1时，比电容为91 F·g-1，在1.25 A·g-1电流密度下循环充放电5000次后，容量保持率为90%，循环稳定性较好.
2017, 32(4): 16-20.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.003
摘要:
为评估金属双极板在直接乙醇燃料电池（DEFC）环境中的耐蚀性能，采用50 ℃的0.05 mol/L H2SO4+x mol/L CH3CH2OH （x=0，1，5，10，13）溶液来模拟DEFC的阳极运行环境，在该环境中对304不锈钢（304SS）的表面形貌进行表征，并对其进行极化、恒电位时间-电流密度等电化学测试.结果表明，在高浓度的乙醇腐蚀溶液中，304SS表面局部腐蚀的现象有所缓和，其耐蚀性能较好；乙醇起到减缓304SS在0.05 mol/L H2SO4溶液中腐蚀速率的作用；304SS在乙醇浓度高的DEFC运行环境中具有较高的稳定性.
为评估金属双极板在直接乙醇燃料电池（DEFC）环境中的耐蚀性能，采用50 ℃的0.05 mol/L H2SO4+x mol/L CH3CH2OH （x=0，1，5，10，13）溶液来模拟DEFC的阳极运行环境，在该环境中对304不锈钢（304SS）的表面形貌进行表征，并对其进行极化、恒电位时间-电流密度等电化学测试.结果表明，在高浓度的乙醇腐蚀溶液中，304SS表面局部腐蚀的现象有所缓和，其耐蚀性能较好；乙醇起到减缓304SS在0.05 mol/L H2SO4溶液中腐蚀速率的作用；304SS在乙醇浓度高的DEFC运行环境中具有较高的稳定性.
2017, 32(4): 21-29.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.004
摘要:
选取玉米秸秆、稻草秸秆和小麦秸秆为原料，研究不同氢氧化钙预处理条件对3种秸秆酶解糖化效率的影响.结果表明，小麦秸秆和稻草秸杆的最高还原糖转化率分别为60.38%和46.77%（90 ℃条件下预处理2 h），玉米秸秆达到最高还原糖转化率（56.82%）则需进一步提高预处理温度（121 ℃条件下预处理1 h），3种秸秆中小麦秸秆较适合使用氢氧化钙预处理方式.对预处理秸秆木质纤维素各成分与红外微观结构分析表明，氢氧化钙预处理能显著降解小麦秸秆中的木质素，木质素选择性降解促进了木质纤维素大分子空间结构屏障的破坏，保留了更多纤维素以供后期酶解糖化利用，进而提升了秸秆酶解糖化效率.
选取玉米秸秆、稻草秸秆和小麦秸秆为原料，研究不同氢氧化钙预处理条件对3种秸秆酶解糖化效率的影响.结果表明，小麦秸秆和稻草秸杆的最高还原糖转化率分别为60.38%和46.77%（90 ℃条件下预处理2 h），玉米秸秆达到最高还原糖转化率（56.82%）则需进一步提高预处理温度（121 ℃条件下预处理1 h），3种秸秆中小麦秸秆较适合使用氢氧化钙预处理方式.对预处理秸秆木质纤维素各成分与红外微观结构分析表明，氢氧化钙预处理能显著降解小麦秸秆中的木质素，木质素选择性降解促进了木质纤维素大分子空间结构屏障的破坏，保留了更多纤维素以供后期酶解糖化利用，进而提升了秸秆酶解糖化效率.
2017, 32(4): 30-36.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.005
摘要:
考察了不同温度（31 ℃，33 ℃，35 ℃，37 ℃，39 ℃）恒温发酵时间对解淀粉芽孢杆菌YP-2 （B.amyloliquefaciens YP-2）发酵生产γ-聚谷氨酸产量的影响.通过对不同温度下γ-聚谷氨酸发酵的动力学分析，制定了阶梯式温度调控方案：0~4 h，35 ℃；4~7 h，31 ℃；7~10 h，33 ℃；10~26 h，37 ℃；26~60 h，31 ℃.在此变温发酵条件下，最大菌体生产率达到1.66 g/（L·h）-1，γ-聚谷氨酸最大产量达到29.50 g/L，分别比最优的恒温37 ℃发酵条件下的产量提高了4.4%和 11.8%.这表明较之恒温发酵，变温发酵工艺有效提高了解淀粉芽孢杆菌YP-2发酵生产γ-聚谷氨酸的产量.
考察了不同温度（31 ℃，33 ℃，35 ℃，37 ℃，39 ℃）恒温发酵时间对解淀粉芽孢杆菌YP-2 （B.amyloliquefaciens YP-2）发酵生产γ-聚谷氨酸产量的影响.通过对不同温度下γ-聚谷氨酸发酵的动力学分析，制定了阶梯式温度调控方案：0~4 h，35 ℃；4~7 h，31 ℃；7~10 h，33 ℃；10~26 h，37 ℃；26~60 h，31 ℃.在此变温发酵条件下，最大菌体生产率达到1.66 g/（L·h）-1，γ-聚谷氨酸最大产量达到29.50 g/L，分别比最优的恒温37 ℃发酵条件下的产量提高了4.4%和 11.8%.这表明较之恒温发酵，变温发酵工艺有效提高了解淀粉芽孢杆菌YP-2发酵生产γ-聚谷氨酸的产量.
2017, 32(4): 37-42.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.006
摘要:
采用碳二亚胺（EDC）活化荧光微球，再将荧光微球与抗体进行偶联，制备同时定量检测总前列腺特异性抗原（tPSA）和游离前列腺特异性抗原（fPSA）的荧光层析试纸条，并进行性能分析和方法论对比.结果表明：该方法检测tPSA和fPSA的灵敏度分别为0.08 ng/mL和0.06 ng/mL；批内差异均小于10%，批间差异均小于15%；回收率均为95%～105%；特异性良好.该方法检测结果与电化学发光法相关性较好，可满足小型医院辅助诊断需要.
采用碳二亚胺（EDC）活化荧光微球，再将荧光微球与抗体进行偶联，制备同时定量检测总前列腺特异性抗原（tPSA）和游离前列腺特异性抗原（fPSA）的荧光层析试纸条，并进行性能分析和方法论对比.结果表明：该方法检测tPSA和fPSA的灵敏度分别为0.08 ng/mL和0.06 ng/mL；批内差异均小于10%，批间差异均小于15%；回收率均为95%～105%；特异性良好.该方法检测结果与电化学发光法相关性较好，可满足小型医院辅助诊断需要.
2017, 32(4): 43-48.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.007
摘要:
以α-紫罗兰酮为原料，经选择性还原得到α-紫罗兰醇，α-紫罗兰醇与溴代四乙酰葡萄糖在相转移催化剂四丁基溴化铵（TBAB）作用下进行反应得到α-紫罗兰醇-2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-葡萄糖苷，最后脱去乙酰基得到目标糖苷.糖苷化反应适宜的反应条件为：以TBAB为相转移催化剂，用量为10%（摩尔百分比）；以氯仿-水为反应溶剂；n（溴代四乙酰葡萄糖）：n（α-紫罗兰醇）=1.6：1；反应温度60 ℃；反应时间8 h.该条件下糖苷化反应产率为30%.目标化合物经FT-IR，1H NMR，ESI-MS确证为β-构型.
以α-紫罗兰酮为原料，经选择性还原得到α-紫罗兰醇，α-紫罗兰醇与溴代四乙酰葡萄糖在相转移催化剂四丁基溴化铵（TBAB）作用下进行反应得到α-紫罗兰醇-2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-葡萄糖苷，最后脱去乙酰基得到目标糖苷.糖苷化反应适宜的反应条件为：以TBAB为相转移催化剂，用量为10%（摩尔百分比）；以氯仿-水为反应溶剂；n（溴代四乙酰葡萄糖）：n（α-紫罗兰醇）=1.6：1；反应温度60 ℃；反应时间8 h.该条件下糖苷化反应产率为30%.目标化合物经FT-IR，1H NMR，ESI-MS确证为β-构型.
2017, 32(4): 49-57.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.008
摘要:
用废弃烟叶作原料，通过生香菌筛选和致香成分提取，制备了基于微生物发酵处理的衍香香料，将其与烟叶浸膏进行化学成分与感官比较，结果表明： 1）从65株生香细菌和17株生香酵母菌中得到纯系生香细菌11株，生香酵母菌2株，通过风格特征评价最终筛选出出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）OF-01菌株，用于烟叶发酵制备衍香香料； 2）采用 OF-01菌株发酵烟叶，对发酵后的烟叶碎片进行提取、浓缩，制备烟叶衍香香料，与常规烟叶浸膏相比，其所含酸类（586.18%）、醛类（308.12%）、酚类（235.04%）等致香成分增幅明显，其中苯甲醛、3-羟基-2-丁酮、茄那士酮等致香成分含量增加超过1000%； 3）OF-01衍香香料具有明显提调烟香、醇和烟气、降低刺激性、掩盖杂气和改善卷烟吸味的效果，且与云产卷烟的配伍性较好，可作为香料在卷烟生产中使用.
用废弃烟叶作原料，通过生香菌筛选和致香成分提取，制备了基于微生物发酵处理的衍香香料，将其与烟叶浸膏进行化学成分与感官比较，结果表明： 1）从65株生香细菌和17株生香酵母菌中得到纯系生香细菌11株，生香酵母菌2株，通过风格特征评价最终筛选出出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）OF-01菌株，用于烟叶发酵制备衍香香料； 2）采用 OF-01菌株发酵烟叶，对发酵后的烟叶碎片进行提取、浓缩，制备烟叶衍香香料，与常规烟叶浸膏相比，其所含酸类（586.18%）、醛类（308.12%）、酚类（235.04%）等致香成分增幅明显，其中苯甲醛、3-羟基-2-丁酮、茄那士酮等致香成分含量增加超过1000%； 3）OF-01衍香香料具有明显提调烟香、醇和烟气、降低刺激性、掩盖杂气和改善卷烟吸味的效果，且与云产卷烟的配伍性较好，可作为香料在卷烟生产中使用.
2017, 32(4): 58-65.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.009
摘要:
基于Matlab/Simulink平台搭建了永磁同步电机矢量控制系统失磁故障仿真模型，提出了一种永磁同步电机在采用id=0控制方式时失磁故障诊断方法：以电机输出电磁转矩与定子电流有效值之比作为失磁故障因子，以正常运行状态下的电机输出电磁转矩与定子电流有效值之比作为阈值，若失磁故障因子小于阈值，可以判断永磁同步电机发生了失磁故障，并可根据失磁故障因子与阈值之差的大小对故障程度作出判断.仿真结果验证了该失磁故障诊断方法的有效性.
基于Matlab/Simulink平台搭建了永磁同步电机矢量控制系统失磁故障仿真模型，提出了一种永磁同步电机在采用id=0控制方式时失磁故障诊断方法：以电机输出电磁转矩与定子电流有效值之比作为失磁故障因子，以正常运行状态下的电机输出电磁转矩与定子电流有效值之比作为阈值，若失磁故障因子小于阈值，可以判断永磁同步电机发生了失磁故障，并可根据失磁故障因子与阈值之差的大小对故障程度作出判断.仿真结果验证了该失磁故障诊断方法的有效性.
2017, 32(4): 66-72.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.010
摘要:
针对现有静电吸附方式吸附力不足问题，根据静电吸附阵列电场的分布特性构建了三极性静电吸附模型；然后基于有限元分析方法，以静电吸附阵列吸附力输出最大化为目的，对影响静电吸附阵列吸附力的电极间隙、电极宽度和绝缘层厚度等参数进行了优化设计.实验结果与有限元仿真具有很好的一致性，验证了三极性结构设计的有效性.在实际设计过程中，在满足电极之间击穿特性及绝缘层表面耐磨特性的前提下，应减小电极宽度和绝缘层厚度，增加电极对数，从而增加电极阵列的总体边缘长度，从而提高静电吸附阵列的吸附力.
针对现有静电吸附方式吸附力不足问题，根据静电吸附阵列电场的分布特性构建了三极性静电吸附模型；然后基于有限元分析方法，以静电吸附阵列吸附力输出最大化为目的，对影响静电吸附阵列吸附力的电极间隙、电极宽度和绝缘层厚度等参数进行了优化设计.实验结果与有限元仿真具有很好的一致性，验证了三极性结构设计的有效性.在实际设计过程中，在满足电极之间击穿特性及绝缘层表面耐磨特性的前提下，应减小电极宽度和绝缘层厚度，增加电极对数，从而增加电极阵列的总体边缘长度，从而提高静电吸附阵列的吸附力.
2017, 32(4): 73-80.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.011
摘要:
针对IGBT存在的响应速度慢、异质结构导致的热传导系数不均衡等问题，在对IGBT失效机理和现有结温测量模型研究的基础上，提出一种基于热积累的热电模型，以实时准确地测量IGBT结温.该方法在能量平衡的基础上，将IGBT温度的测量转换为测量IGBT某一点的温度，很好地避开了IGBT异质结构问题.Matlab仿真和实验结果表明，二者温度曲线有较好的拟合度，验证了该方法的可行性.
针对IGBT存在的响应速度慢、异质结构导致的热传导系数不均衡等问题，在对IGBT失效机理和现有结温测量模型研究的基础上，提出一种基于热积累的热电模型，以实时准确地测量IGBT结温.该方法在能量平衡的基础上，将IGBT温度的测量转换为测量IGBT某一点的温度，很好地避开了IGBT异质结构问题.Matlab仿真和实验结果表明，二者温度曲线有较好的拟合度，验证了该方法的可行性.
2017, 32(4): 81-86.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.012
摘要:
针对微机电和微电子元件集成化程度提高和发热量骤增的问题，设计了一种可以增强流体二次流动程度的波状细通道热沉（WMS），并在此结构基础上增加次流道，以进一步提高其传热特性.使用CFD软件对有无次流道的WMS进行数值模拟，研究层流状态下次流道对WMS换热性能的影响，结果表明：在本研究范围内，进口流体Re<1008时，带次流道的WMS传热性能优于无次流道WMS；而次流道对细通道热沉底面温度分布均匀性几乎没有影响.通过场协同理论分析可知，低Re时，次流道可以改善WMS速度场与温度场的协同程度，提高WMS的传热能力.
针对微机电和微电子元件集成化程度提高和发热量骤增的问题，设计了一种可以增强流体二次流动程度的波状细通道热沉（WMS），并在此结构基础上增加次流道，以进一步提高其传热特性.使用CFD软件对有无次流道的WMS进行数值模拟，研究层流状态下次流道对WMS换热性能的影响，结果表明：在本研究范围内，进口流体Re<1008时，带次流道的WMS传热性能优于无次流道WMS；而次流道对细通道热沉底面温度分布均匀性几乎没有影响.通过场协同理论分析可知，低Re时，次流道可以改善WMS速度场与温度场的协同程度，提高WMS的传热能力.
2017, 32(4): 87-92.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.013
摘要:
对水源热泵热水器在蒸发侧不同的进水温度下的性能进行测试，结果表明：排气压力、排气温度和输入功率随着热水温度的升高而增加；制热功率和性能系数随着热水温度的升高而降低；系统的性能随着蒸发侧进水温度的升高而提高.当蒸发侧水温分别为12 ℃，15 ℃，30 ℃时，系统的制热功率分别为22.83 kW，25.95 kW，27.31 kW；系统的输入功率分别为5.30 kW，5.58 kW，5.84 kW；系统的制热系数分别为4.31，4.65，5.64.
对水源热泵热水器在蒸发侧不同的进水温度下的性能进行测试，结果表明：排气压力、排气温度和输入功率随着热水温度的升高而增加；制热功率和性能系数随着热水温度的升高而降低；系统的性能随着蒸发侧进水温度的升高而提高.当蒸发侧水温分别为12 ℃，15 ℃，30 ℃时，系统的制热功率分别为22.83 kW，25.95 kW，27.31 kW；系统的输入功率分别为5.30 kW，5.58 kW，5.84 kW；系统的制热系数分别为4.31，4.65，5.64.
2017, 32(4): 93-99.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.014
摘要:
采用三维、定常、不可压流体流动的控制方程，建立新能源汽车电池组液冷板换热数学模型；运用该模型，选择乙二醇水溶液为冷却介质，初始温度为15 ℃，进口质量流量为0.179 kg/s的边界条件进行换热分析，表明换热效果良好，但存在换热效率较低、液冷板质量较大等问题；将原有方案内部格栅结构改为板翅结构，采用正交试验对内部结构进行分析与优化，使液冷板减重13.9%，传热面积增大，换热功率提高了11.36%，达到了优化设计之目的.
采用三维、定常、不可压流体流动的控制方程，建立新能源汽车电池组液冷板换热数学模型；运用该模型，选择乙二醇水溶液为冷却介质，初始温度为15 ℃，进口质量流量为0.179 kg/s的边界条件进行换热分析，表明换热效果良好，但存在换热效率较低、液冷板质量较大等问题；将原有方案内部格栅结构改为板翅结构，采用正交试验对内部结构进行分析与优化，使液冷板减重13.9%，传热面积增大，换热功率提高了11.36%，达到了优化设计之目的.
2017, 32(4): 100-104.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.015
摘要:
基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分的相关理论，研究了一类分数阶系统的有限时间混沌同步，得到了主从系统有限时间快速同步的两个充分条件.数值仿真结果证明了该方法的有效性.
基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分的相关理论，研究了一类分数阶系统的有限时间混沌同步，得到了主从系统有限时间快速同步的两个充分条件.数值仿真结果证明了该方法的有效性.
2017, 32(4): 105-108.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.4.016
摘要:
在轨道完备的2-距离空间中研究了一类映射的非唯一不动点的存在性，证明了新的不动点定理，并将相关文献中在度量空间获得的结果推广到2-距离空间中．
在轨道完备的2-距离空间中研究了一类映射的非唯一不动点的存在性，证明了新的不动点定理，并将相关文献中在度量空间获得的结果推广到2-距离空间中．
