DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 数据处理与传输 3.1. Arduino采样与处理 Arduino是一种开源单片机控制器，采用基于开放源代码的软硬件平台，构建开放源代码的simple I/O接口板，简化了开发流程，开发环境和开发语言简单利于理解。其主要优势包括：价格便宜；跨平台操作，可以运行在Windows、Macintosh OSX和Linux操作系统中；软件开源并并可扩展；硬件开源并可扩展，开发者能够根据设计需求设计自己的模块，可以对其扩展或者改进。使用简单方便，可靠性强。 本课题采用Arduino Nano板，是Arduino USB接口的微型版本，Arduino Nano板尺寸非常小，具有8路模拟量采样口，10位AD转换精度，这意味着它可将0至5 V特之间的输入电压映射到0至1023之间的整数值，本课题中采用模拟量A0口进行A/D转换成数字量信号。同时通过Arduino计算心率，根据相邻两个脉搏波的上升段中间值之差来确定心跳间隔时间(IBI)，由此可以计算出BPM的数值。通过Arduino输出数据脉搏波数据，IBI值和BPM值至上位机Processing端。 3.2. 蓝牙数据传输 蓝牙(Bluetooth)是一种支持设备短距离通信的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、笔记本计算机、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。经过发展，蓝牙已具备小型化无线电、低功率、低成本、内置安全性、稳固、易于使用并具有即使互联网功能。 本课题蓝牙模块选用蓝牙串口HC06，该模块的4个引脚为别为VCC、GND、TXD和RXD。预留的LED状态输出脚，常亮表示蓝牙已经连接并打开了端口。配对后可作为全双工串口使用，但仅支持“8位数据位，1位停止位，无奇偶校验”的通信格式。同时支持通过AT指令设置波特率、名称、配对密码等。蓝牙串口的发射端链接Arduino，接收端连接PC端，传输波特率为9600。经测试传输信号稳定，无丢包乱码等情况。HC-06蓝牙串口原理图如图3所示。
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user: 4. 基于Processing的上位机的设计 4.1. Processing简介 Processing是由美国麻省理工学院媒体实验室美学与运算小组创立，是一款专为设计师和艺术家所推出的编程语言，Processing提供反馈和交互的能力使它已经成为一个流行的学习编程的方法。其概念是在电子技术的环境下介绍程序语言，并将电子艺术的概念介绍给程序设计师，它是Java的延伸，但是在语法上简单许多，具有许多贴心及人性化的设计 [ 11 ] 。它可以结合Arduino等相关硬件，快速设计出完整的交互系统，构建出完善的、体验性强的交互产品，拓展性极强 [ 12 ] 。同时，Processing也广泛应用于信息可视化设计与研究，可以减少工作量，提高开发效率 [ 13 ] 。 4.2. Processing上位机的设计 上位机主要包括脉搏波形、心率(BPM)、心跳间隔时间(IBI)、视觉动画显示，音乐的播放功能。上位机中的脉搏波形数据、BPM值、IBI值均为Arduino通过蓝牙串口传输过来的数据，数据传输通过Processing中的串行库传入上位机中 [ 11 ] ，传输的波特率为9600，串口功能代码如下： import processing.serial.*; Serial port; //创建串口对象 printArray(Serial.list()); //列出所有可获得的串口 Port = new Serial(this， Serial.list()[ 0 ]， 9600); //选用串口0，波特率为9600 串口传输过来的BPM与IBI值直接显示在上位机，传输过来的脉搏波形显示在上位机界面中。视觉动画显示通过Processing中的运动效果来制作，屏幕中有三个大小可变速度可调的圆，可以根据脉搏的情况调整圆变化的速度，使受试者有更舒服的视觉体验。音乐播放功能利用Processing中的Sound功能，Sound功能可以播放、分析和合成声音，本课题采用播放功能，播放音乐库里面舒缓的音乐，配合屏幕上视觉动画，达到缓解心情的效果，Sound功能代码如下： import processing.sound.*; SoundFile file; //创建音频文件 file = new SoundFile(this， sample.mp3); //读取音频文件 file.play(); //播放音频文件 Processing上位机效果图如图4所示，利用Processing制作上位机具有简单、经济、交互界面友好等优点，简单经济主要体现在库代码开源、软件开源，开发成本低、开发效率高；交互界面相比于一般编程语言较好，并且效果好，操作简便。 图3. HC06蓝牙串口原理图 图4. Processing上位机效果图 在上位方面，研究一般采用虚拟仪器LabVIEW与C#等编写上位机。首先，LabVIEW与C#编写交互界面较困难，且效果不是很好，而Processing编写的上位机交互界面效果较好；其次，LabVIEW与C#开发效率低，其中LabVIEW软件成本较高，C#开发难度大，相比而言，开源的Processing具有效率高，成本低的特点。
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user: 5. 生物反馈系统效果演示 受试者佩戴好传感器和连接好蓝牙串口后，打开上位机Processing运行后，生物反馈系统效果演示如图5所示，图中包括脉搏波形，BPM值与IBI值，以及变换地视觉动画，其中右下角为脉搏波形历史 图5. 生物反馈系统效果图 曲线。开始一段显示的是受试者当前波形，待波形稳定后，受试者可以通过自调节来改变脉搏波形。上位机会对采集的脉搏波进行分析，当心率值相比前时刻较快时或心率值较高时，则Procesing上位机中的视觉动画将会降低缩放速度，播放轻快的音乐，使受试者放松地观察自己的生物反馈信息，进行生物反馈训练。
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user: 6. 总结 本课题设计的基于Arduino与Processing的生物反馈系统具有成本低、使用方便的特点。硬件方面采用基础的检测方法，经过放大滤波处理后，经过Arduino运算后输入到上位机，采用开源硬件Arduino，具有硬件成本低，性能稳定的特点；软件方面采用开源软件Processing进行上位机设计，使用简便，交互界面友好，开发效率高。 受试者可以查看自身的脉搏波形和心率值，进行生物反馈训练，配合动画和音乐以达到减压放松的效果。产品成本低，使用方便，易于家庭化使用的。
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user: 摘 要 在劳动争议案件与工伤认定案件中，建筑工程承包合同中不具备用工主体资格的承包人、分承包人、转承包人等实际施工人招用的劳动者，与实际施工人前一手具有用工主体资格的违法发包人、非法分包人、转包人之间是否成立劳动关系，以及劳动者因工受伤是否认定为工伤的问题上，劳动和社会保障部/人力资源社会保障部的政策性部门规章和最高人民法院的司法解释在规定上，与《劳动合同法》和《安全生产法》的规定存在抵触与冲突，导致司法实践中存在诸多认识误区，以致各地对此的做法未能统一。从法理上分析与上位法的规定来看，这方面的政策性部门规章与司法解释，确有不妥之处，企望能够得到相关部门的重视与思考 [ 1 ] 。 关键词 :发包人，承包人，劳动者，劳动关系，工伤
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user: 1. 案情简介 永胜安装公司于2013年12月18日与南天建设公司签订了《建设工程承包合同》。南天建设公司将其承包的南陵金街华府住宅楼建筑施工项目的1#、2#、3#、4#、5#、7#楼及地下室与一期地下车库外墙脚手架搭设工程分包给永胜安装公司施工。永胜安装公司于2014年2月22日与沈某签订了《外墙脚手架承包施工协议书》。永胜安装公司将其中的4#、5#楼外墙脚手架搭设工程再分包给沈某施工。 沈某雇用周某、柏某、徐某、陶某、戴某、孙某等人搭设外墙脚手架，沈某对其雇用的人员每劳动一天支付150元至170元的劳务报酬，但这些受雇人员并不是持续受雇于沈某，也不长期固定在沈某按排的金街华府住宅楼建筑施工工地上做事。2014年8月19日，周某在金街华府住宅楼建筑施工工地搭设外墙脚手架架子时，因南天建设公司金街华府项目部的过错导致高空物体坠落而砸伤。南天建设公司金街华府项目部工作人员张某将周某送往南陵县人民医院与皖南医学院弋矶山医院治疗，并支付了所有医疗费用。嗣后，周某于2015年5月5日向南陵县人力资源和社会保障局提出工伤认定申请。
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user: 2. 争议焦点 一种观点认为，发包方与不具备用工主体资格的组织或自然人招用的劳动者之间形成了事实劳动关系，劳动者因工受伤，应该认定为工伤。 其理由是：人力资源社会保障部《关于执行<工伤保险条例>若干问题的意见》[人社部发(2013)34号]第7条规定：“具备用工主体资格的承包单位违反法律、法规规定，将承包业务转包、分包给不具备用工主体资格的组织或者自然人，该组织或者自然人招用的劳动者从事承包业务时因工伤亡的，由该具备用工主体资格的承包单位承担用人单位依法应承担的工伤保险责任。”最高人民法院《关于审理工伤保险行政案件若干问题的规定》[法释(2014)9号]第3条第1款第(四)项规定：“用工单位违反法律、法规规定将承包业务转包给不具备用工主体资格的组织或者自然人，该组织或者自然人聘用的职工从事承包业务时因工伤亡的，用工单位为承担工伤保险责任的单位。”因此，发包方应当承担工伤保险责任。 另一种观点认为，发包方与不具备用工主体资格的组织或自然人招用的劳动者之间不存在事实劳动关系，劳动者在劳动中受伤，不属于劳动合同法上的工伤。 其理由是：“承担工伤保险责任”与构成劳动关系是两种不同的法律概念，这里的“承担工伤保险责任”并不意味着形成了劳动关系，劳动者并不接受发包方的管理、指挥和监督，发包方亦不向劳动者支付工资报酬，不符合劳动关系的基本特征。这里的“承担工伤保险责任”也并不意味着是劳动合同法上工伤责任，而是侵权法上的民事侵权责任。《劳动合同法》第94条规定：“个人承包经营违反本法规定招用劳动者，给劳动者造成损害的，发包的组织与个人承包经营者承担连带赔偿责任。”最高人民法院《关于审理人身损害赔偿案件适用法律若干问题的解释》第11条第2款规定：“雇员在从事雇佣活动中因安全生产事故遭受人身损害，发包人、分包人知道或者应当知道接受发包或者分包业务的雇主没有相应资质或者安全生产条件的，应当与雇主承担连带赔偿责任。”因此，发包方应与个人承包经营者承担连带赔偿责任。
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user: 摘 要 天线是手机的重要部件，其特性决定了手机的发射与接收性能。小型化与多频化是手机天线设计的重要指标。本文将近年文献中发表的手机天线分成PIFA型、缝隙型、单极型、可重构型、含有集总参数等类型，对天线的尺寸结构和带宽进行分析和综述。 关键词 :手机天线，带宽，多频段天线
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user: 1. 引言 手机天线是手机上能够用来接收和发射信号的设备，手机天线在移动通信行业中起着重要作用。天线质量直接决定了手机的通讯能力以及手机的发射接收性能，甚至天线设计的好坏决定了该手机在市场的生存空间。从传统的非智能手机发展到如今普遍的智能手机，这意味着传统手机天线已经不能完全满足当今社会的需要，现在手机天线已经能够实现4G网络，5G时代也将要到来。所以需要对手机天线进行结构创新，材料创新，使它具备多频段，宽频带，低成本，低辐射，高性能能有点。因此充分认识天线的重要性，全面了解掌握手机天线设计知识与技巧是非常重要的。 金属对天线有屏蔽作用，为了提高天线匹配阻抗，所以将天线投影面上的地挖空，这个区域叫净空区域，在此区域不能安装任何元器件。天线即辐射体部分，在提高天线性能的基础上，应该尽量减小天线及净空区域的尺寸，这样能保证在手机上安装更多的元器件。根据天线结构可以分为PIFA型手机天线、缝隙型手机天线、单极型手机天线、重可构型手机天线、含有集总参数的手机天线。本文主要是对相关文献中的手机天线按照带宽、净空区域、天线结构等指标进行分析和综述。
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user: 2. PIFA型手机天线 2.1. 文献 [ 1 ] 文献 [ 1 ] 设计了一款印刷型PIFA手机天线。天线所在电路板尺寸为115 mm × 60 mm，采用厚度为0.8 mm的FR4板。净空区域的尺寸为15 mm × 60 mm，天线主要由T型单极子，两个折叠金属片构成。在电路板的外面加了一个1 mm厚的塑料外壳。此天线−6 dB以下的低频段带宽为695~1000 MHz，高频段为1810~2850 MHZ，能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500七个频段。 2.2. 文献 [ 2 ] 文献 [ 2 ] 设计了一款印刷型PIFA手机天线。天线所在电路板尺寸为115 mm × 45 mm，采用厚度为0.8 mm的FR4板。净空区域的尺寸为15 mm × 45 mm，天线结构由三部分构成，分别为辐射带，感应短路带和耦合带。此天线−6 dB以下的低频段带宽为695~1040 MHz，高频段为1580~2840 MHz，能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。
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user: 3. 单极手机天线 3.1. 文献 [ 3 ] 文献 [ 3 ] 设计了一款单极型手机天线，天线所在的电路板是0.8 mm厚的FR4板，尺寸为100 mm × 60 mm，在电路板的左上角安置了大小为15 mm × 45 mm × 4 mm的天线，地上的净空区域为15 mm × 45 mm，此区域不能安装元器件，此天线的贴片主要由三部分组成，一是垂直平面的贴片，二是曲折的贴片，它们两个共同作用激励了低频段，带宽为690~1100 MHz，覆盖LTE700、GSM850、GSM900；三是环形贴片，它激励了高频段，带宽为1450~3000 MHz，覆盖DCS1800、PCS1900、UMTS、LTE2300、LTE2500。 3.2. 文献 [ 4 ] 文献 [ 4 ] 设计了一款单极型手机天线，天线所在的电路板是0.8 mm厚的FR4板，尺寸为115 mm × 60 mm。左上角安置了大小为15 mm × 25 mm × 4 mm的天线，地上净空区域为15 mm × 25 mm，此区域不能安装元器件。辐射体主要由馈电金属贴片和短路金属贴片构成。此天线−6 dB以下的低频段带宽为704~1095MHz，高频段为1640~2695 MHz，能够覆盖LTE700、GSM850、GSM 900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。 3.3. 文献 [ 5 ] 文献 [ 5 ] 设计了一款单极型手机天线，天线所在的电路板是0.8 mm厚的FR4板，尺寸为120 mm × 65 mm。净空区域的尺寸为10 mm × 65 mm。在主板的正面由蜿蜒的馈电天线和贴片天线组成，并由50欧姆微带线直接馈电。在主板的反面由尺寸为110 mm × 65 mm的地和与地连接的蜿蜒的耦合馈电天线组成。此天线−6 dB以下的低频段带宽为690~975 MHz，高频段为1600~2200，2268~3000 MHz，能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。
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user: 4. 可重构型手机天线 4.1. 文献 [ 6 ] 文献 [ 6 ] 设计了可重构型手机天线，天线所在电路板尺寸为120 mm × 50 mm，采用厚度为1.6 mm的FR4板，天线的尺寸为13.5 mm × 35.5 mm，地的尺寸为106.5 mm × 50 mm，对应地上的净空区域面积为13.5 mm × 35.5 mm，此区域不能安装元器件。在馈电点，通过接地平面提供负电压，通过二极管的开关实现天线的重构。当二极管处于关闭状态时，−6 dB以下的带宽为750~1038 MHz，当二极管处于开启状态时，−6 dB以下的带宽为690~838 MHz，1700~2825 MHz。所以此设计覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM 1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。 4.2. 文献 [ 7 ] 文献 [ 7 ] 设计了可重构型手机天线，天线所在电路板尺寸为100 mm × 40 mm，采用厚度为1 mm的FR4板，天线的尺寸为40 mm × 16 mm × 6 mm，地的尺寸为84 mm × 40 mm，对应地上的净空区域面积为40 mm × 16 mm，此区域不能安装元器件。此天线由矩形贴片和折合形状贴片组成，当二极管处于开启状态时，−6 dB以下的带宽为698~850 MHz，1600~2100 MHz，当二极管处于关闭状态时，−6 dB以下的带宽为800~1100 MHz，1650~2200 MHz，此设计能够覆盖LTE700、GSM850、900、DCS1800、DCS1900、UMTS2000六个频段。 4.3. 文献 [ 8 ] 文献 [ 8 ] 设计了一款可重构型手机天线，天线所在电路板尺寸为120 mm × 50 mm，采用厚度为1.6 mm的FR4板，天线的尺寸为36.5 mm × 10 mm，地的尺寸为110 mm × 60 mm，对应地上的净空区域面积为10 mm × 50 mm，此区域不能安装元器件。此天线主要由辐射原件和两个二极管构成。通过外加电压控制两个二极管的状态，进而可以构造多种电路结构。当#1二极管处于开启状态，#2二极管处于关闭状态时能实现两个工作频段，−6 dB以下的低频段带宽为690~825 MHz，高频段带宽为2110~3080 MHz，能够覆盖LTE700、LTE2300、LTE2500。当#1二极管处于关闭状态，#2二极管处于开启状态时，低频段的带宽为790~1030 MHz，能够覆盖GSM850、GSM900。 当两个二极管都处于开启状态时，它的高频段带宽为1710 MHz~2230 MHz，能够覆盖GSM1800、GSM1900、UMTS。此设计最终能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。 4.4. 文献 [ 9 ] 文献 [ 9 ] 设计了一款可重构型手机天线，天线所在电路板尺寸为120 mm × 60 mm，采用厚度为0.8 mm的FR4板。天线的尺寸为15 mm × 60 mm，地的尺寸为105 mm × 60 mm。天线包括由50 Ω微带线直接馈电的辐射贴片，寄生短路贴片和T型贴片。在T型贴片和寄生短路贴片之间放入一二极管，当二极管处于关闭状态时，−6 dB以下低频段带宽为810~990 MHz，高频段为2100~2710 MHz；当二极管处于开启状态时，低频段带宽为690~800 MHz，高频段为1700~2300 MHz。能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。
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user: 5. 含有集总参数元件的手机天线 5.1. 文献 [ 10 ] 文献 [ 10 ] 设计了一款含有电感，电容的集总参数元件的手机天线，天线所在电路板尺寸为115 mm × 60 mm，采用厚度为0.8 mm的FR4板，对应地上的净空区域面积为50 mm × 4 mm，此区域不能安装元器件，此天线由矩形贴片和C形贴片，两个电感，一个电容构成，缝隙激励了天线的低频段，C形金属条激励了高频段，并使低频段略有增宽，最终使天线带宽达到了700~1030 MHz，1710~2720 MHz，覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。 5.2. 文献 [ 11 ] 文献 [ 11 ] 设计了一款含有集总参数的手机天线，天线所在电路板尺寸为72 mm × 127 mm，采用厚度为0.8 mm的FR4板，在天线的顶部有垂直主板的金属框架，高度为6 mm，在介电基质的另一侧是U型微带线，在微带线的左侧和右侧分支上各放入了一个电感和一个电容。此天线−6 dB以下的低频段带宽为698~960 MHz，高频段为1710~2690、3400~3800 MHz。能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。 5.3. 文献 [ 12 ] 文献 [ 12 ] 设计了一款含有集总参数的手机天线，天线所在电路板是0.8 mm厚的FR4板，尺寸为75 mm × 130 mm，天线尺寸为75 mm × 10 mm × 6 mm。接地面上有两个开路缝隙，宽度为2 mm。在主板顶部，有一尺寸为75 mm × 6 mm的折叠贴片，与主板的平面垂直。此天线−6 dB以下的低频段带宽为 698~960 MHz，高频段带宽为1710~2690 MHz。能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。
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user: 6. 缝隙型手机天线 6.1. 文献 [ 13 ] 文献 [ 13 ] 设计了一款缝隙型手机天线，天线所在电路板尺寸为65 mm × 120 mm，采用厚度为0.6 mm的FR4板。天线的尺寸为58 mm × 12 mm，由地上的U型缝隙，锥形开路缝隙和反面的直的50欧姆耦合微带线组成，微带线的宽度为1.1 mm。−6 dB以下的带宽为，低频段为690~750 MHz，高频段为1700~4200 MHz，覆盖LTE700、GSM850、GSM 900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。 6.2. 文献 [ 14 ] 文献 [ 14 ] 设计了一款缝隙型手机天线，天线所在电路板尺寸为120 mm × 60 mm，采用厚度为0.8 mm的FR4板。净空区域的尺寸为15 mm × 60 mm，天线的尺寸为15 mm × 60 mm，位于电路板顶部，天线由辐射体和寄生地贴片构成，辐射体由微带线直接馈电，寄生地贴片激励了天线低频段的带宽，寄生地贴片上的缝隙激励了高频段的带宽。此天线−6 dB以下的低频段带宽为660~1065 MHz，高频段为1665~3000 MHz，能够覆盖LTE700、GSM850、GSM 900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。 6.3. 文献 [ 15 ] 文献 [ 15 ] 设计了一款缝隙型手机天线，天线所在电路板是0.8 mm厚的FR4板，尺寸为75 mm × 140 mm，天线尺寸为70 mm × 40 mm × 5 mm。馈电贴片主要由环形贴片，T形贴片，折叠贴片构成。接地面的左上角有一阶梯形的接地贴片，由此形成了两条开路缝隙。此天线−6dB以下的低频段带宽为698~960 MHz，高频段带宽为1710~2690、3400~3800 MHz，能够覆盖LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300、LTE2500八个频段。
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user: 7. 总结分析 PIFA型手机天线，有支架式和贴附式两种形式，是应用比较广泛的一种手机天线，一般位于手机顶部。支架式的结构呈倒F型，天线有辐射体，反射面，辐射体与电路板之间的高度会影响谐振频率，在辐射体上有两个靠的很近的引脚，一个用于接地，另一个用于馈电。PIFA型手机天线适用于比较厚的手机，比如折叠、滑盖手机。 单极型手机天线，也有支架式和贴附式两种形式，结构与PIFA型形似，不同的是单极手机天线只有一个馈电引脚，没有接地引脚。支架式的辐射体与主板之间的高度比PIFA型低，而且在辐射体的下方不能有金属体。不适合折叠、滑盖机，适合比较薄的直板手机。 可重构型手机天线，是一种比较新的天线，即在各类天线中放置开关，比如PIN二极管，通过外加电压改变二极管的状态，在二极管处于开启和关闭的两种状态下，实现两种不同的天线结构，分别覆盖不同的频段。可重构型手机天线具有一定的灵活性，可以实现多频段。对功能要求比较多的天线来说，可重构手机天线具有一定优势。 含有集总参数元件的手机天线，是在各类天线的基础上加入可以改变值的集总参数，比较常用的就是可调电容，可调电感，通过改变他们的电容值或电感值，拓宽带宽，实现多频段，也具有一定的灵活性，加入集总参数元件也可以提高天线的性能。 缝隙型手机天线，天线部分由不同形状的贴片构成，由微带线馈电，天线所在主板的另一面是地面，在天线的投影地面上是不同形状的缝隙。缝隙手机天线比较薄，结构简单，成本低，但是带宽比较窄，适用于超薄手机。
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user: 摘 要 本文提出了一种新的基于自适应提升小波变换的双尺度算法、改进的局部二值模式和模糊近邻分类相结合的极光分类算法。该算法在极光图像预处理的基础之上，先是利用自适应提升的小波变换将原始的极光图像分为几个子图像，然后再对各个子图像进行变尺度的高斯滤波。用局部二值模式进行对子图像进行特征的提取，最后用模糊的近邻分类算法对其进行分类。仿真实验证明，首先本文算法的分类效率高于其他极光分类算法，其次就是本文算法对普通的噪声，例如高斯噪声和椒盐噪声，都有较好的鲁棒性。 关键词 :自适应提升小波变换，双尺度算法，局部二值模式，模糊近邻分类
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user: 1. 引言 极光隐藏着巨大的科学研究价值。从空间物理学的角度，极光现象反映了太阳与地球之间某种动力学的关系。从天气物理的角度来讲，极光不仅出现在地球上，据观测表明，太阳系中的某些星球也出现过极光，所以研究极光对我们探索太阳系中的奥秘奠定了基础。从能量能源的角度来讲，每爆发一次极光，所产生的能量基本上都大于地球一年发电量总和。研究极光的意义并不仅限于此。所以对极光图像进行分类研究，能帮助研究者们更加清晰的理解极光现象对我们生活的影响。 极光的研究起源很早，早在1995年，Carl Stormer [ 1 ] 通过分析大量的极光数据，首次对极光图像提出了三种分类，分为无放射状的结构、有放射状的机构和火焰形状的三种类别，但是这是基于人工标记的办法，分类效率不高并且基本没有鲁棒性。2004年Syrjäsuo和他的研究团队 [ 2 ] 首次将数字图像处理和机器视觉技术引入到了极光分类的研究领域，并且提出了自动的极光分类方法。虽然在分类的效率方面有了提高，但是在拍摄过程中因为干扰都会产生的一些纹理信息丢失。2007年，Wang [ 3 ] 通过使用主成分分析法，提出了一种基于表象特征的极光图像分类方法。2008年，Gao等人 [ 4 ] 为了降低极光图像的特征冗余，提取基于极光图像的局部Gabor滤波器特征，并且与动态过程结合的办法进行极光图像的分类，取得了较高的分类准确率。到2009年，胡泽俊博士另辟蹊径，引入形态学的概念，将极光图像分为了冕状形态极光和弧光状的极光两大类，然后对冕状的再进行细分，即热点冕状极光、辐射冕状极光和帷幔型的冕状三种极光。2011年，Fu等人 [ 5 ] 也将形态学分量分析(MCA)的方法用于极光图像的分类，完成了对弧状和冕状两类极光图像的分类。这种方法在对极光图像进行MAC分离后，再对其现有的纹理提取特征信息，然后再分类，提高了弧状和冕状极光的分类效率。在此基础之上，又出现了一些基于监督的极光分类方法，例如BP神经网络方法和支持向量机(SVM)的方法。虽然这些极光分类方法的效率在不断的提高，但是并不能取得令人满意的效果，最主要的问题就是极光图像变化快，数据量非常大，所以现在的问题就是如何针对海量的极光图像数据并且能快速而精确的分类出各类极光图像。 本文针对海量的极光数据，提出了双尺度算法和局部二值模式以及近邻分类相结合的极光分类算法，实验证明，不仅分类效果较高，而且其鲁棒性也非常好。
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user: 2. 自适应提升的小波变换 假设有一种最原始的信号 表示的是首先用一种特殊的小波变换或者多向分解技术将信号S分解成一个近似信号x和细节描述信号y。然后用映射U代替y去改写x，然后得到一个新的近似信号 ： (1) 随后，预测映射P用 去改写y，然后产生一个新的信号 ： (2) 在信号的合成阶段，通过反转提升步骤来重构原始信号。有保证的重构并且在提升的步骤中不需要一些特定的条件在图像的重构中是非常重要的。它灵活地为开发各种应用提供了可能性。 在早期的研究中，为了对特殊图像的特征纹理处理并且在扭曲的图像中提取图像的有用信息，使得自适应小波变换的方法有了快速的发展。 我们的自适应小波变换方法如下 [ 6 ] 所示，将(M，N)阶的原始图像 用简单的多相分解技术分解成4个(M/2，N/2)的子图像： (3) 然后，输出的近似信号 等于： (4) 其中 是二值映象的决策因子D的判决结果，即 (5) T是给出的阈值， 的定义如下： (6) μ是 表示的是水平方向、垂直和对角线方向的八种像素的平均值，公式如下 (7) 在新的自适应提升的方法中，随着 的不同，更新的步骤也是不同，对每一种不同的选择，有不同的添加操作 和不同的更新操作 ，也就是说，它是依靠位置并且能自适应的。更新因子 和加操作 由如下定义 (8) (9) 三个预测操作 ， 以及 满足下面的三个式： (10) (11) (12) 息 ， 和 由下面的方程计算： (13) 自适应方案的说明如下：在平滑区域当 时，用 和它的水平，垂直，对角线的加权均值来计算 ，而对于不平滑区域，当 ，不执行任何的滤波，例如 ，这样做的主要原因是在极光识别中，不连续的图像在图像识别的过程中有很重要的意义，但是必须要滤除很多孤立而且不连续的点。通过改变阈值T，一是可以平衡和过滤有用的信息。另外我们的自适应方案只包括加法和减法操作在空间域，并持有高平滑的性能，就地操作，所以它提供了非常低的计算成本和简单的硬件实现。自适应小波变换的框图如图1。
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user: 3. 本文提出的方法 本文的算法是首先用自适应提升的小波变换，使得极光的特征更加的明显，用变尺度的高斯滤波对各个子图像进行滤波，使得图像的干扰大大降低，然后使用局部二值模式进行累积成特征直方图，算法的最后用模糊近邻分类方法对极光图像进行分类。 3.1. 双尺度分解算法 所以本文所提出的双尺度的图像分解由两个阶段组成，在第一阶段中，考虑到图像的不连续性，纹理和轮廓在图像的识别中起着非常重的作用，因为自适应的小波变换对轮廓和纹理的提取效果明显，所以先用自适应提升的小波变换把原图像 分解成几个子图像 ，然后通过对图像畸变点的滤除得到有用的特征信息。在第二阶段中，主要是为了提高算法对噪音的容忍限度，因此需要对各个子图像进行变尺度的高斯滤波： (14) 在上面的公式中*代表的是卷积运算，其中 (15) 3.2. 图像的特征提取 因为像素之间的距离是有相关性的，所以主要的纹理信息可以从周围的像素中提取。因此，在DS-LBP中，仅仅需要考虑中心和周围的八个像素，所以用下面这个表达式进行特征的提取 (16) 图1. 自适应小波变换框图 对于每一个图像 ，用(2-32)能计算出它的离散直方图， ，and ，将极光图像的特征用这种离散的归一化直方图的方式来表示。因为极光图像的位置与离散直方图不相关，所以提取的特征是不变的。 输入极光图像被转化成灰度级图像，接着根据点和中心最大的距离进行归一化，再根据双尺度图像分解将灰度级图像分解成一系列的子图像，在每个子图像中使用局部二值模式并且累积成离散的直方图 ，表达式如下： (17) 其中N × M是没个子图像的像素，这些归一化直方图被视为特性，再使用模糊的邻近分类进行分类。 3.3. 模糊的近邻分类器 在提出的模糊近邻分类器，两种极光的相似用以下的公式定义 (18) 上式子中的 表示的是高斯滤波的变尺度系数， 表示的是在同一尺度和相同波段的模糊相似度，定义如下： (19) 这里 ， 和 分别代表了具有相同的尺度和波段的两种极光的DS-LBP归一化直方图。我们很容易就发现 ，如果 和 是非常的像， 即 则说明 ；同样的道理，假如 ，说明 和 的重叠部分几乎没有，所以说这两种图像不是一类。 模糊近邻算法的模糊分类器主要包含以下三个步骤： 第一步：给出一张极光图像x和一个训练集 我们用公式(16)计算x和y的模糊相似度，然后在测试集中选取和训练集最近邻的图像 第二部：相加之后，如果属于同一类w的k阶近似相似度，就用以下的公式。 第三步：计算最大的 并且对x进行归类。
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user: 4. 仿真实验 我们实验的数据是从极光的总数据库中随机的选取3200个样本进行测试，其中arc的样本数量为800个，hospot的极光样本数量为800个，冕状的极光样本总数为800个，小尺度状的极光样本数量为800个。首先在分类好的极光类中选取训练集，在每一类中随机的选取5张极光图像作为训练样本，然后在分类好的极光类中，选取测试样本，然后对选取的这些个测试集进行极光分类实验，最后检验分类的正确性。 本章主要工作分为以下三个方面，首先，测试提出方法的分类的精确性，并且和已经提出的方法的结果进行对比，其次是验证其加噪声之后，方法对噪声的抗噪程度，即就是验证其鲁棒性。最后是测试算法的成本。 4.1. 极光分类算法效率对比 实验1：比较各类极光识别算法的分类效率(%) 表1即为比较各种分类算法而得到实验数据，从表1可以看出，本文提出的分类的算法，在同样的实验条件之下，得到的实验结果相对能比以上的各种都略好。 4.2. 算法鲁棒性 在这部分中，为了验证所提出的方案的抗噪性能，在极光图像中加入两种常见的噪声，第一种就是常见的高斯噪声，其均值为0，方差为0.01。第二种就是采用密度为0.05的椒盐噪声。再用以上的方案进行实验，然后计算本文的算法对噪声容量。 1) 在极光图像经过预处理之后，在所有的测试样本中加入均值为0.方差为0.01的高斯噪声，然后测试样本的分类效率(见表2)。 2) 在原始的极光图像经过了预处理之后，在测试样本中加入密度值是0.05的椒盐噪声，然后测试其分类的准确率(见表3)。 4.3. 实验的计算成本 本文中的所有仿真实验用Matlab 2012a中实现，在个人电脑的配置为英特尔(R)酷睿(TM)I5-2400，CPU的频率3.10 GHz的，运行内存3.00 GB，操作系统是微软Windows XP专业版。我们在本实验中，只计算一下各个算法的运行时间。从时间复杂度的角度证明算法。对于每一种算法，我们严格的根据所提供的论文中的方法进行实验。在我们的方法中，极光图像转换成相应的灰度级图像，极大的降低了计算的复杂度，但并不是只针对我们的算法进行改变，所有的分类算法都进行了灰度级的转换。 实验三：比较各种方法的计算成本(s) (见表4)： 在极光的分类算法中，有几种已经取得了不错的分类效率。本节的实验目的就是用比较本文提出的算法和先前的几类算法进行三方面的比较，在算法效率的前提下对另外的一个非常重要的问题即抗噪性能方面做比较。在很多研究领域，分类算法在不加噪声的情况下，分类的效率可以达到非常的高，但是现实中，任何情况下都会有噪声的干扰。其中，高斯噪声和椒盐噪声是在实际的问题中碰到的最多的噪声类型，用这两种噪声进行干扰的目的是为了适应更复杂的实际情况。因此，抗噪的性能已经越来越成 Table 1 Classification efficiency of various classification algorithms (% arc hotspot 冕状 小尺度 基于极光弧的极光识别分类方法 83.05 90.05 77.35 81.54 K-阶近邻方法 77.94 90.98 86.38 82.85 BP神经网络 79.92 88.38 85.25 80.07 LBP-SVM 93.84 86.52 77.13 91.42 本文的方法 94.40 95.55 92.02 81.33 表1. 各种分类算法的分类效率(%) Table 2 Various classification algorithms for Gaussian noise robustness (% arc hotspot 冕状 小尺度 基于极光弧的极光识别分类方法 79.52 80.06 73.65 70.20 K-阶近邻方法 75.22 85.03 81.66 77.35 BP神经网络 78.22 81.33 82.86 74.95 LBP-SVM 88.96 84.21 73.33 90.12 本文的方法 92.22 88.16 91.78 90.73 表2. 各种分类算法对高斯噪声的鲁棒性(%) Table 3 Various classification algorithms for impulse noise robustness (% arc hotspot 冕状 小尺度 基于极光弧的极光识别分类方法 77.46 75.33 70.38 66.54 K-阶近邻方法 74.32 85.01 79.23 70.22 BP神经网络 73.36 80.05 71.58 70.22 LBP-SVM 84.23 83.66 71.23 86.39 本文的方法 91.55 84.11 88.74 89.22 表3. 各种分类算法对椒盐噪声的鲁棒性(%) Table 4 Algorithm’s computational cost (s 实验方法 运行时间 基于极光弧的极光识别分类方法 1.1273 K-阶近邻方法 0.6836 BP神经网络 2.7029 LBP-SVM 1.2134 本文的方法 1.8163 表4. 算法的计算成本(s) 为验证一种新的分类算法的性能指标。最后，算法的实际的计算成本，我们本实验只从算法的实际运行的时间角度对算法的成本做一种简单的研究。以此来模拟实际的计算成本。 实验的结论： 1) 在分类效率的部分，我们通过对最初的极光识别分类算法和现有的比较主流的分类识别算法的分类效率进行比较，从实验的角度论证了本文所提出的分类效果比目前提出的几种分类的效率要好一点。 2) 在预处理后的极光图像后加入高斯噪声(均值0，方差0.01)和椒盐噪声(密度0.05)，发现本文的方法相对于其他的几种方法的抗噪性能好，而且也很稳定。 3) 通过最后的实验也表明，本文的所提出的方法的实验成本不是最好的，但是也在能接受的范围之内。
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user: 5. 结论 由于极光数据的庞大和变化的频率非常的快，极光数据的变化规律存在着大量的不确定性。传统法的模式识别技术不能在分类效率和抗噪声性能方面极大的提升。要想达到预期效果，必须经过提出或者改进新的模式识别的技术。本文通过提出自适应的小波提升方案和改进的局部二值模式，最后用模糊的邻近分类相结合的方法用于极光图像的分类试验。通过仿真的实验，我们的算法效率在分类效率鲁棒性的方面，都比之前的算法有了提高。另外在实验成本方面，本文的算法也在可以接受的范围之内。在下一步工作中首先，将会继续突破自适应提升小波变换的三个方向的限制，使得从各个方向都能进行选取，其次就是会引入一些非监督的分类方法，进一步的提高分类的效率。
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user: 摘 要 本文采用氢氧化钾熔融酸化法合成了四种改性铌酸，利用XRD、氮气吸脱附曲线和NH 3 -TPD等考察了改性铌酸的结构特征和表面酸性，同时考察其在油酸和异丁醇催化合成油酸异丁酯中的催化反应活性，对合成条件进行了优化。试验结果表明，硫酸改性后的铌酸具有较好的催化反应性能和良好的稳定性。适宜酯化反应条件为硫酸改性铌酸催化剂，催化剂用量为原料质量的1.0%，反应温度110℃，异丁醇与油酸摩尔比2:1和反应时间8小时。 关键词 :油酸异丁酯，改性铌酸，降凝剂，催化剂
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user: 1. 引言 生物柴油(Biodiesel)是以油料作物、野生油料植物和工程藻类等水生植物油脂，以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的一种可再生的清洁燃料，可以直接用作柴油机的燃料 [ 1 ] - [ 3 ] 。生物柴油与石化柴油性能相近，同时因其不含芳香族烃类成份而不具致癌性，并且不含硫、铅、卤素等有害物质。相比于石化柴油，生物柴油的燃烧尾气对人体的损害更小，同时具有良好的生物降解特性。使用生物柴油后汽车尾气排放中有毒有机物仅为使用石化柴油的10%，颗粒物为20%，二氧化碳和一氧化碳的排放量仅为10%，排放尾气可达标。其不仅可以缓解对石油的依赖状况，而且可以提高燃烧热效率，更重要的是在减少环境污染方面做出重大贡献 [ 4 ] 。 但在实际的使用中发现生物柴油作汽车燃料时NO x 的排放量比石油柴油略有增加；热值也比石油柴油略低；由于其具有较高的溶解性，作燃料时易于溶胀发动机的橡塑部分，需要定期更换；而且原料对生物柴油的性质有很大影响，若多元不饱和脂肪酸含量高，则生物柴油的氧化安定性可能较差；若原料中饱和脂肪酸含量高，则生物柴油的低温流动性可能较差 [ 5 ] 。 通常采用混合降凝法、冷冻过滤降凝法和降凝剂添加法 [ 6 ] [ 7 ] 等来改善生物柴油的低温流动性。其中降凝剂添加法操作简单，不会改变生物柴油的其它性能，能降低生物柴油的生产成本。 油酸异丁酯作为常用的降凝剂在工业上使用稀硫酸作为催化剂进行合成，存在设备腐蚀和废液处理的困扰 [ 8 ] 。李法社等采用吡啶硫酸氢盐离子液体和正丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体为催化剂研究其对油酸和异丁醇催化酯化合成油酸异丁酯的反应过程，具有较高活性 [ 9 ] [ 10 ] 。但是离子液体的合成步骤较复杂，成本高，且不容易回收利用。因此需要开发新的具有低腐蚀性能、易于产品分离、高反应活性和稳定性的催化剂。 本文采用一种独特的固体酸催化材料铌酸作为催化剂对油酸异丁酯催化合成进行了研究。铌酸是不溶于水的聚合氧化物，分子式为Nb 2 O 5 ∙nH 2 O，由Nb(OH) 5 或NbO(OH) 3 通过分子间脱水形成 [ 11 ] 。铌酸的独特性质体现在不管其水含量多少，其表面上总是保有强的酸性，在含水体系中仍具有较高的酸性和稳定的催化活性，这是任何其他酸性金属氧化物催化剂所没法比拟的 [ 12 ] 。但普通的铌酸比表面积低，在一般的酸碱溶液中难溶解，较难通过共沉淀等方法制备作为催化剂或者载体进行应用 [ 13 ] 。本文通过采用氢氧化钾熔融酸化法对铌酸进行了改性得到具有高比表面和大酸量的固体酸催化剂，并研究其在油酸和异丁醇酯化合成油酸异丁酯中的催化性能。
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user: 2. 实验部分 2.1. 实验原料、催化剂样品制备与表征 五氧化二铌、氢氧化钾、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、油酸和异丁醇购自国药集团化学试剂上海有限公司，均为分析纯，未进一步纯化。 氢氧化钾熔融酸化法：将五氧化二铌和氢氧化钾于玛瑙研钵中充分混合研磨后置于镍坩埚中，然后在马弗炉中于450℃焙烧3小时得熔体；降温后向熔体中加入去离子水，抽滤，将滤液转入烧杯后，搅拌条件下分别滴加硫酸、硝酸和磷酸调节体系pH为1或加冰醋酸调节体系pH为5，静置1小时后抽滤，并用热水多次洗涤滤饼，120℃烘干制得改性铌酸。 采用Philips PW 1830型X射线衍射仪来分析样品的晶体结构和物相成份。测试条件为Cu-Ka靶，波长为1.54056 Å；管压为40 KV，管电流40I；扫描步长0.02˚，扫描范围10˚~80˚，速率：0.1 s/step。 样品的氮气吸脱附测试采用麦克ASAP2020物理吸附仪进行，样品测试前在250℃下脱气3小时。 样品的酸量采用日本BEL公司的化学吸附仪进行表征，取0.05克样品在100℃下用氦气吹扫一个小时后以升温速度10℃/min升温至500℃并保温1个小时，降温至50℃后通入氨气1小时使样品被饱和吸附，随后以升温速度10℃/min线性升温至800℃，通过脱附氨气的质谱峰面积对其酸量进行了计算。 2.2. 催化剂活性测试 采用油酸与异丁醇的反应来考察改性铌酸的催化性能。在装有温度计、搅拌器、冷凝回流装置的三口烧瓶中加入一定比例的油酸、异丁醇及催化剂，油浴加热到110℃回流反应一定时间。反应式如下所示： 反应结束后，过滤分离催化剂，将溶液转入旋转蒸发器中进行减压蒸馏，未反应的异丁醇进行回收，反应产物真空干燥得油酸异丁酯。 催化剂活性通过油酸转化率来评价，具体可通过测定反应前原料和反应后产物的酸值来计算： 转化率 = 。 式中，AV 0 ——反应前原料的酸值，mg/g； AV——反应后产物的酸值(包含未反应油酸和产物)，mg/g。 催化剂的重复实验：在第一次反应结束后对催化剂和反应混合物抽滤，用乙醇洗涤三次除去催化剂表面的吸附物，然后在真空(10 − 7 Kpa)、100℃下烘干，再在相同的反应条件下进行第二次试验，并对产物进行分析。重复此过程得到多次重复试验的结果，用以考察催化剂的稳定性。
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user: 4. 结论 通过对改性铌酸的合成、表征及应用于油酸和异丁醇合成油酸异丁酯的催化反应，得到以下结论： 1) 五氧化二铌经氢氧化钾熔融酸化得到的改性铌酸为无定形态，其中醋酸改性铌酸具有最高比表面积(200.95 m 2 ∙g − 1 )，硫酸改性铌酸具有最大的酸量(0.901 mmol∙g − 1 )； 2) 改性铌酸相较五氧化二铌在油酸异丁酯合成中体现出更好的活性，其中尤以硫酸改性铌酸的催化效果最佳； 3) 油酸异丁酯最佳合成工艺条件为：反应温度110℃，异丁醇和油酸物质的量为2:1，催化剂用量为 图8. 催化剂的稳定性测试结果 原料质量的1.0%，经过8小时反应后油酸的转化率能达到93.0%；同时该催化剂具有较好的稳定性，是用于酯化反应性能优良的固体酸催化剂。
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user: 摘 要 本文以柠檬酸钠为络合剂，丙二酸为形貌控制剂，通过一步水热法制备了橄榄状BiVO 4 光催化剂。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及紫外–可见漫反射(UV-Vis DRS)对材料的晶型、形貌以及吸收光谱进行表征，并以罗丹明B(RhB)为模拟降解污染物，测试BiVO 4 的可见光催化活性。结果表明：所制备的样品纯度高，为单斜晶相BiVO 4 ，柠檬酸钠及丙二酸都对材料的形貌产生重要的影响。合成出的橄榄状BiVO 4 具有很强的可见光吸收能力，禁带宽度为2.36 eV，表现出最强的光催化活性。在500 W的氙灯激发下，2 h后，对罗丹明的降解率达到94%，并且所制备的样品具有良好的抗光腐蚀性，三次循环降解后，仍保持了92%的降解率。 关键词 :BiVO 4 ，光催化，丙二酸
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user: 1. 引言 随着科学技术的迅猛发展和人口的急剧增长，能源危机和环境污染成为制约人类文明进步的两大问题，近年来，半导体光催化技术为解决环境问题和能源问题提供了新的思路。自1972年，日本科学家Fijishima和Honda [ 1 ] 发现在紫外光的照射下，TiO 2 光电极能够分解水产生氢气和氧气以来，因无毒、来源充足、化学性质稳定(耐酸碱和光化学腐蚀)、光生电子的还原能力和空穴的氧化能力强等优点，TiO 2 成为公认的性能优良的光催化剂，得到了广泛的研究 [ 2 ] ，但因其禁带宽度较大(3.2 eV)，只能吸收波长在400 nm以下的紫外光部分，对太阳能的利用率低，限制了其在实际中的应用 [ 3 ] 。 为有效利用太阳能，科学工作者对可见光响应光催化剂的研究有两个方向，一是对TiO 2 进行改进，使其光响应区域拓展到可见光范围，主要改性途径有金属和非金属掺杂 [ 4 ] 、贵金属沉积 [ 5 ] 、半导体复合 [ 6 ] 以及染料敏化 [ 7 ] 等，尽管这些方法在一定程度上能将TiO 2 光响应波长红移至可见光区，但依然存在许多的缺陷，例如：光响应拓展范围有限、材料稳定性降低、易发生光生电子–空穴复合等，从而限制了其进一步应用；二是开发新型的窄带隙半导体，主要包括Cu 2 O [ 8 ] 、CdS [ 9 ] 、BiVO 4 [ 10 ] 、C 3 N 4 [ 11 ] 等，其中，BiVO 4 因具有合适的禁带宽度和独特的层状结构而备受关注 [ 12 ] 。作为一种三元氧化物半导体，由于V3d、O2p、Bi6s轨道的杂化，在一定程度上降低了BiVO 4 导带位置，而Bi6s轨道参与价带的组成又导致价带顶升高，因此BiVO 4 具有较窄的带隙宽度，具有可见光响应性能 [ 13 ] 。BiVO 4 的光催化活性很大程度上受到其晶型和形貌的影响。在单斜白钨矿型、四方锆石型、四方白钨矿型三种晶型中，单斜白钨矿型BiVO 4 具有最窄的带隙和最佳的光催化活性 [ 14 ] 。科学家们探索了各种合成单斜白钨矿BiVO 4 的方法，如水热或溶剂热法 [ 15 ] 、溶液燃烧法 [ 16 ] 、超声辅助法 [ 17 ] 、共沉淀法 [ 18 ] 等，但合成出的晶体材料通常颗粒尺寸大、比表面积小，导致光催化活性不高。 本文通过简单的一步水热法，以柠檬酸钠作为络合剂，丙二酸为形貌控制剂，合成出了分散均匀并由纳米片堆叠而成的橄榄状单斜白钨矿相BiVO 4 半导体材料，在可见光下表现出良好的光催化降解罗丹明B效果，并进一步探讨了柠檬酸钠、丙二酸在该体系合成BiVO 4 中的作用。
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user: 2. 实验部分 2.1. 主要试剂 五水合硝酸铋(Bi(NO 3 ) 3 ·5H 2 O)，偏钒酸铵(NH 4 VO 3 )，氢氧化钠，浓硝酸(质量分数：65%~68%)，丙二酸(C 3 H 4 O 4 )，二水合柠檬酸三钠(C 6 H 5 Na 3 O 7 ·2H 2 O)，罗丹明B(RhB: C 28 H 31 ClN 2 O 3 )，均为分析纯，使用过程中无需进一步纯化。 2.2. BiVO 4 的制备 将1 mmol Bi(NO 3 ) 3 ·5H 2 O和1 mmol NH 4 VO 3 分别溶解于30 mL 2 M HNO 3 和30 mL 2 M NaOH溶液中，形成无色透明溶液，分别记为A和B溶液，将B溶液缓慢地滴加到A溶液中，形成淡黄色悬浊液，在混合溶液中加入0.3 mmol二水合柠檬酸三钠和0.5 mmol丙二酸，磁力搅拌30 min后，用2 M NaOH溶液调节混合液的pH至5，继续搅拌30 min，转移到100 ml反应釜中，于180℃下反应12 h，自然冷却至室温后，将黄色沉淀用去离子水和无水乙醇分别洗涤数次，60℃下恒温干燥，备用，所得产物即为BiVO 4 ，为方便表述，标记为BVO1。为研究柠檬酸钠及丙二酸对材料形貌的调控作用，进行了几组对比实验，未添加柠檬酸钠组标记为BVO2，既未添加柠檬酸钠同时又未添加丙二酸组标记为BVO3。 2.3. 材料的表征 采用Bruker(D8-ADVANCE)X—射线衍射仪分析样品的物相组成，检测条件：工作电压为40 KV，工作电流为300 mA，以10˚/min的速度从10˚扫描到80˚；利用NovaNanoSEM 230型扫描电子显微镜观察样品的表面形貌以及颗粒尺寸；采用日本岛津公司UV-2550型，固体BaSO 4 作参比，表征样品的带隙及光吸收能力；采用尤尼科仪器有限公司UV-3802型号的紫外可见光谱仪测试降解后，罗丹明溶液的吸光度曲线。 2.4. 催化活性评价 将100 mg所制备样品分散于200 ml(10 mg/L)罗丹明溶液中，黑暗条件下搅拌30 min以达到吸附平衡，以500 W氙灯为光源，在光源下放置400 nm滤光片，以保证光催化反应在可见光下进行，光源放置在溶液上方10 cm处。实验过程中不断进行磁力搅拌，每30 min取样约3 ml，在1000 r/min转速下离心，取上清液，测试其吸光度。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 样品的XRD分析 图1给出了BVO1的XRD图谱，从图中可以看出样品的衍射峰与单斜白钨矿相BiVO 4 的标准卡片(JCPDS No. 14-0688)相匹配，并不存在其他的杂质峰，说明所制备材料的纯度高，无其它杂质，所制备的样品为单斜白钨矿BiVO 4 。 3.2. 样品的SEM分析 图2为BVO1，BVO2及BVO3的SEM图。从图中可以看出，同时添加柠檬酸钠和丙二酸时，得到分散性良好的橄榄状结构BiVO 4 ，橄榄状结构由纳米片堆叠而成，长约为1 μm，宽约为0.5 μm，具有独特的层状结构；仅添加丙二酸时，得到片状拼接而成的饼干状结构的BiVO 4 ；而加入任何添加剂时，产 图1. BVO1的XRD图谱 图2. BVO1的SEM图(a) (b)；BVO2的SEM图(c) (d)；BVO3的SEM图(e)；(注：图(a)，(b)，(c)，(d)和(e)中的标尺分别为5 μm，1 μm，5 μm，1 μm和5 μm) 物形貌不规则，团聚现象严重。 丙二酸具有两个羧基，能与多种金属络合，并且可以选择性地吸附在特定的晶面上控制晶体的生长 [ 19 ] ，而柠檬酸，也是一种极强的螯合剂，三个羧基和一个羟基的合适的分子结构使其在水热反应过程中起到交联的作用，使用柠檬酸或柠檬酸钠做添加剂通常得到球状或类球状结构的产物 [ 20 ] 。在pH = 5的弱酸性条件下，柠檬酸与Bi 3+ 络合，形成Bi—柠檬酸络合物，进一步与VO 3− 反应，形成BiVO 4 ，在最初形成的晶核中，丙二酸定向吸附在特定晶面上，控制晶体的生长方向，根据SEM结果推测，丙二酸的存在可能有利于片状结构的形成。未添加丙二酸和柠檬酸钠时，Bi 3+ 迅速水解，并快速地与VO 3− 发生反应，使晶核快速生长，以至于产物形貌不规则。由此可见，柠檬酸钠和丙二酸在调节BiVO 4 形貌中起到了十分重要的作用。 3.3. 样品的UV-Vis DRS分析 图3给出了BVO1的紫外可见吸收光谱，从图中可以看出，该样品在紫外和可见光区域都显示出较 图3. BVO1的紫外-可见漫反射光谱图 强的吸收能力，表明该样品是一种潜在的可见光响应型光催化剂，在可见光区域陡峭的吸收边归因于半 导体材料的带隙跃迁。从图中切线可以看出，BVO1的波长吸收阈值(λ g )为525 nm，根据波长与能量的转换关系E g = 1240/λ g (eV)，计算得到BVO1的禁带宽为2.36 eV，通过本实验方法合成出的BiVO 4 比普通方法合成出的BiVO 4 吸收边(2.4 eV)发生了少许红移。 3.4. 光催化活性分析 在低浓度下，RhB的浓度和吸光度遵循朗伯-比尔定律，因此可以用吸光度来衡量浓度的变化以及降解率： 式中η， ， ， ，A分别表示降解率、RhB的初始浓度、降解后浓度、RhB的初始吸光度、降解后吸光度。 图4(a)和(b)为BVO1，BVO2及BVO3对RhB的降解曲线，从图中可以看出BVO1，BVO2及BVO3光催化性能依次降低，BVO1具有最佳的光催化效果，500 W可见光2 h后，BVO1，BVO2及BVO3对RhB的降解率依次是94%，82%和40%，结合SEM结果可以推测，BVO1良好的光催化效果，归因于其独特的层状结构，较高的电子-空穴分离效率，以及较大的比表面积。此外，根据图4(d) BVO1对RhB的循环降解曲线，三次降解循环之后，BVO1对RhB保持了90%以上的降解率，表明BVO1具有较好的抗光腐蚀性能，有望作为一种性能优良的光催化材料运用于实际的环境净化中。
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user: 4. 结论与展望 以柠檬酸为络合剂，丙二酸为形貌控制剂，成功制备了由纳米片堆叠而成的橄榄状单斜晶相BiVO 4 ，显示出良好的光催化性能，并具有稳定的循环降解效果，仅添加丙二酸时得到片状拼接而成的饼干状 图4. (a) BVO1，BVO2及BVO3对罗丹明的降解率曲线；(b) BVO1，BVO2及BVO3对RhB的降解性能随时间的变化曲线；(c) BVO1光催化降解RhB随照射时间变化的紫外可见吸收光谱；(d) BVO1在可见光下对RhB的循环降解曲线 BiVO 4 ，未添加柠檬酸钠和丙二酸时得到形貌不规则，团聚严重的BiVO 4 ，表明柠檬酸钠和丙二酸在调控BiVO 4 形貌时起到了十分重要的作用。该方法合成出的纳米片层橄榄状分层结构BiVO 4 有望作为一种良好的可见光响应型催化剂应用于实际环境净化中。
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user: 摘 要 助镀是热浸镀锌工艺中一道重要的处理工序。本文介绍了热浸镀锌助镀剂的作用机理和选用标准，对影响助镀剂助镀效果的几个因素进行分析并给出其合理范围，阐述了传统锌铵助镀剂的作用机理，综述了近年来新型无铵助镀剂的研究现状，并指出了热浸镀锌助镀剂研究中存在的问题及未来的发展方向。 关键词 :热浸镀锌，助镀剂，工艺