mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
西北大型煤炭基地地下水监测背景、思路及方法

我国14个大型煤炭基地中,西北地区分布有神东、陕北、黄陇、宁东、新疆等5个,2018年原煤产量占全国的46.28%。这些煤炭基地地处干旱半干旱地区,水资源贫乏,煤炭开发对含水层的扰动强度较大,甚至造成含水层结构损伤,地下水渗漏,水位下降并引发一系列环境问题。通过科学规划和采煤技术方法革新,调整煤炭开发布局和采煤技术方法,最大限度的减轻煤矿区含水层损伤,已经取得成效,但煤炭开发对地下水扰动动态影响的监控,必须通过建立矿区地下水监测网才能实现。论述了西北煤炭基地地下水监测网建设的背景和思路,介绍了陕西境内陕北、神东、黄陇三个大型煤炭基地地下水监测层位选择、建设部署及数据采集、传输与接收、管理。陕北、神东(陕西境内)和黄陇3个大型煤炭基地主要含水系统包括石炭系-侏罗系碎屑岩裂隙承压水与上覆第四系松散层孔隙潜水含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙承压水-潜水含水系统和寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶水含水系统。地下水监测层位的选择以具有供水价值和生态意义,且受采动影响强烈的含水层为原则,陕北、神东煤炭(陕西境内)基地主要监测第四系萨拉乌苏组、第四系黄土、烧变岩和侏罗系风化基岩地下水,黄陇煤炭基地黄陇-永陇矿区主要监测白垩系地下水,渭北矿区主要监测奥陶系岩溶地下水。通过新建或改造原有水文长观孔,已经建成了由218口监测井构成的陕西境内大型煤炭基地监测网,监测数据采用自动化采集、无线传输与接收和统一管理,基本实现了监测数据的实时动态观测和规范化管理。
我国煤矿区水环境现状及矿井水处理利用研究进展

煤炭长期占据我国能源消费结构的主体地位,因煤矿建设、开采、洗选、加工、废旧煤窑和矿井关闭等引发矿区一系列水环境问题尤为突出。国家大力支持“煤炭革命”,煤炭安全绿色开采成为新时代的主题,环保部门越发重视煤矿区的水环境问题。分析研究了我国煤矿矿区现阶段的水环境现状,针对不同矿区、不同矿井水类型,从矿井水污染模式和类型、含水岩组结构破坏、水资源流失、矿区土壤重金属富集和废弃矿井水位回升诱发的环境地质问题出发,总结我国煤矿区水环境研究现状、技术水平和未来发展趋势,并以矿井水处理为重点,分析归纳了洁净矿井水(物理法) 、含悬浮物矿井水(混凝和超磁分离法) 、高矿化度矿井水(蒸馏、离子交换和膜分离法) 、酸性矿井水(物理、化学和生物法) 、特殊组分矿井水(絮凝沉淀和离子交换法)和矿井水回灌(深层回灌)的水质特点、处理工艺和优缺点,并指明了未来的研究方向。根据煤矿区矿井水资源化利用现状,提出矿井水用于工农业生产、生活和特殊组分的矿井水资源化利用的优势和局限,针对特殊组分的矿井水提出了矿井水资源化利用的技术体系和理论框架,为进一步丰富和完善矿区水资源利用提供技术支撑。最后,针对矿井水资源化利用过程中的问题提出了“阻断、减量和保护”三原则,并对未来我国煤矿区环境现状和矿井水处理利用进行了展望。
基于Griffith强度理论的煤储层水力压裂有利区评价

水力压裂有利区评价是煤储层压裂改造施工设计的基础。通过对沁水盆地西南部3号煤储层42个水力压裂地应力测试数据统计,系统分析了研究区煤储层地应力分布规律。采用378口水力压裂井资料,基于格里菲斯(Griffith)强度理论计算了研究区煤储层单轴抗拉强度,建立了煤储层破裂压力与最小水平主应力和抗拉强度之间关系和模型,揭示了研究区煤储层可压裂性特征,建立了基于Griffith强度理论的煤储层水力压裂有利区评价方法,对煤储层水力压裂有利区进行了评价。研究结果表明,研究区块3号煤层最大水平主应力14.67 ~ 45.05 MPa,平均为29.31 MPa,最大水平主应力梯度为2.00 ~ 4.84 MPa /100 m,平均为3.27 MPa /100 m;最小水平主应力10.51 ~ 29.09 MPa,平均为18.61 MPa;最小水平主应力梯度为1.44 ~ 2.85 MPa /100m,平均为2.09MPa / 100 m,煤储层应力和压力均随深度的增加呈线性增大的规律。基于格里菲斯(Griffith)强度理论计算的研究区3号煤储层单轴抗拉强度为0.15 ~ 1.10 MPa,在平面上存在一定的差异性。根据单轴抗拉强度值将煤储层可压裂性划分为4类,对于较高抗拉强度区和高抗拉强度区(Ⅲ和Ⅳ), 煤储层抗拉强度值大,煤层气井水力压裂改造中起裂压力高,难以进行压裂改造。对于低抗拉强度区和较低抗拉强度区(Ⅰ和Ⅱ), 煤储层抗拉强度值小,煤层气井水力压裂改造中起裂压力小,易于进行压裂改造,评价结果与实际水力压裂情况相吻合。
基于排采初期生产特征的煤层气合采地质条件分析

煤层气高效合采的基础是深刻理解合采兼容性,其中的关键在于合采地质条件的量化分析。以滇东-黔西这一典型地区为例,主要基于11口合采试验井前150 d生产历史资料,采用地质统计及因素差异对比法,分析了合采地质条件特点,提出了研究区合采兼容性阈值及工程设计优化的地质建议。研究发现,合采产层组外在地质因素对排采初期效果的影响不一:产层组底界埋深显著影响排采初期生产行为,这是单采及合采的共性特征;产层组存在一个最佳跨度,但跨度阈值因地而异;产层组层数与初期产气量关系存在极大值,与初期产水量关系存在突变点,与压裂增渗倍数呈负相关关系,压裂增渗倍数随产层数增多而降低。产层组内在地质因素并非对排采初期效果都有影响:加权平均含气饱和度及其差异指数阈值因地而异,地层能量越低及储层可改造性越差,含气饱和度差异对初期生产效果的影响越强;原始压力状态差异对见气时间的影响主要存在于不同区块之间,在同一区块内没有实质性意义。发现产层组见气时间随平均压裂渗透率增大呈指数规律缩短,压裂改造效果与煤储层原始渗透率之间不存在必然联系,统一的压裂改造措施可能导致产层组各产层属性差异拉大,抑制了整体产气潜力的充分释放。为此,提出了合采产层组分层均衡压裂改造的设计思想,目的是通过差异性改造来弱化原始储层属性差异。先前采用的储层改造技术不适应于滇东地区800 m以深的煤储层;合理确定产层组的关键在于单井储层压力剖面精细分析;影响研究区储层可压裂改造性的关键地质因素是煤体结构;实现产层组产气潜力释放最大化的工程措施是各产层之间的均衡改造;合采井憋压与否、憋压程度因区块乃至因井而异,放气时机的把握十分重要。在合采井现行排采管控制度不变的前提下,建议控制产层组底界埋深和最大跨度,优选加权含气饱和度高、饱和度差异系数小和压力状态差异系数小的产层组,注重产层组中各产层的均衡改造。
裂隙煤体注浆浆液扩散规律及变质量渗流模型研究

研究煤岩裂隙中浆液扩散过程及降渗规律对于强化瓦斯抽采钻孔封孔效果具有重要意义。首先通过对注浆裂隙煤体内部质量变化进行分析,推导浆液封堵裂隙质量守恒方程及浆液流动方程;根据浆液对煤体裂隙结构影响推导了裂隙和渗透率变化方程,构建了浆液对裂隙煤体的堵漏降渗的变质量渗流模型。其次,利用注浆实验系统对裂隙煤样开展注浆试验,对注浆前后煤样分别进行CT扫描观测以及渗透率实验测定;最后,在理论模型的基础上,根据实验条件确定数值模拟初始条件及边界条件,对裂隙煤体注浆浆液扩散和降渗规律开展了数值模拟研究,结果表明:建立的基于裂隙煤体注浆的变质量渗流模型较好地反映浆液颗粒沉积过程对煤体裂隙结构及渗透率的影响;模型计算的浆液扩散与渗透率变化规律与试验结果吻合较好,验证了模型的合理性;在浆液渗流扩散作用下,煤体裂隙内浆液颗粒逐渐扩散并沉积,裂隙不断被充填,导致裂隙煤体渗透率不断下降。研究成果为定量分析注浆浆液颗粒运移规律、强化抽采钻孔封孔效果提供了新的思路。
基于采动充分性的地表动态下沉预计方法

井工开采及其对地表附属物的影响是一个动态过程,目前常用的采动影响预测多为静态结果,难以准确评价受护对象的影响程度,科学预测采动影响范围及程度对指导工程设计与受护对象防护具有重要的实际意义。在分析国内外动态预计方法的基础上,将现有动态预计方法依据其建立方法和思路分为时间函数法、速度函数法和下沉折减法3类,分析了这些方法的优势和局限性。分析了随开采充分性变化地表下沉速度的分布特征,通过对4个工作面近水平开采条件下地表移动的长时间观测与理论分析,提出了开采过程中地表最大下沉速度的计算公式,避免了因观测时间间隔差异引起测得地表下沉速度不准确的问题,分别建立了起动距、超前影响距、最大下沉速度滞后距与工作面推进速度的动态关系;提出了走向主断面包含开采充分性的地表下沉速度的分布函数和走向主断面动态下沉预计方法。采用建立的动态下沉预计方法,对神东补连塔矿地质开采条件下地表动态下沉进行了预计分析,并与主断面实测下沉数据进行了对比验证,结果表明,当工作面推进速度变化不大时,所用方法平均相对误差为2.1%,具有较好的预测精度;建立的动态下沉预计方法弥补了以往研究成果对开采初始阶段研究的不足,比建立在充分采动区单点移动全过程的预测模型更为可靠。
我国煤炭深部开采冲击地压特征、类型及分源防控技术

我国煤炭资源大规模步入深部开采,深部开采冲击地压事故频繁发生,为了厘清深部开采冲击地压特点、启动类型以及防治与浅部开采的区别,为深部开采防治冲击地压提供理论与技术指导,以我国煤炭资源深部开采冲击地压特征研究为切入点,从诱发冲击地压的载荷源角度,结合工程实例,建立力学模型,研究提出了我国深部开采冲击地压的3种类型,最后提出了深部开采巷道冲击地压动静载荷分源防控方法。结果表明,我国煤炭深部开采冲击地压特征总体表现为因基础静载荷充足,发生门槛降低,冲击显现位置点多面广,发生原理隐蔽性、自发性、时滞性占比大,防治范围扩大,应力恢复快,高强度、长时效卸压要求突出;将我国煤炭深部开采冲击地压划分为3种类型,即深部动静载叠加型、深部高静载加载型、深部高静载卸荷型。深部动静载叠加型,因深部煤炭资源高地压环境,与浅部相比,较高的基础静载荷获得微动载扰动、叠加可发生冲击地压。深部高静载加载型冲击地压,其静载荷缓慢对极限平衡区加载过程冲击是材料失稳,导致工程结构体结构动力失稳的结果,而深部高静载卸荷型冲击地压,其高静载荷最小阻抗带减小,静载荷卸荷过程是围岩结构稳定性遭到破坏,导致工程结构体材料动力失稳的结果,2者存在本质差别;深部冲击地压防控与常规浅埋冲击地压防控,差别在于基础静载荷充足,增量顶板等动载荷来源复杂,冲击危险区域基础静载荷获取增量静、动载荷门槛降低,因此必须高强度、长时效实现静、动载荷源分源防控,阻止诱发冲击地压的载荷条件形成;在动静载荷分源防控指导思想下,针对顶板动载荷源,开发了顶板“钻-切-压”一体化技术,深度弱化顶板,消除顶板动载源;针对巷道两帮垂直应力集中,开发了煤层一次成孔300 mm超大直径无人钻孔技术,高强度、长时效疏导煤体垂直应力;针对巷道底板高水平应力,开发了巷道底角联排桩基,高强度切断水平应力,阻止底板冲击滑移等技术,现场应用效果良好。
煤矿区煤层气开发利用新技术现状及发展趋势

“十二五”以来,我国煤矿区煤层气开发利用技术取得了巨大的进步,虽然我国煤矿数量由近20 000对直线下降到了不足5 800对,但煤层气产量仍由2010年的88亿m~3提高到了2018年的184亿m~3,利用率亦提升了10%,科技对产业的贡献巨大;但是也出现了单井排采产量低、气源分散性高等新的问题。因此,全面梳理了近10 a煤矿区地面抽采技术装备、井下抽采技术装备和煤矿区高、低浓度煤层气利用技术装备的科技创新及应用效果等,阐述了煤矿区煤层气开发利用在三级瓦斯地质分析技术、碎软低渗煤层地面井分段压裂顶板技术、煤层群分层控压联合排采技术、采动区地面L型顶板水平井技术、井下千米定向长钻孔技术、碎软煤层井下护孔钻进技术、智能化钻机远控钻孔技术、井下水力化压裂/割缝增渗技术等煤层气抽采技术及其配套装备最新进展和中高浓度煤层气深冷液化、低浓度煤层气分级压缩提浓、超低浓度煤层气蓄热氧化利用等煤层气利用装备的最新进展及技术指标。在此基础上,针对我国目前面临的深部开采、西部煤炭资源开发及高强度集约化开采等新特点,分类整理了束缚煤层气产业发展的技术瓶颈和发展趋势,提出了煤炭开采与煤层气开发协同规划和联合开发的技术思路等。
煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法

煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题,推进煤矿绿色开发将是从源头上保护矿区生态环境的重要手段,统筹考虑煤炭采掘、原煤加工和固废排放的关系对于建设绿色矿山尤为重要,而煤矿井下采-选-充协同将是从根本上解决上述问题的技术途径。基于此,在充分考虑采煤、分选和充填基础上,以井下分选为核心,围绕充填开采方法构建了煤矿矸石井下分选协同原位充填开采模式,阐述了煤矿井下采、选、充系统的时空协同关系,揭示了“就近分选+原位充填”的科学内涵,实现了充填能力与分选能力匹配、采充系统与分选系统布置、采充工艺与分选工艺组织和矸石物流运输与调控4个方面的协同;提出了实现不同目标层次的煤矿矸石井下分选协同原位充填开采技术体系,主要包括全粒级分选、煤矸分离和毛煤排矸3个不同等级的井下煤矸分选技术和实现采场矿压与地表沉陷控制、矸石处理和资源回收不同目标的井下原位充填技术2个方面;分析评价了新型跳汰分选、旋流器分选、重介浅槽分选、动筛跳汰分选和γ射线分选5种井下煤矸分选方法的适用性,给出了煤矿矸石井下分选方法选择流程,确定了煤矿矸石井下分选系统及巷硐布置要求,探讨了煤矿井下全粒级分选的发展方向;提出了全采全充、全采局充、局采局充和局采全充4种典型充填开采方法,明确了4种典型充填开采方法的定义、系统布置及技术优势,形成了充填开采方法选择流程,进一步对比分析了4种典型充填开采方法的地表沉陷与采场矿压控制效果。研究成果为实现煤矿煤炭开采、井下分选和矸石处理集约化提供技术借鉴,进一步丰富我国煤矿绿色开采的技术体系。
冲击地压应力波作用机理

针对动载扰动下大型冲击地压的发生及演化过程难题,分析了采场动载应力波的产生机制,研究了动载应力波与静载耦合作用下煤岩体冲击破坏规律,从应力波的产生、传播与致灾过程详细解释了大型冲击地压演化机理。研究结果表明,采场高位坚硬顶板断裂与深部应力集中区煤体破断所产生的动载应力波幅值随着煤岩体强度增大而升高,应力波持续时间随着破断尺度增大而增大,说明在煤矿开采过程中,顶板或煤体强度越高、破断尺度越大,越容易产生大能量的动载应力波;动静载耦合冲击破坏实验结果证实,高静载、高动载应力波、静载与应力波耦合加载条件均能使煤岩体发生冲击破坏,且随着轴向静载的增大,试样发生冲击破坏所需的临界动载应力波强度先增大后减小,其上升段与下降段的分界点约为单轴抗压强度的50%。当静载达到该临界点时,煤体发生冲击破坏所需的动载应力波强度急剧减小,说明高地应力环境煤岩体受到动载应力波的影响更为显著;现场大尺度模拟分析表明,动载应力波作用下,采场煤岩体塑性破坏区范围逐渐增加并主要集中在巷道两侧,且随着应力波幅值和持续时间增加,塑性破坏区范围不断扩大;研究提出了冲击地压应力波作用机理:动载扰动下冲击地压是静载、动载应力波与煤岩体结构耦合作用的结果,采场煤岩体大尺度破断产生高能量动载应力波,应力波与地应力耦合作用导致采掘空间围岩发生大范围破坏,最终形成冲击地压灾害。
5G技术在煤矿智能化中的应用展望

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的保障,当前处于煤矿智能化发展的初级阶段,仍然面临泛在感知难、多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题,面向垂直行业智能化应用的第五代移动通信技术(The fifth Generation Mobile Communication Technology,5G)为上述问题的解决提供了契机。分析了5G中的高频通信、大规模天线阵列、超密集组网、设备到设备通信、网络切片和移动边缘计算6项关键技术和各自的技术特征;研究了煤矿智能化应用在信息感知、多类型数据传输、实时决策控制、新技术应用和异构物联设备互联互通需求等方面的短板,以视频传输为例分析了4G技术在未来应用中的局限性,研究了井下WiFi组网的不足之处,指出了煤矿井下应用5G技术的必要性;结合5G技术优势和煤矿井下实际需求提出了基于5G技术的高精度实时定位与应用服务、虚拟交互应用、远程实时控制、远程协同运维及井下巡检和安防等煤矿井下应用场景,提出了基于混合现实的井下智能化开采和远程实时可视化操控的构想,给出了井下应用5G技术的总体架构:有线光纤骨干环网加5G覆盖,分析了实施要点,指出与井下应用场景的结合才能最大程度发挥5G技术在煤矿智能化开采中的作用,简要展望了基于5G技术的物联网、大数据、云计算、人工智能和虚拟现实等技术在煤矿智能化中的融合应用。
论煤炭绿色开采的地质保障

受“缺油、少气、相对富煤”能源资源禀赋特点制约,煤炭一直是我国能源安全的基础保障。煤炭资源是地球演化过程形成的层状沉积矿产,是近地表地壳的组成部分,煤炭开采会对地质条件和生态环境造成损害。煤炭绿色开采地质保障从煤炭资源赋存地质条件出发,为实现煤炭资源安全高效开采、减缓和减小采掘工程对地质条件和生态环境损害,提供地质理论和技术支撑。从绿色开采地质保障的内涵、科学问题、技术问题、研究思路4个方面系统阐释了煤炭绿色开采地质保障理论与技术。煤炭绿色开采地质保障突出深部煤炭资源开采扰动下的地质条件变化,强调煤炭开采活动与地质结构和地表生态环境变化的整体研究,关注地下采掘工程引起时空效应范畴的地质条件变化和生态环境演化之间的耦合机制。总体研究思路是开采前精细勘查、开采过程有效减损、开采后恢复利用。采前实施空天地一体化精细勘查,查明煤系矿产资源空间赋存特征及维系地表生态系统的主要地质因素,构建涵盖煤系资源、地质条件、生态环境等要素的高精度三维模型,评价煤炭资源最佳利用方向和区域环境承载能力;采中进行地质条件损害探测、监测,揭示应力场、形变场、渗流场变化规律,研究煤系气、地下水运移和涌出特点,分析导致围岩动力灾害发生的地质因素,提出煤与瓦斯突出、水害、冲击地压等灾害超前预警理论及防控措施;采后进行采空区水体、有害气体、遗留资源的探测,巷道围岩、煤柱变形特征监测,研究煤-岩-水相互作用及采空区稳定性变化,开展地质条件及地表生态恢复演化过程研究,提出地下空间及遗留资源的综合利用理论与技术。煤炭绿色开采地质保障涵盖找煤、勘探、开采及采空区利用全过程,追求煤系矿产资源和生态环境保护协调发展。
Linear-regioselective hydromethoxycarbonylation of styrene using Ru-clusters/CeO_2 catalyst

Hydroalkoxycarbonylation of olefins has been considered to be one of the most attractive methods to synthesize esters. Controlling the regioselectivities of linear esters (L) and branched esters (B) is a challenging project for researchers working in this reaction. Although most of the attention has been paid to control the regioselectivity through ligand design in homogeneous catalytic systems, study in the area is still limited. Herein, Ru-clusters/CeO_2 is employed as a heterogeneous catalyst for the hydromethoxycarbonylation of styrene without any additives. After optimization of the reaction conditions, the conversion of styrene is > 99% with 83% and 12% regioselectivity of linear and branched ester, respectively. By using different supports (CeO_2 (nanoparticle), CeO_2-rod, and CeO_2-cube), three catalysts including Ru-clusters/CeO_2, Ru/CeO_2-rod, and Ru/CeO_2-cube are prepared and applied in the reaction. Structural characterizations demonstrate that the L/B ratio is related to the Ru size of supported Ru catalysts. Further Raman characterization and NH_3-TPD demonstrate that the metal-support interaction and the concentration of oxygen vacancy of the catalyst have a great influence on the Ru size. The mechanism and kinetic analysis for this reaction are also investigated in this work.
Investigation on the coordination mechanism of Pt-containing species and qualification of the alkaline content during Pt/C preparation via a solvothermal polyol method

A solvothermal assisted ethylene glycol reduction method is a common technology for Pt/C catalysts preparation. Here, the coordination mechanism of the Pt-containing species is deeply studied by innovatively adopting the ultraviolet-visible spectroscopy technology and H+ concentration detector. Moreover, the amount of NaOH that effectively coordinates Pt4+ has been tentatively qualified and the heating parameters during the preparation process of Pt/C have also been optimized. As investigated, the optimized 20-(1/22)-140-2 Pt/C (20 wt%Pt; m(Pt):m(NaOH)=1/22; heating temperature: 140 °C, heating time: 2 h) exhibits higher electrocatalytic activity towards oxygen reduction reaction (ORR) than the commercial 20 wt% Pt/C (E-TEK) in acidic media. This work provides a theoretical reserve and technical accumulation for industrialized mass production of highly efficient Pt/C catalysts for ORR in proton exchange membrane fuel cells.
ZnCl_2 salt facilitated preparation of FeNC: Enhancing the content of active species and their exposure for highly-efficient oxygen reduction reaction

Introducing catalytically-active Fe and N into carbon materials results in promising FeNC catalysts for oxygen reduction reaction. However, the doped Fe and N species are frequently subject to heavy loss in a traditional carbonization process owing to Fe agglomeration and evaporation of N-contained small molecules. Besides, pyrolysis may make materials sintering which embeds a large number of active sites in the bulk phase and impedes direct exposure of reactive centers to the reactants. We here report that when calcinations, the addition of ZnCl_2, an ordinary salt with very wide melting temperature range well covering the carbonization process of the precursor iron porphyrin, can significantly enhance the doping level of the active species and simultaneously create highly porous structures for FeNC catalysts. The obtained FeNC demonstrates ultrahigh catalytic activities even significantly better than Pt/C in oxygen reduction reaction.
Robust MOF-253-derived N-doped carbon confinement of Pt single nanocrystal electrocatalysts for oxygen evolution reaction

Although carbon-supported platinum (Pt/C) is still considered the most active electrocatalyst for hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen reduction reaction (ORR), its applications in metal– air batteries as a cathode catalyst, or for oxygen generation via water splitting electrolysis as an anode catalyst is mainly constrained by the insufficient kinetic activity and stability in the oxygen evolution reaction (OER). Here, MOF-253-derived nitrogen-doped carbon (N/C)-confined Pt single nanocrystals (Pt@N/C) have been synthesized and shown to be efficient catalysts for the OER. Even with low Pt mass loading of 6.1 wt% (Pt@N/C-10), the catalyst exhibits greatly improved activity and long-time stability as an efficient OER catalyst. Such high catalytic performance is attributed to the core-shell structure relationship, in which the active N-doped-C shell not only provides a protective shield to avoid rapid Pt nanocrystal oxidation at high potentials and inhibits the Pt migration and agglomeration, but also improves the conductivity and charge transfer kinetics.
Surface elemental distribution effect of Pt-Pb hexagonal nanoplates for electrocatalytic methanol oxidation reaction

Bimetallic Pt-based catalysts have been extensively investigated to enhance the performance of direct methanol fuel cells (DMFCs) because CO, a by-product, reduces the activity of the pure Pt catalysts. Herein, we synthesized Pt-Pb hexagonal nanoplates as a model catalyst for the methanol oxidation reaction (MOR) and further controlled the Pt and Pb distributions on the surface of the nanoplates through acetic acid (HAc) treatment. As a result, we obtained Pt-Pb nanoplates and HAc-treated Pt-Pb nanoplates with homogeneous and heterogeneous distributions of the Pt-Pb alloy surfaces, respectively. We showed that the MOR activity and stability of the Pt-Pb nanoplates improved compared to those of the HAc-treated Pt-Pb nanoplates, mainly due to the enhanced CO tolerance and the modified electronic structure of Pt under the influence of the oxophilic Pb.
Tuning the oxygen evolution electrocatalysis on NiFe-layered double hydroxides via sulfur doping

We report a facile way to prepare sulfur (S) doped Ni4/5Fe1/5-layered double hydroxide (LDH) electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER). The influence of S doping amount on the OER activity of the resulted NiFe-LDHs was studied and the optimal surface S content was ca. 0.43 at%. The developed S-doped NiFe-LDH exhibits excellent OER catalyst activity in 1.0 M KOH with overpotential of only 257 mV at the current density of 10 mA cm-2. Moreover, the catalyst could maintain high activity after 30 h stability test. The high activity of the S-doped NiFe-LDH catalysts may originate from the synergistic effect between S and the Fe sites. This work provides a simple but efficient way to improve the OER performance of transition metal oxides/(oxy)hydroxides.
磁刺激初级运动皮层(M1区)对不完全性脊髓损伤患者膀胱功能的影响

目的:探讨磁刺激初级运动皮层(M1区)对不完全性脊髓损伤患者膀胱功能的影响。方法:60例不完全性脊髓损伤后神经源性膀胱患者随机分为试验组、假刺激组、对照组,分别进行4周治疗。试验组在常规治疗基础上给予M1区磁刺激;假刺激组方法同试验组,但无磁刺激输出;对照组给予常规治疗。治疗前后比较3组患者的排尿日记、尿动力学指标、Qualiveen量表评分。结果:3组患者各项指标均值(残余尿量、日均单次排尿量、膀胱顺应性、最大尿流率、最大膀胱容量、Qualiveen量表评分)在治疗后均有不同程度的改善且有统计学差异(P<0.05),试验组各项指标较假刺激组和对照组差异有统计学意义(P< 0.05)。结论:磁刺激初级运动皮层可改善不完全性脊髓损伤患者膀胱功能。
Synthesis and Properties of New Organic Luminescent Materials Based on Halogen-Substituted Phthalimides

A new kind of organic luminescent materials containing halogen-substituted phthalimide group and carbazole subunit have been conveniently synthesized.They not only showed strong aggregation-induced emission (AIE) effect,but also exhibited thermally activated delayed fluorescence (TADF) in films and crystallization-induced room-temperature phosphorescence (RTP) properties.Especially,RTP with marked afterglow for Br-AI-Cz was observed by naked eye,which could be used as the promising smart materials for the encryption application.
醋酸碘苯促进的氧化反应在构建2-氨基-1,3,4-噻二唑分子中的应用

报道了一种用高价碘试剂促进缩氨基硫脲分子内氧化偶联反应,能够有效地合成2-氨基-1,3,4-噻二唑类衍生物.高价碘可以作为温和的反应试剂,拥有毒性低、廉价可循环易操作的特性.该反应具有原料易制得、操作简便以及较好的底物适用性等特点.反应机理也进行了初步研究.
Molecule-Responsive Supramolecular Hydrogel Constructed from Pillar[5]arene Based on Host-Guest System

The host-guest interaction was qualified as an ideal drive force to form stable inclusion complexes with macrocyclic host molecules in aqueous solution.Herein,a multi-responsive supramolecular hydrogel was constructed based on a functionalized benzimidazole derivative guest (M) with soluble pillar[5]arene as a host group.The mechanism of hydrogel formation was explored by the ~1H NMR,2D NOESY and scanning electron microscope (SEM) in depth study.Interestingly,host-guest inclusion,the ordered “exo-wall” π-π interaction and hierarchical stacking of pillar[5]arene was indispensable to obtain the supramolecular hydrogel,which endowed the gel system with response to temperature change/chemical stimuli.Upon addition of competitive guests adiponitrile (ADN)/paraquat (PQ),pillar[5]arene-based hydrogel could be converted into sol.Herein,the organic molecules could be selectively recognized by the hydrogel.
基于4,7-二噻吩苯并噻二唑和异靛单元的受体-受体共轭聚合物的合成与光伏性质

利用微波协助的Stille缩合聚合反应方法合成了基于双噻吩苯并噻二唑和异靛单元的受体-受体聚合物HFTBT-DA865,并对其热稳定性、光物理性能、电化学性质和本体异质结太阳能电池性能进行了研究.该聚合物易溶于邻二氯苯和邻二甲苯等溶剂,具有优异的溶液加工性能.5%热分解温度为389 ℃,玻璃化转变温度为168 ℃,说明其具有较好的热稳定性能.对旋涂速度和温度进行优化,所得太阳能电池器件的光电转换效率为2.28%,开路电压为0.83 V,短路电流为-5.70 mA/cm~2,填充因子为48.9%.电化学性能和密度泛函理论估算结果表明,聚合物与受体材料PC71BM相近的最低未占分子轨道(LUMO)值及其平面性可能是影响光伏性质的重要因素.通过调控共聚单体或优化受体材料,器件性能可进一步提高.对受体-受体(A-A)类聚合物材料太阳能电池性能的研究表明,此类材料是一类潜在的聚合物太阳能电池材料.
苄基异喹啉生物碱Neolitacumonine、Mollinedine和Papaverine的全合成

研究了苄基异喹啉生物碱的一条新的通用合成路线.其关键步骤为1-苄基-3,4-二氢异喹啉的铜催化氧化芳构化串联反应.以胡椒醛或3,4-二甲氧基苯甲醛为起始原料,经8步反应,分别以42%、37%和37%的总收率实现了三个苄基异喹啉生物碱Neolitacumonine、Mollinedine和Papaverine的全合成.
1980—2015年中国建设用地变化研究

土地特别是建设用地的空间格局与演变是城镇研究的热点问题。本文利用1980、1990、1995、2000、2005、2010、2015年7期的中国土地利用遥感数据,对1980—2015年中国建设用地变化进行了系统性的分析。研究工作主要有: ①计算1980—2015年中国的城镇用地、农村居民点、其他建设用地及总建设用地的面积和增长率,从而得到1980—2015年中国的建设用地变化速率。 ②运用GIS软件中的联合分析工具,得到1980—2015年中国建设用地空间变化格局。③制作土地利用转移矩阵,从而得到1980—2015年中国建设用地结构变化情况。研究表明,中国建设用地整体上表现为持续扩张的态势;东部及沿海地区增长速度较快,青藏高原基本无变化,中部及东北地区增长速度较缓,西北地区有少量增加;增加建设用地以耕地转入为主。
远端肾小管酸中毒患儿基因型及临床表型的相关性分析

目的对确诊的6例原发性远端肾小管酸中毒(dRTA)的病例行基因型及临床表型的相关性分析。方法对2017年11月至2019年8月确诊于华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院的6例dRTA患儿行病史资料采集及相关辅助检查,评估其生长发育情况,留取静脉全血进行Trio全外显子高通量测序,经全谱遗传病精准诊断云平台系统分析筛选和数据分析,对可疑突变进行Sanger测序验证,后应用蛋白预测软件进行蛋白功能预测。结果6例患儿的临床症状、体征和辅助检查均符合dRTA的诊断,均表现为生长发育落后,1例患儿出现X型腿,1例患儿出现骨质疏松。辅助检查均提示低钾血症、代谢性酸中毒、碱性尿,3例患儿出现肾脏钙质沉着,2例患儿出现肾脏结石,所有患儿的父母亲均无临床表型。1例患儿为SLC4A1基因纯合突变[c.2102 (exon17) G>A,p.G701D],为既往报道的常染色体隐性遗传高频突变位点,该患儿同时合并dRTA及溶血性贫血;3例为SLC4A1基因杂合突变,均为De novo突变[c.1766(exon14) G>A,p.R589H,c.1765 (exon14) C>T,p.R589C],为既往报道的常染色体显性遗传高频突变位点,确诊年龄与肾脏影像学异常存在相关性。1例为ATP6V1B1基因复合杂合突变[c.806 (exon9) C >T,p.P269L;c.1153(exon12) C>A,p.P385T],均为未见文献报道的新突变位点。1例为ATP6V0A4基因纯合无义突变[c.1899C>A,p.Y633X,208],为未见文献报道的新突变位点。结论SLC4A1、ATP6V1B1、ATP6V0A4是目前已明确的dRTA的主要致病基因,其突变特点及遗传方式与临床表型相关。基因检测可以对可疑的dRTA患者行早期分子诊断,有助于临床表型的筛查及个体化治疗。
数字正射影像结合LiDAR数据在山区测绘中的应用

随着信息化社会的到来,现代水利测绘已经由传统测绘向信息化测绘发展,无人机技术应用于测绘行业推进了信息化测绘进程。本文探讨了如何有效利用无人机技术解决测绘领域在山区遇到的问题。固定翼无人机能及时获取地面数字正射影像数据,捕获裸露地面的平面和高程,但是无法获取植被覆盖下的地表高程信息,因此,本文通过机载激光雷达获取植被覆盖下的LiDAR点云数据;将二者数据相结合,再通过EPS软件生成三维地表模型,可以快速获取任何测区地物和地形数据,不仅提高了工作效率,还降低了外业劳动强度。
基于水量供需平衡的河北省张家口市崇礼区水资源承载力分析

[目的]对农业需水量进行了情景预测,旨在为河北省张家口市崇礼区冬奥会(2022年举办)以及未来水资源合理利用以及可持续发展提供基础。[方法]基于水资源供需关系分析了2005-2016年水资源承载力并预测了不同规划年(2022年、2035年)水资源承载力。[结果] 2005-2016年水资源平衡指数(IWSD)从0.54下降至0.06,2016年水资源承载能力已趋于临界状态;当保证率P=25%时,2022,2035年IWSD分别为0.27,0.25,水资源承载盈余,当P=50%,75%,水资源承载力均超载,尤其当P=75%时,IWSD分别为-0.77,-0.81,水资源严重超载;通过调整灌溉面积以及需水定额,P=25%,50%时,IWSD>0,P=75%时不同规划年缺水量减少了22.68%,36.31%。[结论]未来崇礼区可通过调整灌溉面积、灌溉需水定额,减少地下水开采量,提高地表水利用率来提高水资源承载力。
关中地区农村典型涝池水体污染物特征及其水质现状调查与分析

[目的]探究影响涝池水体水环境质量的主要原因,以期能为涝池水体水环境保护和水质状况改善提供科学依据。[方法]从涝池的功能、容量、面积和结构等方面出发,选取陕西省杨凌农业高新技术产业示范区8个具有典型代表性的涝池,对涝池水体pH值、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮进行测定,同时对水质样本点各污染物指标进行参数检验,并应用单因子指数等方法对其综合评定。[结果] ①点源污染型涝池在不同采样点位置水体污染物浓度差异显著(p<0.05),各涝池总氮、总磷平均浓度范围分别为:4.70~78.13 mg/L,0.03~4.27 mg/L;氨氮平均浓度范围为0.36~39.18 mg/L;化学需氧量平均浓度范围为33.0~1 067.40 mg/L;溶解氧平均浓度范围为1.5~7.3 mg/L;pH值大小平均值范围为7.85~8.64; ②大部分涝池水体污染严重,水质均为劣Ⅴ类,污染物主要以氮类污染物指标为主; ③调查区涝池水质污染程度排序为:点源污染+有措施<面源污染+无措施<点源污染+无措施。[结论]布设污水处理设施及池底防渗措施对于改善涝池水环境状态较为重要。此外辅以内源水体的相关修复及管护工作,效果将会更好。
成渝经济区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

[目的]评价成渝经济区土地利用变化引起的生态系统服务价值演变及其敏感性,以期为优化区域土地资源配置,保护生态环境,促进成渝经济区可持续发展提供理论支撑和经验借鉴。[方法]以成渝经济区为研究对象,基于2005,2011,2017年3期的Landsat TM/ETM/OLI遥感影像数据,借助ArcGIS分析土地利用变化和生态系统服务价值的演变过程,并运用交叉敏感性系数法,研究土地利用变化对生态系统服务价值的敏感性程度。[结果] ①成渝经济区的土地利用之间的转换主要发生在耕地、林地、草地和建设用地之间,且耕地的土地利用动态度较大,约为40%;②研究期内,成渝经济区生态系统服务价值略有波动,呈现总体上升趋势,其中林地和耕地对生态系统服务价值的贡献率超过90%;③成渝经济区土地利用中水域与耕地之间的转换,交叉敏感性由2005年的2.06增加到2017年的2.15,表现出较强的敏感程度且有升高的趋势,水域与建设用地的转换导致的生态系统服务价值下降且交叉敏感性较强烈,意味着高强度的人类活动对生态系统服务价值产生较大影响。[结论]应制定合理的土地利用政策,优化土地利用结构,实现成渝经济区生态环境一体化协调发展。
塔里木河流域荒漠化的生态环境损害赔偿模式

[目的]评估塔里木河干流区域风蚀损害程度,并针对不同荒漠化地区的风蚀量,进行相应的经济赔偿计算,以期为解译塔里木河生态损害的信息及流域生态的恢复和改善提供相应参考。[方法]基于MOD13A1和MCD43A3数据,通过建立归一化植被指数(NDVI)和地表反照率(Albedo)的空间关系,构建荒漠化差值指数(DDI),并用土壤风蚀模型计算损害固沙量,再进行相应的风蚀损害赔偿计算。[结果] ①2010-2015年,研究区荒漠化程度有了一定的改善,但也存在退化现象。②2010-2015年,研究区整体荒漠化状况有所缓解,中高等级的荒漠化土地面积出现不同程度的下降,主要发生"强度荒漠化"向"中度荒漠化"的转移。③2015年不同荒漠化土地的损害固沙量分别为:极度荒漠化地区4.49×10~5 t/a;强度荒漠化地区1.33×10~5 t/a;中度荒漠化地区3.72×10~4 t/a;轻度荒漠化地区2.04×10~4 t/a。[结论] 2015年,塔里木干流生态损害总经济赔偿金额为3.23×10~6元人民币,符合当地经济发展水平。
甬台温海岸带景观格局及生态脆弱性时空演变特征

[目的]分析浙江省宁波市、台州市及温州市的海岸带土地利用景观格局及生态脆弱性演变特征,以促进海岸带地区可持续发展,为生态建设及修复提供理论支撑。[方法]基于甬台温海岸带1995-2015年三期土地利用数据,采用"压力度-敏感度-恢复力"评价模型对研究区进行景观类型脆弱度和生态脆弱度评测。[结果] ①景观格局变化表现为:耕地面积减少最多,其次为滩涂和林地;建设用地面积增加最多;耕地、林地斑块数量增多,呈破碎化趋势。 ②生态脆弱度高区域集中在杭州湾南岸的余姚市、慈溪市和台州湾的路桥区,20 a来研究区高脆弱度区域增多,整体生态脆弱度增加。③区域生态脆弱度与扰动指数、破碎度呈显著正相关,和景观脆弱度指数则完全相关。[结论]甬台温海岸带景观类型变化明显,生态脆弱性增强。
基于Kendall重现期的华南中小流域洪水峰量联合分布研究

[目的]对山区中小流域洪水峰量联合分布进行研究,以期为山区洪水防治提供理论参考。[方法]基于Archimedean Copula函数与Kendall测度分析3个山区中小流域的洪峰洪量联合分布的3种重现水平。由择优构建的Gumbel Copula及Kendall测度计算了洪水峰量联合分布的"或"、"且"和Kendall重现期及其设计洪水分位数。[结果] ①洪峰和洪量之间具有高相关性,Kendall轶相关系数达0.76以上;②3个流域洪水峰量同频遭遇风险概率很大,均超过81%; ③在工程经济安全两方面,对比设定的重现期显示,介于"或"重现期和"且"重现期之间的Kendall重现期更准确地反映洪水峰量联合分布的风险率;④按两变量"或"重现期洪水峰量和同频率推算的洪水设计值偏高。[结论]以Kendall重现期推算的洪水峰量设计值,可为山区中小流域防洪工程安全提供新的选择。
秸秆覆盖对黑土区侵蚀沟植被恢复和固土的作用

[目的]评估东北黑土区秸秆覆盖技术对侵蚀沟的防护作用,旨在为该区侵蚀沟植被恢复、水土流失防治提供数据支撑。[方法]通过野外试验,观测了秸秆覆盖和无秸秆覆盖条件下侵蚀沟不同坡向土壤水热状况、苜蓿生长状况和水土流失状况的变化。[结果] ①秸秆覆盖能够显著改善侵蚀沟土壤水热状况,即提高土壤水分含量,降低14:00土壤温度,阴坡秸秆覆盖提高土壤含水量1.8%~6.8%,阳坡秸秆覆盖提高土壤含水量1.1%~4.0%,阴坡秸秆覆盖降低14:00土温0.6~3.1 ℃,阳坡降低14:00土温0.9~3.6 ℃;②秸秆覆盖显著改善了侵蚀沟不同坡向苜蓿的生长及生物量积累状况,有利于侵蚀沟岸植被恢复;③秸秆覆盖可有效拦蓄径流、减少泥沙侵蚀量,全年平均保水率为57.34%,全年平均保沙率为67.60%。[结论]秸秆覆盖是一种有效的侵蚀沟治理措施,该技术的推广将有助于减缓黑土区水土流失,保障国家粮食全。
G蛋白偶联受体的核转位研究进展

G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor, GPCR)是细胞表面受体的超家族,通过响应相应配体来调节多种细胞功能。长期以来认为, GPCR信号传导仅涉及在细胞表面激活受体,然后与异源三聚体G蛋白和抑制蛋白结合以触发各种细胞内信号级联,并通过内化或其他方式终止信号传导。从20世纪末至今,已在细胞核(上或内)中检测到约30种GPCR。研究表明,定位于细胞核(上或内)的GPCR发挥不同于细胞膜上GPCR的生物学功能,并且在细胞核(上或内)的GPCR介导的信号转导通路与传统的G蛋白和下游第二信使依赖的信号转导通路有所不同,而是与一些转录因子密切相关。GPCR是重要的药物靶标,了解细胞核(上或内)GPCR的生理学功能和病理学意义,以及解析GPCR核转位运输机制,都有助于制定成功靶向它们的药物策略。该综述将对GPCR细胞核转位的诱导条件、GPCR核转位机制以及GPCR核转位介导的信号传导通路的最新研究成果进行概述,为新型靶向细胞核GPCR药物的研究提供参考。
喀斯特地区不同降雨和植被覆盖的坡面产流产沙特征

[目的]分析不同降雨类型下的径流和产沙量特征,及其在不同植被覆盖类型和植被覆盖度下的响应,为喀斯特地区黄壤坡面在不同降雨和植被覆盖条件下的产流和产沙量动态特征研究提供理论基础。[方法]以贵州省黔南州龙里县羊鸡冲小流域2014-2018年径流小区实测数据为基础,基于均值分类的方法,将研究区降雨类型划分为4类,对各指标进行相关性分析、回归模型模拟以及指数函数分析。[结果]不同降雨对研究区产流产沙的影响程度不同,不同植被覆盖类型下降雨特征对产流产沙的影响存在明显的差异。总体上A型降雨(极强雨强,极大降雨量、中等降雨历时的低频次降雨事件)更容易造成侵蚀性危害,该条件下坡面产流和产沙量之间显著相关,并且经果林表现出极好的水土保持效果;B型降雨(强雨强,中等降雨量、短降雨历时的高频次降雨事件)为该地区主要降雨类型;在4种降雨条件下,混交林的水土保持效果优于其他植被覆盖类型。产沙量与雨强、径流深正相关,和植被覆盖度负相关,对产沙量的影响为:径流深>平均雨强>植被覆盖度。当植被覆盖度到达80%左右,其削减径流以及减沙的效果处于稳定的状态。[结论]在降雨一定的前提下,植被是影响坡面产沙量的关键因子。对于喀斯特地区黄壤坡面而言,增加地表覆盖度是减少产沙量的基础,也是防治水土流失的一项重要举措。
干细胞移植治疗炎症性肠病的研究进展

炎症性肠病包括克罗恩病和溃疡性结肠炎,其病程迁延、并发症严重,可引起严重的消化吸收障碍,甚至危及患者生命,是当今临床治疗上的一个重大医学难题。传统药物治疗方法不能有效治疗炎症性肠病,且会导致药物依赖及不良反应。研究发现,干细胞移植可修复肠道损伤,并恢复肠道的免疫系统,给炎症性肠病的治愈带来了新的希望。该文就造血干细胞、间充质干细胞、肠道干细胞、诱导性多能干细胞、孤雌胚胎干细胞等多种干细胞移植治疗炎症性肠病的研究进展作一综述。