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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2021年47卷3期

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研究论文
基于钯炭催化剂的苯酚加氢反应及其本征动力学
王鹏, 李涛, 张海涛, 房鼎业
2021, 47(3) :255-261. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200308002
摘要:
将钯炭(Pd/C)催化剂应用到苯酚加氢制环己酮反应中,选择苯作为溶剂,通过控制变量法考察了压力、温度、氢气与苯酚物质的量之比、苯酚的质量空速等反应条件对反应的影响;建立了本征动力学模型,利用25组正交试验数据进行参数估值,并对动力学模型进行了检验。结果表明,Pd/C催化剂用于苯酚加氢制备环己酮时,适宜的反应条件为:反应温度175~205 ℃,反应压力0.1 MPa,氢气与苯酚物质的量之比约为4,苯酚质量空速0.2~0.4 h−1。经检验,本征动力学模型可靠性良好。
重油催化裂化12集总动力学模型的工业模拟
陈阳, 刘锦泽, 于兆臣, 王智峰, 欧阳福生
2021, 47(3) :262-271. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200316002
摘要:
以实验室建立的重油催化裂化(RFCC)12集总动力学模型为基础,通过设置装置因数和回炼计算,建立了重油催化裂化工业反应器模型。编制了可用于求取装置因数和预测产物分布的12集总动力学模型的工业模拟软件。基于实验室模型获得的动力学参数及工业装置操作数据,利用RK4(Runge-Kutta)法和拟牛顿BFGS(Broyden-Fletcher-Goldforb-Shanno)优化算法求取了工业装置因数。经验证,产物收率预测值与实际值的相对误差几乎均在5%以内,说明重油催化裂化工业反应器模型和装置因数的可靠性。考察了反应温度和剂油比(催化剂与原油质量比)对产物收率的影响,结果表明产物分布趋势的预测符合催化裂化反应规律,说明所建模型外推性良好,为模型的进一步工业应用打下了良好基础。
模板法制备耐久性疏水环氧涂层
朱鑫睿, 高永盛, 张衍, 刘育建
2021, 47(3) :272-277. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200101001
摘要:
选用综合性能优异的环氧树脂为基体,通过复型氯化钠辅助刻蚀的有机硅树脂模板,制备了疏水性环氧涂层。研究了氯化钠浓度、喷涂次数对涂层微结构和润湿性能的影响。结果表明:随着氯化钠质量分数和喷涂次数的增加,环氧涂层表面逐渐形成了阶梯状的多级粗糙结构,疏水性明显提高,表面接触角从未改性前的80.2°提高至130.0°;涂层具有优异的耐强酸和强碱性能;经过50次摩擦实验后,疏水性未发生改变;多孔有机硅模板在20次浇注-脱模循环后形貌保持完好,可以重复使用。
ChemCloser:一个基于路径与片段匹配的药物设计软件
汪伟亮, 邓卫平
2021, 47(3) :278-283. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200310004
摘要:
根据先导化合物设计“me-too”药物可以显著降低新药开发的难度,提高开发效率和成功率。如何确切把握先导化合物的空间结构,设计结构新颖、价键合理、空间结构与先导化合物相同或相似的骨架是设计“me-too”药物的关键问题。设计并编写了一个可以提取结构式的长链,用已知的简单片段对长链进行匹配,最后进行拼接的全新药物骨架设计软件:ChemCloser。该软件能为研究人员提供结构合理、与先导化合物具有相同或相似的空间结构的所有核心骨架。
靶向心肌组织的新型腺相关病毒载体的构建及筛选
陈晨, 杜增民, 吴侠, 蒋威, 赵阳, 肖啸, 郑静
2021, 47(3) :284-291. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200313002
摘要:
为了构建以心肌为靶点的基因治疗载体,通过DNA shuffling技术对选择的8种AAV(AAV1~AAV4,AAV6~AAV9)衣壳基因进行了重组,构建了随机突变体AAV衣壳文库。将随机突变体AAV衣壳文库在小鼠体内直接筛选,最终筛选得到高心肌靶向和低肝脏靶向的新型AAV衣壳:AAVH50与AAVH59。通过尾静脉注射,将AAV携带的荧光素酶(Luc)基因递送到小鼠体内,结果表明:在检测的11个组织中,AAVH50与AAVH59在心肌组织的基因表达高于其他组织。与AAV6、AAV9相比,AAVH50与AAVH59心肌中的Luc表达水平相近,肝脏中的表达明显低于AAV9。AAVH50和AAVH59感染原代新生大鼠心肌细胞后,AAVH59在心肌直接感染的效率明显高于AAV9。
重组Bowman-Birk型大豆胰蛋白酶抑制剂的性质及抑制机理
刘利, 杨帆, 李素霞, 郭奥, 刘晓, 王之可
2021, 47(3) :292-299. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200323001
摘要:
利用大肠杆菌表达系统,成功表达并纯化获得了重组Bowman-Birk型大豆胰蛋白酶抑制剂(rBBTI)。对比研究了天然Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制剂(BBTI)和rBBTI的酶学性质和稳定性,以及分别抑制胰蛋白酶和糜蛋白酶的抑制动力学。结果表明:rBBTI和BBTI都有较好的热稳定性,pH对rBBTI的活性影响较大;rBBTI和BBTI抑制胰蛋白酶和糜蛋白酶的最适条件分别为pH 8、25 ℃和pH 9、16 ℃;二者的抑制机理相同,抑制胰蛋白酶时表现为典型的反竞争性抑制作用,而抑制糜蛋白酶时表现为典型的非竞争性抑制作用;rBBTI和BBTI对胰蛋白酶的抑制效率均高于对糜蛋白酶的抑制效率,但rBBTI抑制胰蛋白酶和糜蛋白酶的效率略低于BBTI。
葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中的高效分泌表达
魏东升, 段广东, 钱江潮
2021, 47(3) :300-307. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200213001
摘要:
为了获得高效分泌表达葡萄糖氧化酶(GOD)的毕赤酵母,采用黑曲霉来源的GOD基因序列,按照毕赤酵母的密码子偏好性进行优化,构建AOX1启动子诱导的分泌表达载体pPIC9K-GOD和重组菌G/GOD,通过提高遗传霉素G418浓度筛选到第1代高拷贝高产量重组菌G/GODM,单位细胞干重胞外产酶水平可达5 843.2 U/g, 为G/GOD最高产量的8.2倍。在此基础上,进一步构建第2代高产菌,分别考察了共表达不同辅助折叠因子和强化中心碳代谢途径基因对GOD产量的影响。结果表明,共表达辅助折叠因子PDI1、PDI2和HAC1,可使GOD的胞外产酶产量分别提高32.7%、8.9%和54.4%;强化磷酸戊糖途径的SOL3基因和三羧酸循环的MDH1基因后,GOD的胞外产量提高了6.3%和11.6%。在50 L反应器中,共表达HAC1的高产菌G/GMH1胞外GOD单位菌体酶活(单位细胞干重)可达6 656.6 U/g。
等离子体作用结合氧限制模型选育辅酶Q10高产菌株
张幸子, 王晓惠, 王泽建, 陈必钦, 李丹, 郭美锦, 储炬, 庄英萍
2021, 47(3) :308-315. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200227002
摘要:
将常温常压等离子体(Atmospheric and Room Temperature Plasma,ARTP)诱变和无水亚硫酸钠构建的氧限制筛选模型相结合,通过适合辅酶Q10生产菌株的24孔板高通量快速培养技术,选育了类球红细菌Rhodobacter sphaeroides耐氧限的高性能突变株。实验结果表明:该菌株诱变筛选最合适的ARTP诱变时间为25 s,氧限制平板上无水亚硫酸钠的最佳质量浓度为0.4 g/L,24孔板上该菌氧传递的最优装液量为2.0 mL、发酵周期为48 h,在上述条件下,最终选育出了氧限制条件下辅酶Q10合成效率高的突变菌株R. sphaeroides F5D13。在5 L发酵罐分批培养过程中,该高产菌株表现出了较强的氧亲和力,单位菌体的合成效率比出发菌株提升了18%。
基于自适应事件触发的交通网络预测控制
赵刚, 王梦灵, 薛斌强, 严怀成
2021, 47(3) :316-322. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191230002
摘要:
为了降低网络控制系统的通信资源占用率,提出了一种自适应事件触发模型预测控制策略,实现自适应状态传输并保证系统稳定。在自适应机制下,只有当满足触发条件时,系统状态和控制器控制律才由无线网络发送,自适应触发参数决定当前采样数据发送的频率。设计了一种鲁棒的预测控制器,保证网络控制系统的闭环稳定性。通过仿真实例验证了本文方法的有效性。
基于AE-LSTM网络模型的机场周界入侵报警及分类算法
许奕杰, 王嵘, 万永菁, 孙静
2021, 47(3) :323-330. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200122001
摘要:
针对传统的机场周界入侵报警系统存在的恶劣气象条件下误报率高、不能区分入侵类别等问题,提出了一种自编码长短时记忆(AE-LSTM)网络模型;提取输入信号的隐含编码特征,构建融合时序信息的特征向量矩阵,降低网络模型的复杂度。网络模型的性能评价结果表明,该模型的误报率低,振动状态分类准确率高,且复杂度低,具有很好的实际应用前景。
一种基于光度信息和ORB特征的建图SLAM
李晨玥, 张雪芹, 曹涛
2021, 47(3) :331-339. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200117006
摘要:
针对同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)系统经常因为相机抖动及场景结构单一等问题而导致跟踪失败的情况,以及重建三维地图的任务,提出了一种混合SLAM方法(R-ORB SLAM)。该方法采用一种基于光度误差的位姿粗略估计作为特征视觉里程计的先验,在ORB-SLAM2跟踪失败的情况下,使用该结果参与位姿估计。同时,在建图模块,对由每个关键帧点云拼接得到的全局点云地图使用VoxelGrid滤波器进行下采样,得到去除冗余点的稠密三维点云地图。通过对三维点云地图使用Poisson算法实现表面重建,得到三维地图模型。在两个流行的公开数据集上的实验结果表明,本文方法能有效解决跟踪失败问题,实现三维地图重建,具有较高的跟踪精度与重建精度。
基于贪婪策略的低复杂度功率分配算法
袁伟娜, 王艳龙, 刘伟婷, 郭逸飞, 王硕恒
2021, 47(3) :340-347. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200119002
摘要:
非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中发送端的功率分配算法对系统的吞吐量影响很大,而可以取得最优性能的全空间搜索功率分配(Full Search Power Allocation,FSPA)算法由于较高的复杂度,难以运用到实际系统当中。结合串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)接收机的特点及贪心算法中的局部最优原理,提出了一种基于贪婪策略的功率分配算法。该算法的目标是最大化系统的总吞吐量,具体流程采用树的结构来呈现。自树根开始逐层进行功率分配、局部吞吐量判断、保留最优支路等操作,最后从尾节点返回至根节点的唯一通路即为最终的功率分配情况。仿真实验结果表明,该算法在系统总吞吐量与全空间搜索相差不到1.5%的情况下,成功地将复杂度由随用户数指数级的增长降低到了线性级的增长。与其他算法相比,本文算法也均有不同程度的优势。
融合分类和情境偏好的矩阵分解电影推荐算法
王文铃, 虞慧群, 范贵生
2021, 47(3) :348-353. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200115003
摘要:
为提高个性化影视推荐的准确率,提出了一种融合了决策树模型和包含了用户情境信息的矩阵分解算法的混合推荐算法。通过融入了情境偏置的矩阵分解算法,得到初始的影视推荐列表,之后通过分类模型的训练,得出用户在特定情境下对电影类型的偏好。将初始推荐列表根据分类模型得出的用户特定情境下的偏好进行二次筛选,得到最终推荐结果。相较于传统的协同过滤算法、矩阵分解算法和Baseline算法,该混合推荐算法通过两层筛选的过程,推荐准确率得到了提高,提高了推荐系统的性能。
基于挤压弯曲的柔性银导线力学可靠性试验研究
李超, 孙权, 秦宗慧, 汤成莉, 鹿业波, 陈建钧
2021, 47(3) :354-360. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200212004
摘要:
柔性电子产品在使用过程中不可避免地会受到拉伸、弯曲等多种形式的复杂变形,在长时间工作中疲劳成为产品失效的重要模式之一。针对柔性电子导线可靠性问题,通过原位疲劳测试平台对导线弯曲疲劳损伤行为进行研究。在弯曲测试过程中,通过理论分析定量确定薄膜最小曲率半径与挤压位移的关系,并利用有限元仿真及实验验证了推论的正确性,然后对试样分别进行单次和疲劳弯曲试验研究。结果表明,墨水浓度越低,制备出的银薄膜孔隙率越高,初始电阻越大,同时孔隙作为缺陷使薄膜抗弯曲性能变差,但是增大的孔隙率能够有效地抑制薄膜疲劳损伤演化,使其弯曲疲劳稳定性提高。
废弃烟头衍生多孔碳的制备及其电容吸附去离子电极的盐水淡化性能
徐城, 李宇焓, 金亦凡, 闫志杰, 张原源, 钱敏, 林功伟, 龚尚庆
2021, 47(3) :361-369. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200318001
摘要:
利用常压化学气相沉积,以KOH作为活化剂,在500~700 ℃制备了废弃烟头(WCFs)衍生多孔碳(MMCs)。比表面实验测试表明,废弃烟头衍生多孔碳的比表面积随着活化温度的升高而增加。当活化温度为700 ℃时,废弃烟头衍生多孔碳(MMC700)呈现微孔主导结构(孔径<2 nm),表面积为928 m2/g。利用MMC700作为电容吸附去离子电极,在初始浓度为5 mmol/L的NaCl水溶液中,当MMC700正负电极两端电压为1.2 V时,电极表现出8.66 mg/g的离子吸附能力。MMC700较初始废弃烟头具有约4.9%(质量分数)的碳产量,X射线光电子能谱分析表明MMC700具有92.87%(摩尔分数)的高碳含量。较低活化温度(700 ℃)时的KOH蒸气压较低,有利于环境保护。
Weniger变换在求非谐振子无穷耦合极限中的应用
姚清照, 贺黎明
2021, 47(3) :370-377. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20200519001
摘要:
研究了Weniger变换求非谐振子基态能强耦合微扰展开发散级数和,并计算出无穷耦合极限;使用计算机代数系统Maple克服了舍入误差对数值计算的负面影响,代价是每个数据的表示和运算会消耗更多的内存;提出一种优化数组结构的方案,有效地缓解了内存压力,在现有的内存资源下得到高精度的计算结果。
工艺创新
MWCNT界面传感器在热塑性复合材料界面监测及自我修复中的应用
段凯洋, 何靓
2021, 47(3) :378-386. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20201022002
摘要:
采用纤维/基体界面相填充多壁碳纳米管(MWCNT)技术,探讨水浸泡前后热塑性复合材料界面损伤的原位监测及修复方法。首先,研究了具有最佳性能的MWCNT界面传感器制备方法,确定其最佳工艺参数,并将其植入到纤维/基体界面相中;其次,将试样浸泡在不同温度的水中,研究界面相的吸水行为;再次,开展准静态加载条件下纤维束拔出实验,利用MWCNT的电阻变化原位监测界面相在拔出载荷下的失效过程;最后,通过在界面相中MWCNT的两端施加电压产生电热,原位熔融修复拔出过程中形成的界面损伤。研究结果表明所采用的方法能够得到集抗吸水、原位监测、原位修复功能于一体的多功能热塑性复合材料纤维/基体界面相。该方法可为水浸泡环境中热塑性复合材料的服役安全保障问题提供指导。