耦合平均影响值-连续投影算法优化种子活力近红外检测模型

目前,近红外光谱(NIRS)可以实现种子活力的快速、无损检测,但区分的活力等级一般少于3级且精度不高。建立种子活力多等级、高精度的NIRS检测模型,解决活力等级增加与预测模型精度之间的矛盾是现阶段近红外种子活力检测的主要任务。以玉米种子为研究对象,采用人工老化的方法获得5种活力等级的种子样本并采集对应的光谱数据建立反向神经网络(BP)预测模型。为了提高模型的精度和稳健性,提出一种耦合平均影响值-连续投影特征波长提取算法(MIVopt-SPAsa)。该算法针对连续投影算法(SPA)耗时过长的问题,采用平均影响值算法(MIV)对其预降维。MIV方法实现了对波长影响值的排序,但缺乏选取波长影响阈值的指标,因此引入相对距离比对MIV算法进行优化(MIV_opt),实现特征波长范围的有效分割。针对SPA提取特征变量数目确定的问题,设定了特征波长数目范围并在此范围内优中选优,实现了自适应的SPA(SPA_sa)特征提取。使用耦合MIV_opt-SPA_sa算法对具有1 845个波长的玉米种子近红外全谱数据进行特征提取,提取出特征波长37个,主要分布在玉米种子近红外光谱的7个主要吸收峰附近,表明该算法可以有效提取出与玉米种子生化物质近红外吸收特性一致的特征波长。为了测试该算法对模型性能的影响,建立了全谱BP模型、MIV-BP模型、SPA_sa-BP模型、MIV_opt-SPA_sa-BP模型和竞争自适应重加权CARS-BP模型对5个等级的玉米种子活力进行分级,MIV_opt-SPA_sa-BP模型的预测平均准确率可达99.1%,预测精度高于其他模型;其计算平均时间为14.382 s,低于MIV-BP模型的计算时间(24.523 s)、CARS-BP模型的计算时间(97.226 s)和SPA_sa-BP模型的计算时间(101.224 s),但高于全谱模型的平均计算时间(0.253 1 s);其最佳表现交叉熵为0.007 892,远远低于另外4个模型。实验结果表明：MIV_opt-SPA_sa算法可以有效地提高玉米种子活力近红外检测模型的精度,实现种子活力多等级、精确、无损检测,为种子活力检测模型的优化提供参考。     

近红外高光谱的脐橙粒化检测研究

脐橙粒化影响消费者食用口感,降低品质,受到广大果农和消费者的关注。脐橙粒化的检测是一项具有挑战性的任务,对品质分级具有重大意义。以不同粒化程度的赣南脐橙为研究对象,探究利用高光谱检测实现对赣南脐橙粒化程度定性判别的可行性。肉眼是无法判断脐橙粒化程度的,因此对脐橙样本做好序号标记后先测光谱再切开判断粒化程度,按照粒化程度分为无粒化（粒化面积为0%）、轻度粒化（粒化面积小于25%）、中度粒化（粒化面积25%～50%）,每类各58个脐橙样品。在这三类脐橙底部均匀取3个点,每类174个样本,共计522个样本数据用作构建原始光谱矩阵。利用近红外高光谱成像系统采集样本397.5～1 014 nm波段内的高光谱图像信息,再利用ENVI4.5软件通过选择感兴趣区域（ROI）提取样本的平均光谱信息。采用主成分分析（PCA）、连续投影算法（SPA）、无信息变量消除（UVE）三种降维方法对光谱数据进行降维处理,消除无关变量,提取有用信息。原始光谱176个波长,PCA挑选出6个主成分因子,SPA挑选17个特征波长,UVE挑选54个特征波长。以全谱数据和三种降维方法挑选出来的变量作为输入分别建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型。建立的PLS-DA建模方法,PCA-PLS-DA误判率最高为25.58%,UVE-PLS-DA误判率最低为5.38%。基于RBF-Kernel和LIN-Kernel两种核函数下的LS-SVM建模方法,整体上RBF-Kernel建模效果优于LIN-Kernel,UVE波长筛选后建立的模型效果优于其他降维方法且降低了模型的误判率。基于RBF-Kernel的UVE-LS-SVM模型效果最佳,检测精度最高,分类总误判率为0.78%,达到最佳效果。该研究结果表明建立的模型能很好地对不同粒化程度的脐橙进行判别,该模型仅采用30.68%的数据,在降低光谱空间维度的同时还降低了误判率,对促进脐橙产业的品质分级发展具有一定的现实意义。     

煤中砷赋存状态与其脱洗率的关系

煤中砷是环境危害敏感有害微量元素之一，美国在1990年通过的清洁空气法修正案，对包含砷在内的11种微量元素表示关切。Swaine也把煤中砷列为对人类明显有害的元素之一。由于燃煤，砷曾经引起过诸多环境问题，在这些问题中尤以捷克和我国因燃用高砷煤所引发的环境问题最为突出。在捷克某使用高砷煤的发电厂下行风向的蜜蜂大量死亡，而我国则在贵州西南出现了大批的砷中毒患。     

以ZnAl-XO_3~-LDHs/Li X(X=Br,I)为卤源高效合成烯烃的二溴化物以及碘乙酸酯类产物（英文）

在温和的反应条件下,使用ZnAl-XO_3~--LDHs (X=Br, I)为氧化剂和相应的金属卤化物LiX为还原剂,实现烯烃的二溴化及碘乙酰氧基化反应,合成一系列二溴烷烃和碘乙酸酯类产物.分析结果表明,该方法产率较高,二溴烷烃类为74%~94%,碘乙酸酯类为75%~93%,该反应具有高区域选择性和立体选择性.     

诺氟沙星插层镁铝水滑石新型药物-无机复合材料的超分子结构、热稳定性和缓释性能

采用共沉淀和离子交换方法将抗生素类药物诺氟沙星(Nor)插入到Mg-Al-LDHs层间, 制备了一种新型的药物-无机复合材料. 借助XRD, FTIR, UV-Vis, TG-DTA和ICP等手段对样品进行了表征. 结果表明, Nor-阴离子可取代层间的NO3-, 组装得到晶体结构良好的Nor-LDHs. XRD表征得到Nor-LDHs的层间距为1.29~1.33 nm, 并与根据PM3半经验分子轨道法优化计算得到的Nor-三维尺寸进行比较, 推测客体Nor-是沿短轴方向以单层垂直交替的方式排布于层间, 与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构; 该超分子结构诺氟沙星-水滑石复合材料与诺氟沙星相比, 其热稳定性、耐酸性及缓释性能均有大幅度提高, 缓释实验数据符合Bhaskar方程和一级动力学方程模型.     

卡托普利插层锌铝水滑石的超分子结构、热稳定性及缓释性能研究

采用共沉淀及离子交换的方法将高血压类药物卡托普利(Cpl)插入到Zn/Al-NO₃-LDHs层间，借助XRD、FTIR、UV-Vis、TG-DTA和ICP等手段对样品进行表征。结果表明，Cpl阴离子可取代层间的NO₃^-，组装得到晶体结构良好的Cpl-LDHs。XRD结果表明得到的Cpl-LDHs的层间距为1.955～2.053 nm，并与根据PM3半经验分子轨道法优化计算得到的Cpl-三维尺寸进行比较，推测客体Cpl-是沿长轴方向与层板呈一定角度双层倾斜的方式交替排布于层间，与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构;该超分子结构材料与卡托普利相比，其热稳定性及缓释性能得到较大提高;缓释实验数据符合Higuchi及Korsmeyer-Peppas扩散模型，说明本实验Cpl的释放很好的符合菲克扩散机理。     

金属碳化钨与液相染料光敏剂协同促进光催化制氢（英文）

使用WC作为光催化材料通过水还原制氢很常见,但它通常需要与有效的光吸收剂协同才能产生有意义的光催化活性。这可归因于WC的窄带隙,导致水的氧化还原能力不足。有趣的是,我们的研究通过一种新型固液光催化体系克服了这种限制,该体系将裸WC光催化剂与液相光敏赤藓红B(Er B)相结合。这种概念的提出消除了将WC耦合到光吸收半导体的需要,这通常需要繁琐的程序来获得适当的功能化光催化复合材料。实验结果表明,在可见光(λ=520 nm)照射下,所提出的固液光催化体系产生了显著的氢气,然而,只有在三乙醇胺(TEOA)作为牺牲试剂的共同存在下。显然,仅加入WC和Er B的空白实验在典型的光催化条件下表现出几乎为零的光催化活性和无法测量的H₂生成。在光照TEOA溶液中仅存在Er B或WC的光反应中也观察到类似的活性。这些空白实验证实了所有三种成分的重要性,即WC、Er B和TEOA,它们分别作为光催化剂、光吸收剂和牺牲试剂,在我们提出的体系中产生有意义的H₂。值得注意的是,在我们的调查中系统地研究了三个关键参数,即p H值、Er B和WC浓度的影响。发现H     

微孔/介孔复合分子筛的合成及其对CO2的吸附性能

采用两步晶化法将合成的沸石前驱液(S)或沸石固体粉末(P)经不同浓度(c)的NaOH处理后, 分别以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)软模板或介孔炭(Meso-C)硬模板为导向剂, 自组装合成S-β-MCM41(c)、P-β-MCM41(c)、P-ZSM-MCM41(c)、P-ZSM-C系列微孔/介孔复合分子筛. 考察了沸石分子筛种类、碱处理液浓度以及介孔模板剂对合成复合分子筛结构与性能的影响. X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附表征结果表明产物具有微孔/介孔多级孔结构. 该材料对CO₂的吸附能力比纯微孔或介孔材料均有明显提高, 其中P-ZSM-MCM41(2)的CO₂吸附容量最大可达1.51 mmol·g^-1, 为ZSM-5沸石吸附量的两倍多.     

Linear Rayleigh-Taylor instability analysis of double-shell Kidder＇s self-similar implosion solution

This paper generalizes the single-shell Kidder＇s self-similar solution to the double-shell one with a discontinuity in density across the interface. An isentropic implosion model is constructed to study the Rayleigh-Taylor instability for the implosion compression. A Godunov-type method in the Lagrangian coordinates is used to compute the one-dimensional Euler equation with the initial and boundary conditions for the double-shell Kidder＇s self-similar solution in spherical geometry. Numerical results are obtained to validate the double-shell implosion model. By programming and using the linear perturbation codes, a linear stability analysis on the Rayleigh-Taylor instability for the double-shell isentropic implosion model is performed. It is found that, when the initial perturbation is concentrated much closer to the interface of the two shells, or when the spherical wave number becomes much smaller, the modal radius of the interface grows much faster, i.e., more unstable. In addition, from the spatial point of view for the compressibility effect on the perturbation evolution, the compressibility of the outer shell has a destabilization effect on the Rayleigh-Taylor instability, while the compressibility of the inner shell has a stabilization effect.     

薄膜沿均匀加热平板下落的直接数值模拟

采用拉格朗日有限元法(FEM),对均匀加热下落薄膜进行了直接数值模拟.在线性阶段,由数值结果得到的空间增长率与线性稳定性理论的结果是一致的.在非线性阶段,对于4种不同的小扰动频率,薄膜流动最终分别发展为饱和周期波、准周期波、多峰波状结构以及弧立波(solitary hump).表明该数值模拟方法有着相当高的精度.