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2026年, 第53卷, 第3期 刊出日期:2026-05-20
  

  • 全选
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    综述
  • 严紫琳, 林爱军, 任萌
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 1-17. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.001
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    石墨烯具有独特的二维结构、高比表面积、优良的导电性及可调控的表面官能团,在高级氧化领域中受到广泛关注。石墨烯基材料能够有效活化氧化剂生成活性氧物种(ROS),高效降解有机污染物,弥补传统水处理技术的不足。随着石墨烯基材料及高级氧化技术研究的不断深入,相关论文的发表量增长迅速,但缺乏对这些研究成果的系统性总结和归纳。为了全面揭示该领域的研究热点与发展趋势,利用可视化软件CiteSpace对Web of Science核心数据库中2015年5月—2025年4月收录的912篇相关文献进行文献计量分析,讨论了该领域的研究热点,总结了存在的主要问题,并对今后的研究方向进行了展望。结果表明:该领域的相关研究国家或地区在全球的分布范围较广,其中中国的发文量最多,占总发文量的62.2%;国家或地区之间的合作较为密切,但各研究机构、研究团队之间的合作不足;石墨烯基材料在高级氧化技术中的研究热点集中在石墨烯改性、新兴污染物降解和高级氧化机制方面;该领域存在的问题主要集中在石墨烯基材料的制备及对生态环境的影响、高级氧化机制研究和工程化应用等方面。本文结果可为相关领域的科研人员分析现有研究成果、了解当前研究热点、把握未来发展趋势提供参考。

  • 闫俊西, 杨凌云, 李兆君, 肖勇, 张婷婷
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 18-30. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.002
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    磷元素是万物生长的必要养分,但是磷的不合理排放也是导致水体富营养化的关键因素。随着磷酸盐排放限值的日益严苛和对磷资源的持续需求,吸附回收磷并将其产品高值化利用将是该领域未来重要的发展方向。吸附剂是实现上述目标的关键,镁基吸附材料由于对磷酸盐较高的亲和力、具有经济性和环境友好性等优点,近些年被广泛研究。本文综述了现阶段镁基除磷功能材料的除磷性能、吸附机理以及影响因素等研究进展,深入讨论了氧化镁、氢氧化镁以及多种载体负载镁基材料研究和材料改性策略。此外,还对吸附回收的磷酸盐资源化方式进行了分析,吸附剂上的磷酸盐可以通过洗脱回收,而吸附材料吸磷后的产物也可以用于土壤改良、土壤修复和水环境修复等。分析了资源化利用方式的适用条件,阐明了后续吸附除磷的发展方向,为今后镁基材料去除磷酸盐以及磷资源化利用的研究提供参考。

  • 张幸福, 张超, 王伟丞, 高乾, 李尚燚
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 31-39. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.003
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    在我国经济快速发展和城市化进程加速的背景下,建筑工程质量标准持续提高。建筑防水涂料的耐久性对保障建筑安全与使用寿命至关重要,其性能不仅关系到工程的质量和用户体验,也对我国建筑业的高质量发展具有深远意义。装饰防水一体化涂料通过将防水与装饰功能集成于单一涂层,可有效解决传统多层防水体系施工工序复杂、层间易剥离等问题。系统地综述了装饰防水一体化涂料的研究进展,分析了硅橡胶基涂料、聚合物水泥基涂料和真石漆涂料的性能优劣,并且阐述了上述涂料的应用现状和未来发展趋势;在此基础上,总结了装饰防水一体化涂料在实际施工中的工艺流程与注意事项,为建筑防水领域实现低碳发展和绿色转型提供了可行方案。

  • 化学与化学工程
  • 常青, 金亮, 孙志浩, 刁旭, 窦站
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 40-48. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.004
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    以某企业废旧轮胎裂解工艺为实际案例,分析了炭黑在粉尘层和粉尘云两种形态下的火灾爆炸特性,结果显示:粉尘层的最低着火温度大于400 °C,粉尘层在特定条件下若遇到火源,有引发火灾的潜在风险;粉尘云的最低着火温度为620 °C,并且粒度分布符合超细粉尘特征,在粉尘云状态下炭黑发生火灾爆炸的风险较高。采用危险与可操作性分析(HAZOP)对该工艺的危险性进行分析,识别出炭黑后处理系统中12条风险剧情(其中75%风险剧情为I级风险)以及8个潜在的泄漏源,并构建了炭黑粉尘泄漏后在不同情况下的火灾爆炸事故场景。基于“5流3化3不”一体化安全管控思想,在“物质流”“能量流”不失控以及“控制流”不失误层面,提出控制炭黑粉尘浓度、增强生产设备密封性、制定粉尘爆炸应急预案、增设可燃粉尘实时监测仪表等多项事故预防与缓解措施。研究结果可为废旧轮胎裂解炭黑深加工过程的安全管理提供理论依据和可行性建议。

  • 李华, 刘柯岩, 刘禹汐, 魏峰
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 49-56. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.005
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    工业有机废水具有成分复杂、生物毒性高、难降解等特性,已成为水污染治理领域的重大挑战。传统废水处理工艺的效率较低,单一高级氧化技术亦存在明显瓶颈,难以满足复杂废水的高效处理需求。为此,采用臭氧-电芬顿耦合工艺分别对甲基橙和孔雀石绿模拟废水进行处理,并与单一的臭氧工艺和电芬顿工艺进行比较。实验结果显示,在臭氧产生速率1.8 g/h、臭氧/空气混合气体流量500 L/h、电流100 mA的优化条件下,采用臭氧-电芬顿耦合工艺对废水处理40 min,甲基橙的脱色率达94.4%,孔雀石绿的脱色率达99.6%,处理效果优于单一的臭氧工艺和电芬顿工艺。结果表明该耦合工艺可通过协同强化效应突破单一氧化技术的性能瓶颈,为难降解有机废水的高效处理提供实用性技术方案。

  • 赵省, 武永安, 卢威, 毛远志, 胡深
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 57-65. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.006
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    旋转闪蒸干燥是分子筛制备中的关键成型步骤,干燥塔内部的气固两相流动是影响干燥效率和产品质量的重要因素。采用离散相模型(DPM),通过数值模拟方法计算了旋转闪蒸干燥塔内部的气固两相流动和分布状态,分析了不同操作参数对干燥塔内气固两相流动和颗粒停留时间的影响。结果显示,干燥塔内颗粒呈现明显的旋流运动状态,颗粒分布不均匀,整体呈现边壁浓、中间稀的分布特点;提高操作气速能够明显增大干燥塔内气相的流动速度并减小颗粒的平均停留时间;雾化器喷雾角度对平均停留时间的影响不明显,但喷雾角度过大会造成颗粒过早与干燥塔壁面接触,导致塔内壁结垢;喷雾高度对颗粒平均停留时间的影响较小,但喷雾高度过低容易造成颗粒在干燥塔底部聚集,影响产品质量。

  • 材料科学与工程
  • 田家丰, 许荣, 郎润隆, 宋宇生, 郭新涛, 张均
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 66-72. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.007
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    以4,4⁃二环己基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃聚醚、高羟值聚醚多元醇和三羟甲基丙烷为原料制备了不同硬段含量的透明硬质聚氨酯。采用电子万能试验机、硬度计、透光率雾度测试仪、动态机械分析仪和热失重分析仪,研究了透明硬质聚氨酯力学性能、光学性能、动态力学性能和耐热性能随硬段含量的变化规律。实验结果表明:随着硬段含量的增加,聚氨酯拉伸强度和硬度逐渐增大,拉伸强度最大值为62 MPa,20 ℃时邵D硬度最大值为84;可见光透光率为91.06%~92.08%,雾度为1.62%~1.71%;玻璃化转变温度(T g)逐渐增大,最大值为92.5 ℃,损耗因子(tan δ)≥0.5的温域向高温区移动且变宽;5%热失重温度值先减小后增大,最小值为286.6 ℃。硬段含量由80%增加至85%时,硬段的热分解过程由两个阶段转变为一个阶段。

  • 梁金涛, 姜志国, 贾娴, 任金鑫, 姚明
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 73-78. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.008
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    以聚碳酸酯二醇(PCDL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、超支化聚酯多元醇(HBP)和3⁃氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)等为原料,制备了不同APTES含量的超支化水性聚氨酯(HWPU),并研究了APTES含量对HWPU表面特性、乳液性能、力学性能、耐水性能和耐热性能的影响。实验结果表明:当APTES的用量(质量分数)为3%时,HWPU的平均粒径为68.2 nm、拉伸强度为46.5 MPa、断裂伸长率为432%、浸水24 h后的拉伸强度依然大于30 MPa,且初始热分解温度高于270 ℃,为开发织物喷墨印花用水性油墨提供了新策略。

  • 张靖, 翟玉娇, 杨宇煊, 信春玲, 何亚东
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 79-86. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.009
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    针对聚醚嵌段酰胺(PEBA)因线性分子链结构导致的熔体黏弹性低、基体强度不足,进而引发发泡倍率低、发泡温区窄和泡沫收缩严重等问题,提出采用环氧扩链剂KL-E4370B扩链改性及N2辅助气体交换抗收缩的策略。引入KL-E4370B对PEBA进行扩链改性,显著地提升了熔体黏弹性;同时,针对CO2发泡后泡沫收缩的现象,采用N2辅助气体交换技术,实现了发泡倍率的有效恢复。实验结果表明:随着改性PEBA的支化程度提高,复数黏度和储能模量均有所提高、发泡倍率提升了34.25%、发泡温区拓宽了65 ℃,发泡性能得到明显改善。当KL-E4370B含量为2%时,PEBA泡沫经CO2发泡的发泡倍率由22.75倍收缩至5.52倍,恢复后发泡倍率仅为6.91倍;经N2辅助气体交换后,发泡倍率提升至36.58倍,收缩后的发泡倍率高达25.64倍,仍高于CO2初始发泡倍率,发泡倍率恢复效果显著;N2辅助气体交换技术不仅为泡沫恢复提供了驱动力,且N2发泡后泡孔壁厚度变薄,说明该技术能够促进泡沫的二次长大。因此,通过扩链改性结合N2辅助气体交换的方法,可实现高倍率、抗收缩PEBA泡沫的快速制备,为解决热塑性弹性体泡沫材料的收缩问题提供了一种有效的方法。

  • 谢刚, 王春龙, 姚宝永, 王亚男, 张东东, 姚明, 张均, 曲晋
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 87-95. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.010
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    随着抽水蓄能电站规划建设的广域发展,已建高寒地区面板堆石坝在冬季运行时冰害问题严重,主要表现为传统面板表层防护材料长期浸水后易脱落、冻胀脱层及冰推冰擦破损等。针对高寒地区面板表层防护材料的性能需求,采用含氟封端剂1H,1H,2H,2H⁃全氟辛醇制备了氟改性聚氨酯表层抗冰冻材料,并通过实验论证了所制备材料的冰黏附强度、力学性能及耐水性等关键指标。在某严寒地区抽水蓄能电站上水库大坝左岸1#~2#面板进行为期一个冬天的现场工程验证,结果表明该材料未出现长期浸泡脱层等现象,具有良好的防渗防冰效果,实现了高寒地区混凝土面板堆石坝表层防渗防水技术的突破。

  • 机电工程和信息科学
  • 王嘉伟, 么鸣涛, 何晨昊, 李宝玉, 李翔宇, 徐明清, 张冰
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 96-103. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.011
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    在采用传统自主导航方法的轮式无人车辆中,由于算法未充分考虑非完整约束特性与转向几何限制,常导致出现运动轨迹不可跟踪问题,致使车辆无法完成预期导航任务。基于Robot Operating System (ROS)模块化设计了一种新的自主导航方法,该方法采用基于图优化的Cartographer算法实现建图和定位的功能,使用基于search⁃based planning library (SBPL)规划库的SBPL_Lattice_Planner和基于时间弹性带(time elastic band, TEB)的TEB_Local_Planner分别进行全局路径规划和局部路径规划,共同实现车辆自主导航的功能。针对车辆的运动学特性进行测试实验,并与传统自主导航方法进行对比,结果表明所设计的自主导航方法能够规划出符合车辆运动学特性的路径,有效应对突发障碍物和狭窄空间等情况,满足智能轮式无人车辆对自主导航功能的要求。

  • 李金芳, 李杰, 李永珂, 张冰, 杨静
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 104-114. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.012
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    针对两栖无人机在飞行过程中因机械腿运动引起的转动惯量变化对飞行稳定性的影响,开发了一种适应性前馈控制器。首先构建了六旋翼无人机的动力学模型;随后基于机械腿运动角度的可变范围,确定了转动惯量的变化区间,并设计了一套能够覆盖最大、最小及变化极值的机械腿运动路径,该路径将转动惯量与时间的关系转化为非线性函数;进一步,针对两栖无人机的转动惯量变化特性,研制了一种基于前馈控制的控制策略;最后,在Simulink环境中对转动惯量动态变化条件下的前馈控制与传统的比例-积分-微分(PID)控制进行仿真比较,验证了所设计前馈控制器在处理两栖无人机转动惯量变化时的优越性能。

  • 刘景伟, 高汉武, 方鑫奎, 边括, 李东辉, 卢涛
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 115-122. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.013
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    为探究管径比对T型管内冷热流体掺混过程及热波动的影响,搭建了能够同时测量外壁面、近内壁面和流体温度的实验台,对管径比(D m/D b)分别为1和2.5、对应射流类型分别为冲击射流和偏转射流的T型管内冷热流体掺混过程进行了实验研究,并对温度数据进行无量纲化处理。实验结果表明,当管径比变化改变动量比进而影响射流类型时,冲击射流较偏转射流热分层更加明显,温度波动更加剧烈。通过分析功率谱密度发现,由于管壁热容的存在,管壁的含能主频相较于流体向低频区移动;偏转射流在管壁和流体的功率谱密度整体均小于冲击射流。因此,当T型管内流体射流类型为冲击射流时,减小支管直径能有效降低管道的热波动,从而防止管道发生热疲劳失效。

  • 马成龙, 王海芳, 战迪鑫, 丁旭刚, 赵国华
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 123-131. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.014
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    针对传统视觉simultaneous localization and mapping(SLAM)回环检测算法在光照变化、动态场景及视角变化等复杂环境下容易出现定位精度下降和累积误差增大的问题,提出一种基于MobileNetV3的回环检测算法。利用预训练的MobileNetV3模型提取图像特征,并通过主成分分析(PCA)和白化处理降低特征向量维度,提升计算效率。采用余弦相似度计算图像特征之间的相似度矩阵,并根据设定阈值判断是否出现回环。在New College和City Centre数据集上的实验结果表明,基于MobileNetV3的回环检测算法在几种对比算法中表现最优,与基于视觉词袋模型(BOVW)的回环检测算法相比,所提算法在两个数据集上的检测准确率分别提高18.5%和19.3%,检测速度分别提高30.6%和34.4%,能更好满足视觉SLAM对准确性和实时性的要求。最后将此算法应用到oriented FAST and rotated brief SLAM2(ORB-SLAM2)中,替换其原有的基于视觉词袋模型的回环检测算法,并在EuRoC数据集上测试改进后的ORB-SLAM2算法,实验结果表明,改进后的ORB-SLAM2算法定位精度比原算法提升23.8%,生成的轨迹曲线更接近真实轨迹,验证了所提算法在SLAM系统中的可行性和有效性。

  • 管理与数理科学
  • 卢玉盈, 兰光强
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 132-137. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.015
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    研究了扩散项Hölder连续时一维非自治随机微分方程截断欧拉方法的收敛性,利用Yamada⁃Watanabe逼近方法得到该一维随机微分方程的收敛性。与已有成果相比,我们研究了加入时间变量t且时间变量满足Hölder连续的非自治随机微分方程的收敛性,且收敛速度依赖于Hölder指数。最后给出一个数值算例证明了结论。

  • 刘淑洁, 黄彬, 沈皓明
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(3): 138-146. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.03.016
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    给出了响应变量随机右删失情形下线性模型的可伸缩模型平均方法。该方法通过逆概率删失加权合成新的响应变量,并利用奇异值分解对原模型进行转换,使得所构建的方法仅需考虑p个候选模型。然后利用Mallows准则和Jackknife准则选择最优权重,且权重之和没有等于1的约束条件,并在理论上证明了对应的模型平均估计量的渐近最优性。数值研究进一步表明所提方法在预测精度和计算时间上的优良性。