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    融合人体姿态估计和目标检测的学生课堂行为识别
    王泽杰, 沈超敏, 赵春, 刘新妹, 陈杰
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (2): 55-66.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.02.007
    摘要1192)   HTML111)    PDF (1026KB)(1365)   

    在课堂教学中, 人工智能技术可以帮助实现学生行为分析自动化, 让教师能够高效且直观地掌握学生学习行为投入的情况, 为后续优化教学设计与实施教学干预提供数据支持. 构建了学生课堂行为数据集, 为后续研究工作提供了数据基础; 提出了一种行为检测方法及一套可行的高精度的行为识别模型, 利用OpenPose算法提取的人体姿态全局特征, 融合YOLO v3算法提取的交互物体局部特征, 对学生行为进行了识别分析, 提高了识别精度; 改进了模型结构, 压缩并优化了模型, 降低了空间与时间的消耗. 选取与学习投入状态紧密相关的4种行为: 正坐、侧身、低头和举手进行识别, 该检测与识别方法在验证集上的精度达到了95.45%, 在课堂上玩手机和书写等常见行为的识别精度较原模型有很大的提高.

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    生物基2,5-呋喃二甲酸的绿色合成技术综述
    赵磊, 李泽霖, 李愽龙, 边树昌, 王建华, 张海兰, 赵晨
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 160-169.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.016
    摘要1405)   HTML75)    PDF (1090KB)(848)   

    生物基芳香二酸2,5-呋喃二甲酸 (2,5-furandicarboxylic acid, FDCA) 有望部分替代石油基二酸对苯二甲酸 (terephthalic acid, PTA) 用于高性能高分子材料的合成. 本文综述了从5-羟甲基糠醛 (5-hydroxymethylfurfural, HMF)、糠酸、呋喃、二甘醇酸、己糖二酸、2,5-二甲基呋喃和2-甲基呋喃制备FDCA的各路线, 并详细介绍了HMF的直接氧化法、多相热催化氧化法、光电催化氧化法以及糠酸羧基化、歧化、羰基化等策略合成FDCA. 在比较了各路线优缺点的基础上, 认为HMF路线和糠酸路线是FDCA规模化生产最有希望的路线, 提出未来应在改进催化路线、简化反应工艺、提高分离效率、减少三废含量等方面进行更为深入的探索和研究.

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    华东师范大学2022—2023学年获得理工科博士学位人员名单
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (6): 0-x.  
    摘要91)   HTML13)    PDF (365KB)(712)   
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    铜基催化剂在电还原二氧化碳领域的应用研究
    汤静, 张子宁, 郑翔
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 149-159.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.015
    摘要712)   HTML28)    PDF (1081KB)(439)   

    为了实现碳达峰碳中和的国家战略, 利用可再生能源发电将二氧化碳电催化转化为化学品再利用, 这引起了科学界的广泛关注. 铜基催化剂可将二氧化碳电还原为高附加值的多碳产物, 但仍需研究其催化机理来提高催化产物的选择性和催化效率. 根据铜的状态可将铜基催化剂分为单原子铜基催化剂、定向晶面铜基催化剂、氧化态铜基催化剂和铜合金/复合催化剂. 本文简要介绍了以上4类铜基催化剂的常见制备方法、结构特点、电催化还原二氧化碳的效果和可能的催化机理.

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    海洋环境中的微塑料及其附着生物研究进展
    李道季, 董旭日
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (3): 1-7.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.03.001
    摘要624)   HTML900)    PDF (475KB)(412)   

    近年来, 废弃塑料造成的白色污染引起了人们的广泛关注. 小于 5 mm的塑料微粒 (微塑料) 在海洋环境中广泛分布, 其表面附着生物, 既包括对海洋生物甚至人体有害的潜在致病菌, 又存在能够减少其污染的塑料分解菌. 微塑料因其难降解的特性, 可以在水环境中持久存在, 其表面附着的微生物也能够长期稳定地生存. 此外, 微塑料可能通过食物链传递给更高营养级的生物, 会被误食而影响到鱼类生长. 本文综述了微塑料在海洋环境中的分布, 微塑料表面含有或附着的有害物质对生物体的可能影响. 探讨了微塑料表面附着的致病微生物及塑料分解微生物的生态效应, 以及微塑料通过食物链向高营养级传递的可能性. 对微塑料分布和表面附着生物可能引起的生态风险进行了分析. 还指出了在塑料垃圾和微塑料对海洋生态系统的影响方面需要有更多的研究, 以全面认识海洋微塑料及其附着物的生态效应, 为海洋塑料污染治理提供科学依据.

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    基于Transformer的多特征融合的航空发动机剩余使用寿命预测
    马依琳, 陶慧玲, 董启文, 王晔
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (5): 219-232.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.05.018
    摘要409)   HTML21)    PDF (1754KB)(393)   

    发动机作为飞机的核心部件, 对飞机运行起着至关重要的作用. 对航空发动机做准确的剩余使用寿命预测, 能够提前进行维护诊断, 预防重大事故的发生, 节约维护成本. 针对现有的方法缺乏对不同时间步长的考虑以及不同传感器和操作条件之间关系的研究, 提出了一种基于Transformer的多编码器特征输出融合的航空发动机剩余使用寿命预测方法. 该方法选取两个不同时间长度的输入数据, 使用排列熵对传感器之间的关系进行分析, 并将操作条件数据独立提取特征. 在广泛使用的航空发动机CMAPSS(Commercial Modular Aero-Propulsion System Simulation)数据集上进行了实验验证. 实验结果表明, 该方法优于现有的先进预测方法, 可有效提高预测精度.

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    “绿色碳科学”专辑——庆祝华东师范大学上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室成立二十周年特刊导读
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 0-III.  
    摘要214)   HTML166)    PDF (279KB)(377)   
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    天然产物: 农药新靶标与农药创制间的桥梁
    房正奇, 高栓虎, 何海兵
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 21-30.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.003
    摘要659)   HTML28)    PDF (3235KB)(356)   

    农药的使用是控制作物病虫害、提高农作物产量的重要手段. 天然产物及其衍生物是农药的重要来源, 在杀虫、杀菌、植物生长调节、免疫调节等领域均发挥着重要作用. 随着基因组学、蛋白组学、结构生物学和其他生物技术的发展, 基于天然产物的农药靶标确证和基于靶标结构的新农药分子创制研究也得以飞速发展, 使得“合理设计”在农药创制研究中的应用凸显. 本文将通过案例, 展示基于已知靶标的活性天然产物的发现, 或基于天然产物的新农药靶标的确证, 以及其后续新农药创制的研究进展, 以阐释活性天然产物在新农药靶标与农药创制间的桥梁作用.

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    二氧化碳作为C1合成子参与的手性杂环化合物的不对称催化合成研究
    赵智鹏, 孙莹, 高小童, 周锋
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 31-40.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.004
    摘要299)   HTML10)    PDF (1463KB)(345)   

    二氧化碳是温室气体的主要成分, 也是廉价易得的可再生C1合成子. 其资源化利用不仅能够提供重要的基础化学品、能源产品及功能材料, 同时也是实现碳循环及减少碳排放的理想途径. 鉴于手性杂环化合物在有机合成和药物研发中的重要性, 近年来发展以二氧化碳为合成子的绿色高效和高立体选择性的直接构建手性杂环化合物的方法受到了广泛关注, 已经发展了合成手性内酯、环碳酸酯以及环氨基甲酸酯的方法. 本文拟概括相关领域的研究进展.

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    沸石孔道限域亚纳米金属团簇催化剂研究进展
    马跃, 徐浩, 刘月明, 张坤, 吴鹏, 何鸣元
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 82-94.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.00.009
    摘要540)   HTML26)    PDF (5085KB)(334)   

    面向C1分子及低碳烷烃活化脱氢制备C2和C3烯烃等重要化工过程, 设计高效、稳定的负载型金属催化剂, 防止金属物种在苛刻的制备和反应条件下烧结成大尺寸纳米颗粒是一个关键的挑战. 具有均匀亚纳米尺寸孔道和丰富三维晶体结构的多孔沸石分子筛, 已被证明是将金属团簇封装在其孔道内以制备高效稳定金属催化剂的理想载体. 更重要的是, 亚纳米金属团簇和沸石骨架原子之间的相互作用可以调节其几何和电子结构. 研发沸石孔道限域的亚纳米团簇型金属催化剂旨在利用这种联合的约束效应, 诱导金属物种与具有活性位点的沸石骨架间的协同作用, 进一步提升复合催化剂的催化性能, 应用于多种催化反应过程. 本文主要介绍了几种典型的方法制备沸石孔道限域的亚纳米团簇型金属催化剂, 以及在CO2和炔烃选择性加氢、甲酸分解产氢、氨硼烷水解产氢及丙烷脱氢制丙烯反应过程中的催化应用.

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    电催化CO2与有机化合物耦合制备增值化学品
    王欢, 陆嘉星
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 140-148.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.014
    摘要326)   HTML12)    PDF (877KB)(332)   

    在温和条件下, CO2的高效固定利用是“绿色碳科学”的重要组成部分之一. 电催化CO2与有机化合物耦合在转化利用CO2的同时可以制备增值化学品, 有利于可持续发展. 本文概述了目前电催化CO2与各类有机分子耦合制备有机羧酸、碳酸酯、氨基甲酸酯等化学品的方法. 并介绍了该领域的最新研究进展和机遇: 不对称电羧化反应, 包括手性源的构建; 其他反应物的新型反应, 包括电化学开环羧化和N-甲基化反应; 非牺牲阳极的电羧化反应, 包括阳极氧化反应的构建和电解池的调整等; 成对电合成反应等.

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    塑料废弃物污染及降解的研究进展
    苗开珍, 孟娇龙, 姜雪峰
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 170-176.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.017
    摘要519)   HTML33)    PDF (1177KB)(288)   

    塑料因其质轻、便携、廉价而在人们的日常生活中被广泛应用. 然而, 塑料被废弃后, 因其化学性质稳定, 很难在自然环境中降解, 这使得塑料污染已成为新的全球性环境问题. 近年来, 关于塑料降解的研究与日俱增. 为了推进塑料垃圾的处理与环境保护工作, 文章论述了塑料污染的现状, 系统地阐述了塑料降解的研究方向, 并提出了未来有关光催化及生物基塑料的发展前景, 以期能为环境保护及可持续发展提供科学参考.

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    小样本实例分割综述
    周雪茗, 黄定江
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (5): 136-146.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.05.012
    摘要738)   HTML21)    PDF (968KB)(286)   

    实例分割是计算机视觉领域中的一项重要任务, 近年来元学习和小样本学习的发展推动了小样本与计算机视觉任务的结合, 突破了对人工标注难、标注成本高的目标检测与分类瓶颈. 虽然在小样本图像分类、小样本语义分割和小样本目标检测上都取得了较大的发展, 但是基于小样本学习的实例分割近年来才成为研究热点. 从小样本实例分割的相关概念出发, 对现有小样本实例分割方法, 按照基于锚框和无锚框两类分别进行了系统性的概述, 并介绍了小样本实例分割常用的数据集及评价指标. 通过对算法性能和优缺点的分析对比, 以及研究现状的整理归纳, 对小样本实例分割未来发展方向和面临的挑战进行了展望.

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    二维过渡金属磷化物MnTn+1(M = V, Cr; T = P, As, Sb)的第一性原理计算研究
    张亚琼, 谢文辉
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (2): 84-92.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.02.010
    摘要360)   HTML43)    PDF (1827KB)(282)   

    采用基于密度泛函理论的第一性原理计算, 研究了二维过渡金属磷系化合物MnTn+1 (M = V, Cr; T = P, As, Sb)材料的结构、稳定性、电子结构和磁性质. 通过计算形成能和声子谱, 发现只有V4As5、 Cr2P3、 Cr3P4、 Cr4P5、 Cr2As3和Cr3As4是稳定的二维磁性多层膜. 计算结果表明, 这些稳定的二维磁性材料都是反铁磁金属. 此外, 还对这些材料的电子结构和磁耦合机制做了进一步的分析.

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    电沉积制备铜基催化剂及其对CO2电还原的催化性能
    楚萌恩, 陈春俊, 吴海虹, 何鸣元, 韩布兴
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 129-139.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.013
    摘要434)   HTML16)    PDF (4857KB)(281)   

    为了提高铜基催化剂电还原CO2的催化性能, 以氮三乙酸(nitrilotriacetic acid, NTA)为添加剂, 通过电沉积法制备了具有三维结构的铜基催化剂, 该催化剂具有优异的电还原CO2制备多碳(C2+)产物的选择性和活性. 在 –1.26 V vs. RHE (reversible hydrogen electrode)时, 乙烯(C2H4)和C2+ 产物的法拉第效率(faradaic efficiency, FE)分别能达到44.0%和61.6%, 此时总电流密度(current density)为12.3 mA·cm–2. 此外, 在NTA的作用下, 运用电沉积法制备的Pd和Zn基催化剂具有良好的电还原CO2为CO的性能, 表明NTA作为添加剂在电沉积法制备金属催化剂方面具有一定的普适性.

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    大学数学作业自动批改系统的设计与实践
    杨勤民, 江志松
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (2): 76-83.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.02.009
    摘要373)   HTML43)    PDF (821KB)(276)   

    通过信息提取技术、数据匹配技术与一次性人工处理相结合的方法, 将数学主观题转化为树状选择题, 并结合现代信息技术和网络技术, 开发了大学数学作业自动批改系统, 且在大学数学公共基础课的教学中予以了实践. 此类系统解决了自动批改数学主观题的瓶颈问题, 能够批改小学、中学和大学数学课程中的常规习题, 如选择题、填空题、判断题、问答题、计算题、证明题等, 可达到做完即批完的效果. 还可以应用于数学教学的各个环节, 如课前预习、课堂练习、课后复习、课外辅导、备考和在线考试等等. 自动批改过程中采集的电子数据可用于数据分析、教学指导、教学研究和教育信息化的建设.

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    基于改进人工势场法的无人机三维避障
    周兰凤, 孔明月
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (6): 54-67.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.06.007
    摘要533)   HTML16)    PDF (2858KB)(275)   

    针对无人机在三维环境中寻求从起始位置到目标位置的一条最优、安全且能避开所有障碍物的路径, 提出了一种结合正六边形导向法改进的人工势场法, 用来解决传统人工势场法中障碍物附近目标不可达和局部极小值问题. 首先, 在排斥势场函数中加入距离修正因子, 解决目标不可达问题; 其次, 提出了一种正六边形导向法来改进局部极小值问题, 该方法可以在无人机陷入局部极小值区域时, 判断所处环境并选择适当的规划方法, 引导无人机逃离局部极小值区域; 再次, 在Matlab平台上进行了三维建模仿真, 同时考虑到多种复杂障碍物的场景, 结果表明了该方法在保留了原本算法优势的同时, 在无人机实时路径规划中更加有效和可行; 最后, 在真实环境中演示了所提出的方法, 实验结果表明了该方法的可行性和有效性.

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    乙醇酸甲酯选择性氧化制备乙醛酸甲酯研究进展
    王浩, 赵国锋, 路勇
    华东师范大学学报(自然科学版)    2023, 2023 (1): 104-113.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.011
    摘要462)   HTML7)    PDF (834KB)(263)   

    乙醛酸甲酯在有机合成和化工生产中应用广泛, 传统的制备方法存在成本高、效率低、易造成环境污染等缺点. 乙醇酸甲酯是煤基合成气经草酸二甲酯加氢制乙二醇工艺的中间产物且可高选择性控制合成, 以其为原料选择性氧化制备乙醛酸甲酯具有较好的工业应用前景, 但目前为止, 研究较为有限. 本文综述了乙醛酸甲酯的应用、传统制备方法及乙醇酸甲酯氧化法的研究现状, 也总结了相关醇类 (如乙醇) 选择性氧化制醛酮的研究进展.

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    量子点超晶格激子系综中的超荧光行为
    谭继清, 王强强, 谢微
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (4): 163-168.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.017
    摘要304)   HTML31)    PDF (838KB)(248)   

    在10 K温度下, 利用时间分辨荧光收集系统, 研究了钙钛矿量子点超晶格单光子和双光子的荧光发光光谱及激子动力学特征. 单光子过程表现出典型的超荧光特征: 随着泵浦功率的增加, 峰值强度非线性增加, 辐射寿命迅速减小. 同时, 双光子吸收荧光光谱强度呈现二次非线性增加, 激子动力学过程与单光子过程呈现出相同特征. 这证明, 激发密度达到一定强度时, 双光子吸收也可以诱导超荧光过程.

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    无限维3-Pre-李代数
    白瑞蒲, 刘山
    华东师范大学学报(自然科学版)    2022, 2022 (2): 1-8.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.02.001
    摘要381)   HTML298)    PDF (625KB)(235)   

    构造3-Pre-李代数一直是一个很困难的问题, 目前关于3-Pre-李代数的例子很少. 利用单无限维3-李代数 $A_{\omega}=\langle L_m~\vert~m\in {\mathbb{Z}}\rangle$ 上所有权为0 的齐性Rota-Baxter 算子, 构造了5类不同构的3-Pre-李代数 $B_k, 0\leqslant k\leqslant4$ , 且对所构造的3-Pre-李代数的结构进行了研究, 证明了 $B_2$ $B_4$ 是2类单3-Pre-李代数, $B_1$ 是具有无限多个1维理想的不可分解3-Pre-李代数, $B_3$ 是具有有限多个理想的不可分解3-Pre-李代数.

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