华东师范大学学报（自然科学版）

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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（2060）

HTML （94）

PDF （1090KB）（1278）

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（108）

HTML （14）

PDF （365KB）（1206）

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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（1141）

HTML （39）

PDF （1081KB）（713）

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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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（668）

HTML （31）

PDF （1754KB）（610）

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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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（675）

HTML （26）

PDF （5085KB）（525）

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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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（423）

HTML （14）

PDF （1463KB）（511）

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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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（403）

HTML （14）

PDF （877KB）（496）

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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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（883）

HTML （40）

PDF （3235KB）（496）

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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“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（265）

HTML （169）

PDF （279KB）（493）

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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（605）

HTML （23）

PDF （4857KB）（479）

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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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（859）

HTML （44）

PDF （1177KB）（458）

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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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（668）

HTML （21）

PDF （2858KB）（455）

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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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（916）

HTML （25）

PDF （968KB）（433）

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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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（610）

HTML （8）

PDF （834KB）（408）

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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7种不同成分消毒剂对MS2噬菌体杀灭效果的比较

李宇, 葛振鸣

华东师范大学学报（自然科学版） 2023, 2023 (2): 161-167. DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.02.017

摘要（387）

HTML （15）

PDF （1485KB）（315）

以MS2噬菌体为指示微生物, 检验了7种不同成分的消毒剂 (双氧水、乙醇、发酵乳酸消毒剂、络合碘消毒剂、复合季铵盐消毒剂、含氯消毒剂和过氧乙酸消毒剂) 对噬菌体的杀灭效果. 结果表明, 被广泛使用的消毒剂对病毒杀灭的效果差异较大. 络合碘消毒剂具有最强的杀灭作用, 其次为复合季铵盐消毒剂和过氧乙酸消毒剂, 而双氧水、乙醇和发酵乳酸消毒剂的杀灭效果较差. 该试验结果可为合理配置消杀环境中有害微生物的消毒剂提供参考依据.

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基于神经网络的行驶时长预测

武朝阳, 毛嘉莉

华东师范大学学报（自然科学版） 2023, 2023 (2): 106-118. DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.02.012

摘要（289）

HTML （10）

PDF （1993KB）（315）

定位设备的普及产生了海量的车辆行驶数据, 使得利用历史数据预测车辆行驶时长成为可能. 车辆行驶数据由两部分组成: 车辆行驶经过的路段序列信息和出发时段; 路径总长度等外部信息. 如何提取路段序列特征, 以及如何将序列特征与外部特征有效地融合, 成为预测行驶时间的关键问题. 为解决以上问题, 提出了一个基于 Transformer 的行驶时间预测模型, 模型由路段序列处理模块和特征融合模块两部分组成. 首先, 路段序列处理模块使用自注意力机制处理路段序列, 提取路段序列特征. 该模型不但可以充分考虑各条路段与其他路段间道路速度的时空关联性, 同时可保证数据并行输入模型, 避免了使用循环神经网络时数据顺序输入导致的效率低下. 其次, 特征融合模块将路段序列特征与出发时段等外部信息相融合, 最终获得预测的行驶时长. 在此基础上, 统计路口连接的路段数作为路段的上/下游路口特征, 与路段特征结合输入模型, 进一步提升了行驶时长的预测精度. 在真实的数据集上与主流预测模型进行的对比实验表明, 该模型在预测精度以及训练速度上均有提升, 体现了所提模型的有效性.

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城市尺度上植被分类体系方案及其在上海市的运用

达良俊, 高志文, 杨永川, 宋坤, 郭雪艳, 梁红, 夏体渊, 王华锋, 周婷, 张代贵, 田志慧, 胡远东, 贾博

华东师范大学学报（自然科学版） 2023, 2023 (3): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.03.001

摘要（331）

HTML （241）

PDF （574KB）（304）

以城市为对象编制植被志或植被图有助于城市尺度上的植被管理与保护. 我国的植被分类体系主要是以自然植被为主体构建的, 且大多集中在全国尺度上或省域尺度上, 不适用于城市尺度上的植被分类. 并且, 强人为干预下形成的植被一直未出现学界公认的分类体系, 给城市植被的研究带来了诸多不便. 本文基于“起源-干扰-功能”为基本原则的综合型城市植被分类体系, 按照植被起源和受人为干扰程度将城市植被分为自然植被、次生植被和栽培植被. 栽培植被依据其功能类型进一步划分为人工林地植被、景观绿地植被及农业植被三大类型. 下级单位参照1980年《中国植被》的分类系统, 并结合新近《中国植被志》编研提出的3个初步纲领性文件, 进而构建城市植被分类系统, 并对城市植被分类的原则和标准在上海地区进行了应用尝试, 以期进一步构建一个兼具学术科学性和应用操作性的城市植被分类体系, 为后续城市植被志的编撰, 以及城市植被的认知、保护、建设和管理提供理论依据和技术支撑.

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基于多模态的急性肾衰竭预测模型

邓未, 周昉

华东师范大学学报（自然科学版） 2023, 2023 (4): 52-64. DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2023.04.006

摘要（255）

HTML （13）

PDF （1179KB）（285）

急性肾衰竭是一种发病率较高的临床疾病, 尽早识别潜在患者有助于医生对其进行医疗干预, 降低发病率和死亡率. 近年来, 依靠电子健康病历去预测患者潜在的健康风险逐渐受到关注. 大多数模型通过聚合数据或者填充缺失值的方式处理人体生理指标数据中存在的稀疏性和不规则性问题, 忽视了缺失信息隐含的患者健康状态. 此外, 现有的急性肾衰竭预测模型并没有考虑各种模态的数据特点和模态之间的相关性. 为了解决以上问题, 提出了基于多模态的急性肾衰竭预测模型. 该模型考虑了人体生理指标数据、疾病数据和人口统计学数据. 设计了新的基于掩码和时间差的LSTM (long short term memory)网络去学习各个生理指标的时间间隔和缺失信息, 捕获指标的数值变化和检测频率变化, 引入了多头自注意力机制促进各模态表征的相互学习. 在真实的数据集上进行了急性肾衰竭预测问题和死亡风险预测问题的实验, 证明了所提出模型的有效性和合理性.

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查询优化器连接顺序评估

陈婷, 项兆坤, 徐金凯, 张蓉

华东师范大学学报（自然科学版） 2022, 2022 (5): 48-60. DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.05.005

摘要（344）

HTML （9）

PDF （1151KB）（279）

连接顺序选择问题, 即从连接顺序搜索空间中选出性能最优的连接顺序, 是关键的查询优化问题. 然而, 连接顺序的选择存在庞大的搜索空间, 导致其成为难点问题, 优化器往往无法确保找到最佳的连接顺序. 虽然目前存在许多连接顺序选择策略, 但是, 现有的评测基准不适用于评估各种连接顺序选择策略的优劣. 为了有效地评估优化器在连接顺序选择方面的优化效果, 本文基于确定性数据生成方法, 采用适用于不同连接形状的连接模板生成算法和基于结果导向的参数实例化方法, 生成评测场景的数据与负载, 实现了通用的优化器连接顺序选择评估工具. 通过对OceanBase和PostgreSQL进行评测, 表明本文所提出的工具能够全面且有效地评估查询优化器的连接顺序选择功能的性能.

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基于多维特征表示的文本语义匹配

王明, 李特, 黄定江

华东师范大学学报（自然科学版） 2022, 2022 (5): 126-135. DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.05.011

摘要（298）

HTML （15）

PDF （750KB）（271）

文本语义匹配是很多自然语言处理任务的基础. 在很多场景中都需要文本语义匹配技术, 如搜索、问答系统等. 在实际运用场景中, 对文本语义匹配的效率有很高的要求. 虽然表征学习型语义匹配模型相较于交互型模型的准确率有所下降, 但效率极高. 而表征学习型语义匹配模型提升性能的关键是抽取具有高层语义特征的句向量. 针对该问题, 本文在ERINE模型的基础上, 设计了特征融合模块及特征抽取模块, 以获取具有多维语义特征的句向量, 并通过设计语义预测的损失函数, 进一步提升模型获取语义信息的性能, 从而提高文本语义匹配的准确率. 最终在百度千言文本相似度数据集上的准确率达到85.1%, 表现出较好的性能.

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