综述

• 高压下低维杂化金属卤化物材料的光学特性调控(Ⅱ)

  张书琪;高飞飞;许辉;

  低维金属卤化物材料因具有显著的量子限域效应、优异的激子结合能和多激子发射特性、高效的光致发光性能以及可调控的带隙等特点，在光电领域表现出卓越的性能。然而，低维有机-无机杂化金属卤化物材料因其较软的有机晶格和动态无序的无机骨架，更易受外部刺激的影响。高压作为一种简单绿色高效的外部刺激手段，能够有效调节材料的晶体结构、带隙及发光效率，并产生压力诱导的结构相变和发光效率增强等现象。高压处理不仅有助于理解材料物理性质与结构之间的关系，还揭示了有机-无机杂化结构在压力作用下的不同响应机制。本综述详细介绍了近年来通过施加压力调控低维杂化金属卤化物材料的结构相变、光致发光特性及发光机理方面的最新研究进展，为今后该领域的研究提供了借鉴和参考。

  2025年03期 v.42 253-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 3792K]
  

数理科学与信息技术

• 欺骗攻击下基于观测器的多电池储能系统分布式控制

  李俊杰;王晓东;马靖超;李祥通;李新;

  微电网内可再生能源供电具有间歇性和波动性，通常将多电池储能系统(Multi-battery energy storage systems, MBESS)配合使用以保证微电网供电的可靠性和稳定性。本文主要目的是在欺骗攻击影响下实现MBESS的荷电状态(State of charge, SoC)平衡和功率均分以增强微电网的可靠性。首先，设计一种状态观测器估计MBESS的SoC。其次，借助伯努利分布的二元变量构建欺骗攻击模型，基于SoC的估计值和攻击模型，设计SoC分布式安全控制策略从而实现每个电池储能系统的SoC平衡。进一步，采用矩阵不等式方法得到微电网稳定的充分条件。通过数值仿真验证了所提出的控制策略对MBESS的SoC平衡的有效性。

  2025年03期 v.42 265-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 7473K]
  

• 一类植被-水反应扩散模型的时空动力学研究

  鲁秀丽;魏新;

  考虑了具扩散的植被-水模型。首先，当扩散不出现时，以降雨量作为分支参数，分析了平衡解的稳定性，得到了Hopf分支的存在性条件。然后，针对具扩散的模型展开研究，深入探讨扩散对正平衡解的稳定性的影响，本研究成功验证了在扩散和降雨量的协同作用下，Turing-Hopf分支存在。同时，针对系统在Turing-Hopf分支点附近的时空动力学特性展开探究。最后，对获得的理论分析结果运用数值模拟进行解释，结果显示系统在Turing-Hopf分支点附近呈现出复杂的动力学行为。

  2025年03期 v.42 279-290页 [查看摘要][在线阅读][下载 2931K]
  

• 一类可解莱布尼茨代数的Hom-结构

  张颖;远继霞;

  研究了一类可解莱布尼茨代数R(g,2)的Hom-结构，该代数是幂零根为最大长度quasi-filiform李代数且补空间维数为2的可解莱布尼茨代数。文章具体刻画了这类可解莱布尼茨代数R(g,2)上所有Hom-结构的矩阵形式。

  2025年03期 v.42 291-295页 [查看摘要][在线阅读][下载 166K]
  

• 基于RCNN算法的电动车驱动电机故障检测方法

  赵国迁;赵翰宇;宁慧燕;刘洋;

  针对电动车驱动电机的结构特点和常见故障，基于循环卷积神经网络(Recurrent convolutional neural network, RCNN),并且利用深度学习技术，提出了一种优化电动汽车驱动电机故障检测技术。应用长短期记忆(Long short-term memory, LSTM)层来捕获故障检测所必需的时间动态，并应用循环卷积神经网络从分段振动数据中挖掘局部特征。仿真结果表明，在不同的振动数据噪声水平下，利用了RCNN的故障检测策略比传统的故障检测技术表现更精准，此建模方式可以有效优化电动车驱动电机故障检测软件的整体表现。

  2025年03期 v.42 296-305页 [查看摘要][在线阅读][下载 3661K]
  

• 基于深度学习模型分析多模态数据对股票价格的影响

  郑天琦;张兆功;

  股票市场的复杂性使得准确预测极具挑战，传统方法难以应对其高度非线性和不确定性。深度学习技术凭借强大的特征学习和模式识别能力，在金融领域展现出显著优势。构建了基于深度学习方法的股票预测模型，分别展示不同深度学习模型在情感数据和历史综合宏观经济数据对股票价格的预测，同时关注模型的可解释性及优化策略。通过比较常规预测和加入情感数据的预测，详细分析了深度学习模型优化面临的数据预处理、特征选择、过拟合及可解释性等问题，并阐述了国内外研究现状与发展趋势。研究过程中，对股票数据的来源与特点进行剖析，根据不同的深度学习模型，设计了不同的超参数优化，并确定模型训练与评估指标。实验结果表明，所构建的模型在不同股票数据集上呈现出不同性能，带有情感分析的多模态数据融合在提升预测效果方面具有积极作用。

  2025年03期 v.42 306-312页 [查看摘要][在线阅读][下载 669K]
  

化学与材料科学

• 基于苯并噻唑席夫碱的Zn²⁺荧光探针的合成及性质

  张思晨;汪捷;胡磊;王慧;

  以苯并噻唑衍生物作为构筑基团，通过引入不同的末端基团，设计合成了四种席夫碱型荧光探针ZSC1～ZSC4,旨在用于Zn~(2+)的检测。光谱性质研究表明，探针ZSC1～ZSC4对Zn~(2+)展现出特异选择性，均具有较低的检测限，并能够在一定浓度范围内(ZSC1:0～9.0μmol·L~(-1)、ZSC2:0～5.0μmol·L~(-1)、ZSC3:1.0～5.0μmol·L~(-1)、ZSC4:0.5～4.0μmol·L~(-1))定量检测Zn~(2+)。此外，通过Job曲线法对探针与Zn~(2+)的结合比进行了研究，结果表明，探针与Zn~(2+)以摩尔比2∶1结合。

  2025年03期 v.42 313-321页 [查看摘要][在线阅读][下载 5334K]
  

• 生物质炭负载Pt催化剂的制备及电催化甲醇性能

  赵洪波;白晓波;马健夫;

  在“碳达峰、碳中和”理念下，清洁、环保的新能源开发尤为重要。首先通过简单的活化和热解制备了两种生物质炭，然后采用微波辅助的化学还原路线，以生物质炭和商品炭黑为载体合成了负载Pt的催化剂[Pt/稻壳炭(Pt/Rice husk biochar, Pt/RHB)、Pt/荞麦炭(Pt/Buckwheat husk biochar, Pt/BHB)和Pt/商品炭黑(Pt/Charcoal black, Pt/CB)]。在酸性甲醇溶液中通过循环伏安法和计时电流法测试了催化剂的电催化活性和稳定性；通过共焦显微拉曼光谱仪、差热热重联用仪、X射线粉末衍射仪和场发射扫描电子显微镜对碳载体和催化剂的结构和形貌等进行了表征及比较。结果表明，Pt/RHB催化活性最高，稳定性最好，正向扫描氧化峰电流密度为27.73 mA·cm~(-2),其Pt粒径最小为4.71 nm,比表面积最大为27.65 m~2·g~(-1)。

  2025年03期 v.42 322-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 1862K]
  

环境科学与生命科学

• 猪粪肥还田对黑土区农田土壤理化性质及细菌群落结构的影响

  于亦飞;王子豪;吕浩;马玉新;史风梅;张雯嘉;谭漪;

  为了评估黑土区农田施用猪粪肥的可行性，采用大田生产试验，设置了玉米连作常规施肥(Conventional fertilizer corn, CFC)、玉米连作施用猪粪肥(Swine waste water corn, SWC)和玉米-大豆轮作施用猪粪肥(Swine waste water soybean-corn, SWS)三个处理，研究了猪粪肥还田对黑土土壤有机质、氮、磷、钾、重金属以及细菌群落结构的影响。结果表明，除CFC土壤中的有机质含量比背景值降低了64.44%外，SWC和SWS土壤中的有机质含量分别比背景值提高了47.42%和48.33%。CFC、SWC和SWS土壤中的速效磷含量分别比背景值提高了97.81%、降低了3.28%和60.11%。CFC、SWC和SWS土壤中的速效钾含量分别比背景值提高了18.56%、22.68%和降低了12.37%。CFC、SWC和SWS土壤中铬、砷、铜、铅及镉的含量均远低于GB 15168—2018中规定的限值。SWC土壤中Nitrospira、Rhodoplanes和Kaistobacter菌属的相对丰度比CFC分别提高了16.13%、28.03%和344.04%。SWS土壤中Agrobacterium和Bradyrhizobium菌属的相对丰度显著增加。SWC土壤中的萜类和聚酮类物质的代谢(Metabolism of terpenoids and polyketides, MTP)、辅助因子和维生素的代谢(Metabolism of cofactors and vitamins, MCV)、氨基酸代谢(Amino acid metabolism, AAM)以及碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism, CM)的相对丰度，较CFC分别降低了2.73%和提高了1.55%、0.84%、0.25%。SWS土壤中的MTP、MCV、AAM和CM的相对丰度较CFC分别降低了1.67%、0.38%、0.74%和提高了0.002%。施用猪粪肥提高了参加外源物质的降解和代谢基因的相对丰度。土壤理化指标pH、有机质、总氮、总磷、总钾、铜和铬显著影响土壤中Nitrospira、Methylosinus、Kaistobacter和Agrobacterium菌属的相对丰度，进而影响菌属参与的萜类和多酮类的代谢、氨基酸代谢和糖类代谢。

  2025年03期 v.42 329-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 2636K]
  

• 甜菜原生质体制备及瞬时转化体系的建立

  王天齐;李海英;

  甜菜(Beta vulgaris L.)是我国主要的糖料作物之一。由于甜菜愈伤组织诱导率和分化频率低，遗传转化体系建立困难，因此建立甜菜原生质体的高效制备体系并进行基因瞬时转化，能够为甜菜本底转基因研究开辟一条新途径。以甜菜M14品系作为试验材料，通过调整酶解参数(纤维素酶浓度、离析酶浓度、酶解时间、预处理方法、甘露醇浓度和离心速度)对甜菜原生质体制备条件进行优化。在此基础上，利用聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG)-4000介导初步建立了甜菜原生质体的瞬时转化体系。结果表明，采用胶带法将甜菜子叶下表皮去除，置于纤维素酶浓度为2.0%、离析酶浓度为0.6%的酶解液体系中酶解4 h,将甘露醇浓度调至0.07%用以维持渗透压，然后以300 r·min~(-1)离心收集，得到的原生质体产率达4.12×10~6个·g~(-1)(FW),活力达95.5%。采用30%PEG-4000作为转化液，将10μg·μL~(-1)的35S∷pCAMBIA2300-eGFP质粒转入甜菜原生质体后培养12 h,转化效率达到76.3%。利用该体系将甜菜耐盐基因BvM14-WD40-1与BvM14-RIN4分别转入甜菜原生质体，它们分别定位在细胞核与细胞膜中，均与已知该基因在烟草中的亚细胞定位结果一致。本研究可为甜菜基因工程研究和分子育种等提供方法参考。

  2025年03期 v.42 339-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 5567K]
  

电子科学与通讯工程

• 基于锂电池局部特征提取的SOH预测算法研究

  欧阳名三;赵俊婷;

  针对锂离子动力电池在充放电过程中存在局部特征造成健康状态(State of health, SOH)难以精确评估的问题，提出了一种基于优化双向长短期记忆(Bidirectional longs hort-term memory, BiLSTM)神经网络的锂电池健康状态估计方法。从充放电数据提取具有局部特征的健康因子(Health features, HFs),采用核主成分分析法(Kernel principal component analysis, KPCA)对HFs进行融合和降维处理，形成融合的健康指标(Form principal health, FHI)。通过变分模态分解(Variational mode decomposition, VMD)方法对融合FHI进行多尺度分解，以捕捉不同时间尺度上电池状态的变化分量。利用Dropout-BiLSTM-Attention模型对代表全局变化趋势的分量模态函数IMF1 (Intrinsic mode function 1, IMF1)的SOH进行估计。通过电池老化数据集进行验证，结果表明，提取的健康因子能够有效追踪锂电池的退化过程，此模型的预测精度远低于对比模型，均方根误差(Root mean square error, RMSE)最低为0.522%和平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)最低为0.317%。提出的模型对电池局部特征的预测具有良好的泛化能力和鲁棒性。

  2025年03期 v.42 349-361页 [查看摘要][在线阅读][下载 8700K]
  

• 多传感器广义非线性系统鲁棒融合扩展Kalman滤波

  穆可馨;冉陈键;

  对于具有非线性观测和不确定噪声方差的多传感器广义控制系统，提出了一种鲁棒融合扩展Kalman滤波算法。利用奇异值分解方法将原广义控制系统转化为正常系统，采用泰勒级数展开法处理非线性项，得到了新状态空间模型；利用方差约束法，通过极小化滤波误差方差上界矩阵的迹得到滤波增益阵，提出了一种鲁棒局部Kalman滤波器；采用序贯协方差交叉(Sequential covariance intersection, SCI)融合估计算法，得到分布式融合Kalman滤波器；通过仿真数例验证了所提出算法的有效性和正确性。

  2025年03期 v.42 362-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 1137K]
  

• 基于特征增强和交互网络的遥感图像储罐检测

  葛延良;邹志鹏;任军超;陈余蕊;梁太川;毕洪波;

  储罐作为石油、天然气和液体原料的特有存储容器，通过高分辨率卫星采集的遥感图像实现储罐的精确检测，对军事和民用领域的能源储备及其管理具有重要意义。为精准地识别遥感图像中的储罐，提出了一种基于特征增强和交互网络(Feature enhancement and interaction network, FEINet)的检测算法。运用视觉成像机理和注意力机制设计了一个尺度增强注意力模块(Scale enhanced attention module, SEAM)获取目标区域的感受野信息，旨在全面地理解上下文信息。为缓解语义稀释的问题，开发了一个交互引导模块(Interactive guidance module, IGM)来实现目标的完整表达。大量的实验表明，所提出的算法在遥感储罐数据集上的4个评价指标超过了5种最先进的算法，验证了此模型对于遥感储罐图像识别的有效性。

  2025年03期 v.42 370-378页 [查看摘要][在线阅读][下载 4034K]
  

• 《黑龙江大学自然科学学报》欢迎您投稿

  <正>《黑龙江大学自然科学学报》是黑龙江大学主办的综合性自然科学学术期刊(双月刊),现被《中国科技核心期刊》和《中国科技论文统计分析数据库(CSTPCD)》等多家国内外数据库或检索机构收录。主要报道数理科学、信息技术、化学材料、生命科学、环境科学和电子科学和通讯工程等方向的最新研究成果,欢迎省(部)级以上基金资助的论文投稿。

  2025年03期 v.42 379页 [查看摘要][在线阅读][下载 281K]
  
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