2025年, 第40卷, 第01期　
刊出日期：2025-07-11

  

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  基于视觉三维重构的室内玉米植株形态测量方法

  马志艳, 万海迪, 陈学海, 王玉斌, 周明刚

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 1-6.

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  为实现高效、经济且可靠的作物形态测量，以玉米植株为对象，开发一种基于视觉三维重构的室内玉米植株形态测量方法。借助RGB-D双目相机从多角度采集玉米植株RGB图像及其对应的深度图像，获取目标植株多角度点云数据。经过点云的粗精配准、精简和滤波处理，成功重构了作物三维模型。在此基础上，通过目标分割和圆柱拟合技术，精确提取茎秆信息，从而测量作物株高和茎粗。进一步地，点云聚类技术去除茎秆，准确获取叶片数，并通过平面拟合技术测量叶夹角，采用贪婪投影三角化计算叶片面积，从而实现作物形态的测量。目标玉米植株测量实验结果表明：株高绝对误差为12.4 mm,相对误差为2.14%;最大茎粗平均相对误差为8.81%,最小茎粗平均相对误差为10.17%;聚类得到的叶片数量与实际叶片数一致；10个叶片叶夹角平均相对误差为7.65%,叶片面积平均相对误差为6.04%。这些结果均符合作物形态测量的技术要求，表明本方法能为玉米植株提供一种全面、定量化的评估和分析工具，以检测和记录作物的生长发育和表型特征。
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  基于卡尔曼滤波的陀螺仪电参数测量系统设计

  刘旭, 杨智勇, 张道德, 胡新宇, 魏琼, 鲁恩顺

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 7-11+19.

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  为提高陀螺仪传感器电参数测量值的精度与可靠性,设计一套基于卡尔曼滤波的陀螺仪传感器电参数测量系统.采用STM32F407芯片作为上下位机的主控制器,通过无线通讯实现数据交互.下位机使用AD转换电路测量陀螺仪传感器的关键电参数;上位机采用7吋LCD显示屏提供直观的数据展示和触摸按键输入功能.利用卡尔曼滤波算法对测量数据进行误差补偿处理,以提高陀螺仪传感器测得的偏转角度和俯仰角度等多通道电压、电流测量数据的准确性和稳定性.进行测量系统与高精度倾角仪的对比实验,结果表明,该测量系统对陀螺仪传感器的电压、电流、偏转角和俯仰角的最大测量误差分别为0.07V、0.18mA、0.05°和0.042°,在允许误差范围内.
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  基于有限退化结构的无人艇系统可靠性决策方法

  陈龙灿, 杨柳, 朱传军

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 12-19.

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  水面无人艇系统的可靠性对其海上作业而言至关重要。传统方法通过构建系统可靠性模型并计算相关指标来指导系统设计和制定预防性维修策略。然而，系统在运行阶段，一旦发生非期望状态，这些指标往往无法提供足够的决策支持。为了克服这一局限性，以海底地形勘测无人艇为研究对象，采用基于格理论的有限退化结构(FDS)分析法，构建了无人艇多态系统的可靠性模型。利用FDS方法的场景分析功能，可以确定系统正常工作、性能退化和性能失效等状态的临界场景，从而减少工作人员排查故障时间和非必要停机时间等，指导系统的可靠性决策，提升决策效率。
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  基于混合遗传模拟退火算法的第二类装配线平衡优化

  王科, 李西兴

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 20-24+42.

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  针对离散型制造企业的第Ⅱ类装配线平衡问题,构建以最小生产节拍、最小负载标准差为优化目标的数学模型.在经典遗传算法的基础上,设计一种基于精英保留策略的种群分离机制以维持种群的基因多样性,并根据算法的迭代进程引入自适应交叉与自适应变概率操作;为提高算法的局部搜索能力,嵌入模拟退火算法的MeG tropolis准则,形成一种混合遗传模拟退火算法;通过标准案例集的12组实验,相较于遗传算法,混合遗传模拟退火算法在求解能力上具有明显优势.进一步,以某企业的青贮机装配线为案例,应用混合遗传模拟退火算法进行求解,结果显示该模型的有效性和混合遗传模拟退火算法的优越性.生产实例验证结果表明,优化后的装配线生产周期缩短为50.4s,线平衡率提升至93.52%,显著提升了农机企业装配线的效率.
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  综合储能协同控制方法在一次调频中的应用

  桂玥, 赵熙临

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 25-31.

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  针对不同储能类型运行成本和效率差异性的问题，以蓄电池和超级电容为例，提出一种综合储能协同控制方法用于电网频率控制，期望在提升调频效果的同时满足经济性要求。首先，根据超级电容和蓄电池自身特性，分别采用自适应控制和变系数下垂控制方式进行输出有功调整；然后，基于全寿命周期成本计算两种储能的调频效益，并据此来优化其容量配置；在此基础上，设计调频所需功率分配机制，根据超级电容和蓄电池的剩余调频能力，进行调频任务分配。最后，通过Matlab/Simulink进行仿真验证，结果表明所提方法在电网调频中的经济性和有效性。
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  基于电感的复合型锂电池主动均衡研究

  凃玲英, 秦宇, 周意入, 李曦

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 32-36.

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  为提高锂电池组均衡速率，降低均衡后的电压不一致性，提出了基于电感的复合型锂电池主动均衡拓扑。组内使用Buck-boost电路，组间使用单电感电路，同时结合相应的主动均衡策略，在Matlab/Simulink中建立了9节串联锂电池组模型，对比Buck-boost、单电感电路以及复合型拓扑均衡实验表明：复合型主动均衡拓扑有效降低了均衡时间和电压离散度。
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  一种对跖形超宽带Vivaldi曲面共形天线

  丰励, 付梦晗

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 37-42.

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  针对平面Vivaldi天线在曲面载体应用中范围受限问题，提出了一种对跖形Vivaldi曲面共形天线。相较于平面天线，此天线能够应用于弧形或球形等一些曲面载体。该天线初步设计是对平面天线辐射臂两侧的椭圆形导体底部添加正弦函数形状，以改善阻抗特性，调整天线的阻抗匹配。基于此，在此平面天线的基础上进行曲面共形，将两个辐射单元分别覆于曲面介质基板的上下方，仿真结果表明该天线在共形后，曲面天线的回波损耗相比平面Vivaldi天线更小，在增益方面，未共形时的Vivaldi天线在工作频段内的峰值增益大于10 dBi,在13 GHz时的最大增益为13.83 dBi,共形后的Vivaldi天线在7 GHz时增益能达到12.88 dBi,可知曲面天线在相同带宽内较平面天线的回波损耗性能更好，且适用于曲面载体的应用。
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  基于K-means++和粒子群算法的SDN多控制器部署方法

  徐慧, 吴美连

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 43-48.

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  针对软件定义网络中的多控制器部署问题，首先通过K-means++算法对网络节点聚类，得到网络中初始控制域和控制器位置，然后使用粒子群算法以最小化时延和负载均衡为优化目标，多个粒子并行搜索最优解，进一步优化控制域和控制器位置。在小、中、大型网络拓扑上与随机算法、K-means++算法、粒子群算法的多控制器部署方法比较，仿真结果表明，在中小型网络中，比其他3种算法在平均传播时延和负载均衡上更加稳定且时延更低，在大型网络中，平均传播时延，最坏传播时延和控制器的负载均衡上均优于其他3种算法。
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  基于改进U-net的医学图像分割模型

  杨永谱, 甘海涛, 夏薇, 杨智, 叶志伟

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 49-54.

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  U-net模型在医学图像分割中取得了很多的发展，但是其忽略了低层视觉特征和高层语义特征之间的差距，限制了网络的特征提取能力。针对这个问题，首先设计了一个特征增强模块，以更大的感受野来增强网络的特征提取能力，并使用跳跃连接将网络中低级特征与高级特征融合。同时引入三重注意力机制来融合空间维度和通道维度的特征，从而达到增强有用信息的目的。最后，设计了一种新的损失函数，引入二元交叉熵和Dice损失函数，来抑制数据集中类别不平衡的问题。该模型在BraTs数据集上进行了实验，取得了0.8592的平均Dice。实验结果表明，该模型性能优于其他常用的分割网络。
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  基于RoBERTa的中医药专利命名实体识别

  邓娜, 何昕洋, 熊才权, 宗泽华

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 55-60+75.

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  中医药发明专利的成分及功能实体具有种类复杂、歧义繁多等特点。针对传统命名实体识别方法无法充分获取其中的语义特征表示，上下文信息及一词多义等问题，提出一种中医药发明专利命名实体识别模型，该模型将RoBERTa-WWM预训练模型、双向长短期记忆(BiLSTM)网络、条件随机场(CRF)三个模块串联结合，将专利摘要依次通过RoBERTa-WWM进行语义提取生成含有先验知识的语义词嵌入；BiLSTM网络增强词嵌入中的上下文特征信息；CRF解码序列，输出概率最大结果。实验结果表明，该模型在真实中医药发明专利文本语料库上，F1值(F-Measure)相较其他主流方法在成分与功能的识别上分别提升了5.80%和6.63%,能有效提升中医药发明专利摘要中药物成分及功能识别的准确率。
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  S-(-)-尼古丁-山梨酸盐的制备、特性及其应用研究

  肖智心, 李江, 黄晓江, 何世波, 刘明星

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 61-64.

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  为合成S-(-)-尼古丁-山梨酸盐，评估其在电子烟油中的应用潜力，提升电子烟的抽吸体验，减少S-(-)-尼古丁的氧化损失，通过超声法将S-(-)-尼古丁与山梨酸反应，成功制备S-(-)-尼古丁-山梨酸盐，并通过1H-NMR和高效液相色谱(HPLC)技术验证了其化学结构和纯度。此外，还考察了S-(-)-尼古丁-山梨酸的盐抗氧化性和热稳定性，并进行了电子烟油的评吸实验。结果显示：S-(-)-尼古丁-山梨酸盐成功合成纯度达到了99.28%,收率为95.8%。在抗氧化性测试中，S-(-)-尼古丁-山梨酸盐的有效物质损失率显著低于S-(-)-尼古丁，表现出更佳的稳定性。热稳定性分析表明，S-(-)-尼古丁-山梨酸盐的热稳定性优于S-(-)-尼古丁。评吸实验进一步证实：含有S-(-)-尼古丁-山梨酸盐的电子烟油在多个抽吸体验指标上得分高于含有S-(-)-尼古丁的电子烟油。S-(-)-尼古丁-山梨酸盐制备过程简便，其卓越的抗氧化性和热稳定性能有效改善电子烟油的抽吸体验，展现出工业化生产的潜力和市场应用前景。
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  CD19-CAR慢病毒生产方法的比较分析与优化

  詹思建, 张帆, 段海潇, 汪洋, 胡翰, 刘滨磊

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 65-69.

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  为优化CD19-CAR慢病毒的生产方法，以获得更优的生产条件，采用慢病毒三质粒包装系统（pLVX,psPAX2,pMD2.G）,并利用转染试剂(lipo8000^TM,Lipofectamine^? 3000,PEIpro^?)进行慢病毒的包装，通过超速离心和超滤技术对慢病毒进行浓缩。并利用流式细胞仪测定慢病毒滴度。研究发现，使用Lipofectamine^? 3000转染试剂包装的慢病毒原液滴度最高；在pLVX、psPAX2与pMD2.G质量比为4∶3∶1,质粒总量为5μg,质粒总量（m/μg）与转染试剂体积比（V/μL）为1∶5时，慢病毒的滴度达到最高。此外，使用超滤方法浓缩的慢病毒滴度高于超速离心法。尽管使用Lipofectamine^? 3000包装慢病毒原液滴度最高，但考虑到扩大生产的成本，选择性价比更高的PEIpro^?更为适宜。因此，本研究得出的最佳慢病毒生产方法是：使用转染试剂PEIpro^?包装慢病毒，在pLVX、psPAX2与pMD2质量比为4∶3∶1,质粒总量为5μg,质粒总量（m/μg）与转染试剂体积比（V/μL）为1∶5,收集48 h和72 h的病毒上清液，并通过超滤方法对慢病毒进行浓缩。
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  高密度培养工艺对质粒菌质粒产量的影响

  张乐, 王润杨, 石晓太, 胡翰, 汪洋, 刘滨磊

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 70-75.

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  为通过优化质粒pUC57的复制起始位点，提高其在宿主菌中的拷贝数，利用随机突变PCR技术对质粒pUC57的复制起始位点进行了定向突变，发现突变后的质粒pUC57-Mu-Ori-kana(Mu代表突变)显示更高的拷贝数。采用分子克隆技术中的同源重组方法，将pUC57-Mu-Ori-kana作为载体，连接新的目的基因片段。通过使用商品化感受态细胞DH10B对质粒进行转化，发现质粒产量显著提升。经过传代稳定性验证，进一步在生物反应器中使用改良的MLB培养基对新质粒菌进行放大培养。最终，从发酵罐中取得的样本显示，质粒的终产量可达到600 mg/L。突变后的复制起始位点显著提升了质粒的拷贝数，挑取阳性单克隆测序，最终获得了两个不同的质粒目的片段序列。通过同源重组技术，将突变后的片段和未突变的片段与原始载体连接起来，对比发现，在相同的转化情况和提取工艺条件下，pUC57-Mu-Ori-kana提取量是原始pUC57-kana的1.5倍。此外，DH10B-pUC57-Mu-Ori-kana在生物反应器放大培养后，也得到了令人满意的产量。
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  组氨酸对Starmerella bacillaris R5香草醛耐受性的影响

  王睿, 姚兰, 杨海涛

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 76-81.

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  为了增强酵母对香草醛的耐受性，并探究其潜在机理，以Starmerella bacillaris R5为研究对象，评估外源组氨酸的添加对R5菌株香草醛耐受情况的影响，并进一步通过酵母测定胞内的过氧化氢、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶(SOD)的活性，以及细胞膜的通透性和胞内活性氧的变化，来揭示组氨酸对提高酵母香草耐受性的机理。结果表明，添加组氨酸可缩短R5菌株的生长延滞期，提高其对香草醛的耐受性。具体而言，胞内过氧化氢含量降低79.37%, SOD酶活性提升17.78%,而CAT酶活性提高1405倍。此外，PI染色的细胞数目降低了79.17%,ROS染色细胞数降低了48.89%。这说明组氨酸的添加能够减少菌株胞内活性氧含量和降低氧化胁迫，有效提高了Starmerella bacillaris R5对香草醛的耐受性。
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  SiO₂气凝胶对丙烯酸酯反射隔热涂料的影响

  彭娜, 张高文

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 82-86+92.

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  以丙烯酸酯乳液为基料，以复合SiO₂气凝胶、金红石型TiO₂、中空陶瓷微珠为功能性填料，成功制备一种新型反射隔热涂料。探讨SiO₂气凝胶用量、分散剂的种类及用量、溶液的pH值、分散速度与时间等因素对SiO₂气凝胶浆料分散稳定性的影响，同时考察了SiO₂气凝胶用量对涂料隔热效果的影响。实验结果表明，在SiO₂气凝胶用量为1.0%,分散剂用量为0.75%,润湿剂用量为0.2%,溶剂pH控制在6.5,以800 r/min的转速分散50 min的条件下，可以制备出分散均匀的SiO₂气凝胶浆料。进一步测试表明，含有1.0%SiO₂气凝胶制备的反射隔热涂层展现出优异的隔热性能，其热扩散系数低至0.16 mm²/s,隔热温差高达5.8℃。
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  微生物固化纤维加筋黄土影响因素试验研究

  胡其志, 霍伟严, 马强, 陶高梁

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 87-92.

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  微生物诱导碳酸钙沉淀技术是近年来土体加固的热门研究领域，但其单独用于加固细粒土时效果往往不佳。对黄土开展纤维加筋与微生物固化相结合，探究不同微生物固化养护时间与养护温度下加筋黄土的强度与水稳定性规律。通过三轴剪切试验、崩解试验、 BET测试分析了养护时间(7 d、 14 d、 28 d)与养护温度(5℃、 15℃、 35℃)对微生物固化纤维加筋黄土固化效果的影响。研究结果表明：1)随着微生物固化养护时间的增加，试样的抗剪强度与水稳定性均有所提高，但养护后期试样抗剪强度增幅不明显，水稳定性有小幅度降低；2)较高的养护温度对于微生物固化具有积极作用，试样的抗剪强度与水稳定性随温度的升高而增大；3)微生物固化作用主要表现为在代谢过程中生成碳酸钙沉淀，与加筋纤维共同作用使得土体孔隙减少，增大试样的比表面积。
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  冻融循环下玄武岩纤维混凝土梁的受弯承载力研究

  张玉泽, 陈月顺, 易怀书, 李传雄

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 93-99.

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  为研究玄武岩纤维混凝土梁在冻融环境下的受弯承载力，对不同冻融次数(0、50、100)下的普通混凝土梁和玄武岩纤维混凝土梁进行静力受弯试验，研究了试件梁的极限荷载和开裂荷载、梁截面应变、梁荷载钢筋应变、梁荷载挠度曲线等。结果表明：掺入玄武岩纤维的试件梁，对其开裂荷载和极限荷载分别提升了13%和5%;随着冻融次数的增加所有试件梁的极限荷载和开裂荷载都随之减小，但掺入玄武岩纤维的试件梁退化速率要小于普通混凝土梁，冻融100次后的玄武岩纤维混凝土梁较没冻融之前的梁的极限荷载和开裂荷载分别降低了11%和8%,而普通混凝土梁下降了13%和10%。经历100次冻融后的普通混凝土梁由设计的适筋破坏变为了超筋破坏，而玄武岩纤维混凝土梁仍为适筋破坏，说明玄武岩纤维的掺入不仅提高了试件梁的界限配筋率，还降低了冻融带来的损伤。
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  基于第一原理计算AlN和Cu₂O表面能的精确方法

  石伊健, 董晓茹, 黄楚云, 廖家俊

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 100-103.

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  为克服平均表面能上、下表面的差异性问题，采用基于第一性原理的方法，研究AlN和Cu₂O三种不同表面的固定模式，旨在修正材料的表面能，并将其与平均表面能进行比较。两种方案结果表明，AlN、Cu₂O的表面能排序分别为（001）<（010）<（110）、（111）<（001）<（100）,这与它们的悬空键密度不完全相同有关系。
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  基于双指数跳扩散模型的沪深300ETF期权定价研究

  祝兆媚, 商豪

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 104-108+120.

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  用双指数跳扩散模型来描述沪深300ETF资产收益率，用蒙特卡洛方法模拟出双指数跳扩散模型和B-S模型下样本路径，旨在选择更能反映期权实际价格变化的模型。结果显示：双指数跳扩散模型定价误差小，拟合效果更优。双指数跳扩散模型可以更准确地反映资产跳跃这一特点，同时可以很好地刻画资产的“尖峰厚尾”和“波动率微笑”。
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  科学研究投入和高等教育发展对产业结构升级的影响研究

  郑列, 黄扬

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 109-113.

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  针对经济发展进入新常态背景下如何推进产业结构升级的重要命题，使用30个省份的面板数据分析检验科学研究投入和高等教育水平对产业结构升级的影响。研究结果表明：科学研究投入和高等教育水平对产业结构升级起促进作用。科学研究投入增加和高等教育水平的提高都能促进产业结构升级，这一促进作用在东中西部地区的程度有明显差异。为推动产业结构升级，促进产业高质量发展，在政策上应鼓励创新，推动高等教育高质量发展，并重视西部地区建设，缩小地区差异。
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  氮化碳为基的过渡金属单原子析氢催化剂的理论研究

  王昭洋, 李嘉

  湖北工业大学学报. 2025, 40(01): 114-120.

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  利用密度泛函理论，研究了3d过渡金属（M=Sc-Cu）嵌入g-C₃N₄用作析氢反应的单原子催化剂的可能性。gt-C₃N₄和gh-C₃N₄的孔径大小和结构，导致了所有金属原子在这两个载体上有着不一样的结合能和结构。中心金属原子M的配位环境决定了单原子催化剂M/g-C₃N₄的析氢性能和反应机制。结果表明，M/gh-C₃N₄（M=Sc, Ti）和M/gt-C₃N₄（M=Cr, Cu）表现出与铂族金属相当的令人满意的析氢反应活性。热力学和动力学计算表明，较高的稳定性确保了这四种单原子催化剂在产氢过程中不会过早失效。提出了一个孔/原子尺寸匹配规则，以开发更多基于C_xN_y的单原子催化剂。