天津工业大学第十六届学生课外学术科技作品竞赛暨“天工杯”课外学术科技作品竞赛自2024年11月份开展以来，校团委广泛宣传、精心组织、积极动员学生参赛，在校赛阶段，我校共有500余项作品、3600余名师生报名参加，本期将向大家介绍我校4个优秀项目。
全光谱响应海水高效制氢W18O49/ZnIn2S4 复合 S 型异质结光催化剂构建
项目介绍：
以丰富海水为氢源，以天然太阳能为驱动力的光催化海水制氢技术具有绿色环保、能耗低、资源丰富、操作简便温和等优点，被认为是最具潜力的绿色制氢技术。在众多光催化剂中，ZnIn2S4（ZIS）三元硫化物半导体，以其强可见光吸收和良好光催化制氢能力被广泛研究，但是其仍存在光响应范围窄和光生载流子易复合问题。基于此，本作品选取具有优异近红外光响应的等离激元W18O49半导体与强析氢能力的紫外可见光吸收二维ZIS半导体复合，构建系列新型W18O49/ZIS光催化材料，旨在赋予合成材料优异紫外-可见-近红外全光谱响应的同时，又通过二者界面处Z型异质结和定向内建电场的协同作用高效促进光生载流子分离。实验结果表明，W18O49/L-ZIS复合光催化剂在可见及近红外光的照射下具有优异的光催化制氢性能，其4小时制氢量为43401.16 μmol/g，约为L-ZIS的制氢量的2.9倍，且催化剂在多次循环后仍保持较好活性和稳定性。本作品以海水资源取代淡水资源进行光催化反应产生清洁能源氢气，海水廉价易得，储量丰富，太阳能绿色可再生，整个过程无额外能源消耗及二次污染产生，操作简单，合成催化剂具有优异的全光谱太阳光响应特性及光生载流子产生和分离效率，海水产氢性能优异，具有较广泛的应用前景。
催化剂光催化分解海水制氢机理图
第一指导教师介绍：
安会琴：天津工业大学化学学院教授，研究生导师
天津市131创新性人才培养工程第三层次。主讲国家级一流本科课程“物理化学”。获天津市高校青年教师教学竞赛一等奖，天津市高校青年教师教学竞赛二等奖，中国纺织工业联合会教学成果奖二等奖（排名1），中国纺织服装教育学会讲课竞赛一等奖，中国纺织服装教育学会优秀教案一等奖，天津市工程专业学位论文优秀指导教师，校级首届全国高校教师教学创新大赛一等奖，校级优秀教学质量奖二等奖，校级多媒体课件大赛二等奖，校级青年教师讲课大赛一等奖，校级优秀教育工作者，校级优秀青年研究生指导教师，校级本科基层教学组织优秀个人，校级优秀班导师称号2次，天津市教学成果奖二等奖（排名4），中国纺织工业联合会教学成果奖特等奖（排名5）、一等奖（排名4）、二等奖（排名4）及校级教学成果奖一等奖（排名4）等。主持省部级教改项目2项，获批首届天津市课程思政优秀案例，主讲课程被天津市教育工会评为“最吸引我的一堂课”，主持获批校级“首批本科观摩示范课”，作为副主编出版教材一部。指导学生获国家级大学生节能减排竞赛三等奖2次，国家级“挑战杯”科技竞赛三等奖，天津市“挑战杯”科技竞赛一等奖和二等奖，天津市优秀本科毕业论文，天津市工程专业学位优秀学位论文，国家级大创项目2项，天津市级大创项目2项，天津市研究生科研创新项目，校级本科生优秀毕业论文5次，指导本班团支部获得天津市五四红旗团支部。
基于MB 染料封装的 MOF 比率荧光探针检测四环素的研究
项目介绍：
我国面临严峻的抗生素污染问题，传统检测方法存在灵敏度低、成本高及无法现场检测等缺陷，难以满足痕量污染物的精准监测需求。对此，本项目研发了基于双发射荧光探针材料MB@ZnMOFs的多通道检测平台，以实现抗生素污染物的高效灵敏检测。通过将亚甲基蓝（MB）封装于锌基金属有机框架（ZnMOFs）中，构建了具有双发射特性的MB@ZnMOFs复合材料。该材料结合MOFs的高稳定性与染料光学性能，利用双发射峰（480 nm与710 nm/670 nm）信号差异，显著提升检测抗干扰性。实验表明，0.2 μmol四环素可使MB@ZnMOF1双峰荧光增强率分别达147.79%与52.06%，而MB@ZnMOF2双峰猝灭率超87%。通过比值信号（I710/I480、I670/I480）自校准，实现了四环素痕量检测，兼具高灵敏度、强抗干扰性及循环稳定性。机理研究表明，能量竞争吸收是荧光响应的核心机制。该技术突破传统单发射检测局限，为复杂环境中抗生素污染物的实时在线监测提供低成本、高灵敏解决方案，对环境污染防控与生态保护意义重大，并为新型荧光传感器件开发提供理论与技术依据。
第一指导教师介绍：
王凤勤，女，理学博士，天津工业大学化学学院教授、硕士生导师，本科生专业讲师。主要研究方向包括：（1）多功能性MOFs荧光传感材料的设计合成及荧光传感性能研究；（2）环境污染物检测；（3）MOFs的设计合成及光催化性能研究；（4）MOFs衍生复合材料的电化学性能研究。近些年来，在发光MOFs的合成及污染物检测方面做了大量工作，取得了一定的研究成果。
本项目指导教师指导学生获天津市“挑战杯”竞赛市级一等奖1项，二等奖3项；指导学生获批国家级大学生创新创业训练项目4项，市级1项；指导学生获节能减排校级一等奖2项，二等奖5项；指导的本科生参与发表SCI论文20余篇，申请发明专利20多项。王老师在教学与科研指导方面具有丰富的经验，荣获2024年天津工业大学优秀教师称号。
融合多模态感知与微表情识别的智能睡眠健康诊疗系统
项目介绍：
为实现基于睡眠状态曲线的个性化智能建议系统，本文提出融合轻量级CNN、图像去雾增强技术与大语言模型RAG的整体方案。
首先，系统通过红外摄像头持续采集用户夜间睡眠数据，捕捉微表情、呼吸、体态变化等行为特征。为克服夜间成像光照不足、模糊等问题，引入基于暗通道先验的图像去雾技术，提升图像质量。
随后，通过轻量级CNN结合滑动窗口机制提取时序特征，构建睡眠状态曲线，体现用户整晚的睡眠结构，包括呼吸节奏、深浅睡阶段切换频率、体位变化等。
在此基础上，系统引入Qwen-Plus大模型与RAG机制，将睡眠曲线自动转化为结构化文本，如“前两小时浅睡，频繁翻身”，进而从医学数据库中检索专业知识，生成个性化的睡眠优化建议，如作息调整、环境优化、心理干预或就医提示。
为实现实时反馈，系统配备了睡眠APP，用户可以通过该APP查看个性化的睡眠报告、优化建议以及健康管理提示。真正实现感知、分析与反馈的一体化智能诊疗闭环。
第一指导教师介绍：
楼稚明。天津工业大学计算机科学与技术学院党委书记，主持学院党委全面工作，积极推动学院的学科建设、人才培养和校企合作等工作。
纤锋·高安全宽温域复合固态电解质解决方案
项目介绍：
随着全球经济和现代工业的快速发展，人类社会面临严峻的环境恶化和能源危机。为实现“碳达峰、碳中和”的发展目标，加速能源结构的转型升级，必须开发清洁能源和新型储能设备。因此开发新型储能技术对于环境的保护具有重要意义。团队利用已完全成熟的制备技术-可规模化制备微纳纤维的静电溶吹纺丝技术，生产陶瓷纳米纤维作为填料增强聚合物基固态电解质。特别是氟化物基纤维材料，借助于元素本征属性和纤维材料一维结构作为电化学材料表现出突出的优势。总之，开发的氟基纤维增强聚合物基固态电解质具有高安全性，匹配金属氟化物掺杂多孔碳纤维复合正极，产品综合性能优异、工艺合理，适合大规模生产，且适合生产柔性电池，应用范围更广。
第一指导教师介绍：
邓南平：天津工业大学副教授、博士生导师
研究方向为纳微纤维材料的制备及其在锂电池领域的应用研究。目前主持国家自然科学基金、天津市面上项目、中国博士后科学基金特别资助项目等纵向项目7项，并主持企业横向项目3项，连续两年入选“全球前2%顶尖科学家榜单”，并荣获“天津市优秀青年科技工作者”称号。近年来，以第一和通讯作者在eScience、Energy Storage Materials、Applied Catalysis B: Environment and Energy、ACS Nano、Advanced Functional Materials、Advanced Fiber Materials等期刊发表SCI论文70余篇，6篇入选ESI高被引，总引用次数5767次，h-index为45，且目前担任Advanced Fiber Materials、国际纺织导报与纺织高校基础科学学报等期刊的青年编委。获锂电池用纳米纤维及纤维膜相关的授权发明专利4项。