A series of LaPO4:x%Sm3+ nanophosphors were successfully synthesized through a one-step hydrothermal method, where the acidity of the reaction system was meticulously modulated without the addition of any organic compounds. The influence of pH values and Sm3+ doping concentration on the structure, morphology, and luminescent properties of LaPO4:x%Sm3+ was systematically investigated. The composition, structure, morphology, and luminescent properties of the products were characterized and analyzed using advanced techniques such as X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM, EDS), transmission electron microscopy (TEM), and fluorescence spectrophotometry (FL). The results indicate that the acidity of the reaction system effectively influences the morphology and size of the nanophosphors, facilitating the controlled synthesis of nanorod-shaped, nano-spherical, and ellipsoidal phosphors. When the Sm3+ doping concentration is 2 %, the phosphors exhibit maximum luminescent intensity and fluorescence lifetime. The energy transfer between Sm3+ ions in LaPO4:x%Sm3+ is identified as electric dipole-electric dipole interaction, with a critical distance for energy transfer established at 1.593 nm. LaPO4:2%Sm3+ exhibits good thermal stability, characterized by a thermal quenching activation energy of 0.1660 eV. The main outcome of this research, LaPO4:2%Sm3+ phosphor, exhibits significant potential for use in optical sensors, as well as promising applications in solar cells and biological fields.

The elastic and anisotropic properties of TiAl3 intermetallics doped with Nb are investigated systematically based on the electronic structures calculation. It shows that the Nb atoms are preferentially to substitute Ti sites forming a stable crystal structure. The DOS of Nb–doped TiAl3 suggests that there is a pseudogap in (Ti18–x + Nbx)Al54. It reinforces atomic covalent bonds while the metallic bond in Ti18(Al54–x + Nbx) is increased. The predicted elastic properties of Nb–doped TiAl3 implies that its strength can be reinforced when the Ti sites substituted by Nb whereas the ductility of the doped intermetallics can be ameliorated when Al sites substituted by Nb. The anisotropy of Young's modulus and shear modulus indicate the uniform deformation ability of (Ti18–x + Nbx)Al54 is better than that of Ti18(Al54–x + Nbx). Poisson's ratio of Ti18Al54 and Ti18(Al51+Nb3) suggest an auxetic feature may be existed when a tensile stress is applied on a specific direction.

Implementing large-scale carbon sink afforestation may contribute to carbon neutrality targets and increase the economic benefits of forests in rural areas. However, how to manage planted forests in China to maximize the joint benefits of timber production and carbon sequestration is still unclear. Therefore, the present study quantified the effects of different rotation lengths, thinning treatments, site quality (SCI), stand density (SDI), and management costs on the joint benefits of carbon sequestration and timber production based on a stand-level model system developed for larch plantations in northeast China. The performances of the different scenarios on carbon stocks were satisfactory, where the variations in the outcomes of final carbon stocks could be explained by up to 90%. The joint benefits increased significantly with the increases of SDIs and SCIs, regardless of which rotation length and thinning treatments were evaluated. Early thinning treatments decreased the joint benefits significantly by approximately 131.53% and 32.16% of middle- and higher-SDIs, however longer rotations (60 years) could enlarge it by approximately 71.39% and 80.27% in scenarios with and without thinning when compared with a shorter rotation length (40 years). Discount rates and timber prices were the two most important variables affecting joint benefits, while the effects of carbon prices were not as significant as expected in the current trading market in China. The management plans that promote longer rotations, higher stand densities, and no thinning treatments can maximize the joint benefits of carbon sequestration afforestation and timber production from larch plantations located in northeast China.

The understory herbaceous flora plays a pivotal role in regulating the structural stability, complexity, and ecological function of forest communities. It is crucial to investigate the impact of the intricate connections between these factors and the forces driving the diversity of herbaceous species within natural broadleaf understory forests can assist forest managers in developing optimal forest structure optimization techniques, allowing them to adjust the forest species diversity. In this study, Pearson correlation analysis, conventional correlation analysis, and multiple linear regression were employed to elucidate the relationship between stand structure, soil nutrients, and understory herbaceous species richness in natural broadleaved forests. Structural equation modeling was utilized to ascertain the influence of multiple factors on understory herbaceous species diversity and to evaluate the underlying pathways. The results indicated a significant negative correlation between stand closure and the Simpson’s and Shannon-Wiener’s indices, and between the mixing degree and the Pielou evenness index, Simpson’s index, and Shannon-Wiener’s index (p<0.05). Furthermore, a significant positive correlation was observed between soil nutrients, specifically organic matter and total phosphorus, and the Pielou evenness index and Shannon-Wiener’s index (p<0.05). It was found that total phosphorus was significantly positively correlated with both the Pielou evenness index and the Shannon-Wiener index (p<0.05). The correlation coefficients of the first group of typical variables in the typical correlation analysis were 0.498 and 0.585, respectively (p<0.05). From the set of typical variables of stand structure, it can be seen that the Hegyi competition index and the canopy density affected the diversity of understory herbaceous plants. The composite index demonstrated the greatest impact, with loadings of 0.872 and -0.506, respectively. The Simpson and Shannon-Wiener indices exhibited the most sensitive loadings of -0.441 and -0.408, respectively. The soil nutrients of SOM and TN affected the understory herbaceous plant species diversity composite index, with greater loadings of -0.184 and 1.002, respectively. The path coefficient of the understory herbaceous diversity stand structure was 0.35. The path coefficient with soil nutrient content was found to be 0.23 following structural equation analysis and the path coefficient between stand structure and soil nutrient content was 0.21, which indirectly affect the diversity of understory herbaceous species. To enhance the diversity of herbaceous species, it is recommended that the canopy density and tree density of the upper forest be reduced appropriately, while the degree of mixing and the level of spatial distribution of trees be adjusted in a manner that maintains a reasonable stand structure. Furthermore, a comprehensive forest management program for improving soil nutrients should be considered.

Abstract Enhancing the service life of natural rubber (NR) products, including antioxidants, is crucial to prevent rubber degradation and enhance its oxidation resistance. Phenolic antioxidant 2246 and cerium complex of p-amino salicylic acid (PAS-Ce) are utilized as NR antioxidants. Numerous studies have qualitatively analyzed the antioxidant mechanisms of these compounds. Building upon this perspective, this study quantitatively assessed the protective mechanisms of these antioxidants by combining experimental data with molecular simulations. Additionally, it compared their impacts on the thermal oxidative aging performance of NR. The findings revealed that the PAS-Ce/NR system exhibited the highest mechanical performance retention following multiple days of thermal-oxidative aging. Analyzing the PAS-Ce/NR system through ATR-FTIR and DTA techniques demonstrated that it had the lowest C=O content after thermal-oxidative aging. Furthermore, calculating the activation energy required for thermal-oxidative aging decomposition using the Kissinger and FWO methods indicated that PAS-Ce/NR had the highest activation energy, suggesting superior inhibitory effects against thermal-oxidative aging. Quantum mechanical simulations also illustrated that the dissociation energy of the O-H bond in antioxidants 2246 and PAS-Ce was lower than that of the C-H bond in NR. However, PAS-Ce exhibited a quicker capture of radical species, effectively delaying the oxidation reaction rate of NR molecular chains and thus more efficiently inhibiting the aging process. These insights contribute significantly to comprehending the antioxidative mechanisms in NR aging.

ABSTRACT This study systematically examines the effects of diphenylphosphinic acid (DPPA) and sarcosine (SAR) intercalation into magnesium aluminum lanthanum hydrotalcite (LDHs) on its structure and thermal stability. Using charge distribution, structural optimization, energy calculations, XRD, FTIR, TEM, and thermal stability tests, the study reveals that DPPA anions, with higher negative charge density, increase the interlayer spacing to 6.08 Å and exhibit a binding energy of −0.7624 eV. SAR anions, with a thinner interlayer spacing of 4.11 Å and a binding energy of −1.603 eV, create a more stable structure. SAR's higher dipole moment (2.827 a.u.) compared to DPPA (2.077 a.u.) enhances electrostatic interactions. Thermal stability tests show SAR‐LDHs and DPPA‐LDHs extend PVC's stability to 53.67 and 56.67 min, respectively. DPPA anions provide superior stability at high temperatures, while SAR anions excel in moderate temperatures. This study offers insights for designing thermally stable composite materials.