水热法制备的LuFeO3晶粒的超声催化活性

超声波在水中传播时会产生大量空化气泡,空化气泡经历成核、生长和瞬间崩塌等过程,并在崩塌瞬间产生局部高温和高压,过程中会发出瞬间闪光,即声致发光.局部高温高压及声致发光可将半导体价带上的电子激发至导带,形成电子/空穴对,电子和空穴迁移至半导体颗粒表面,参与一系列氧化还原反应致使有机污染物发生分解.由于超声波在各种液体中都具有很强的穿透能力,因此与半导体光催化技术相比,半导体超声催化技术在降解高浓度和不透明染料废水时具有明显优势. LuFeO3是稀土正铁氧体中的一员,具有独特磁结构、巨介电常数及多铁性,近年来引起了人们极大的研究兴趣.同时, LuFeO3也是一种窄带隙半导体材料,使其可以作为一种潜在的超声催化剂,但相关报道很少.半导体材料的晶粒尺寸及形貌对其超声催化活性的影响非常大,因此制备出不同晶粒尺寸及形貌的LuFeO3颗粒并研究其超声催化性能具有重要意义.目前LuFeO3的主要制备方法为传统的固相反应法,该法需要反复研磨和高温煅烧使原料彻底反应,而且制备出的颗粒尺寸较大,相互粘连严重,形貌难以控制.在众多纳米材料制备方法中,水热法在调控晶粒尺寸及形貌上具有巨大优势.本课题组曾采用水热法成功制备了单相的LuFeO3颗粒,通过改变NaOH浓度,可以对产物的晶粒尺寸及形貌进行调控.基于此,本文以酸性橙(AO7)、罗丹明B (RhB)、甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)为目标降解物,考察了水热法所制备的LuFeO3颗粒在超声辐照下的超声催化性能,并系统研究了晶粒尺寸及形貌、无机离子和乙醇对LuFeO3颗粒超声催化活性的影响及LuFeO3颗粒重复利用性能.以对苯二甲酸(TPA)为分子荧光探针,采用光致发光(PL)技术检测在超声辐照下LuFeO3反应液中产生羟基自由基(?OH)的情况,探讨了LuFeO3颗粒的超声催化机理.超声催化反应结果表明,采用水热法制备的LuFeO3颗粒在超声辐照下表现出良好的超声催化活性.在NaOH浓度为0.625 mol/L时制备的LuFeO3颗粒尺寸最小,表现出最好的超声催化活性;经过30 min超声催化反应后,AO7,RhB,MO和MB的超声降解率分别为89%,82%,73%和67%.加入Cl?, NO3?, SO42?, PO43?和HCO3?对LuFeO3颗粒的超声催化活性有抑制作用.向反应液中加入2%(v/v)乙醇后, LuFeO3颗粒在超声辐照下对AO7几乎没有降解,表明?OH在超声催化中起重要作用.重复回收实验结果表明, AO7的降解率随着循环次数增加有所下降,这可能是由于催化剂回收时的损失所致.尽管如此,催化剂仍能保持较高的催化活性,经4次循环后,反应30min时AO7的降解率为65%.PL结果表明, LuFeO3颗粒在超声催化反应中产生了大量的?OH,添加乙醇可以消耗?OH并抑制染料的超声催化降解.由此可见,?OH是超声催化降解RhB的主要活性物种.我们对LuFeO3导带和价带的电位进行了估算,从热力学角度对LuFeO3颗粒超声催化降解染料的机理做出了初步解释.     

复制模塑法制备超疏水表面及其应用

Two kinds of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) rough surfaces with different geometries which were square pillars and parallel grating were designed and fabricated by replica molding (REM). Scanning electron microscope (SEM) images showed that the fabricated samples had high fidelity. The contact angles of water droplet on the PDMS square pillars surface and parallel grating surface were (154.6依0.7)° and (160.2依1.9)°, respectively, and the sliding angles were not larger than 6° and 3°, respectively, which attained to the standard of superhydrophobicity. The experimental result of blood platelets adhesion demonstrated that these two superhydrophobic PDMS rough surfaces had better blood compatibility than PDMS planar surface. The crazing and shedding of microstructures in the replica molding were also analyzed and discussed. All results showed that these superhydrophobic materials may be used in industrial and agricultural fields and bioengineering field.     

琥珀酰胆碱离子在水/邻硝基苯甲醚界面的伏安行为及其离子电极的研究

由于琥珀酰胆碱离子(Sch²⁺)在水(w)和邻硝基苯甲醚(NA)界面的传递半积分半微分循环伏安波与常规新极谱波的特性相似,测定了Δ_w^oφ_1/2、响应斜率、n和D_Sch^w2+.据此制备了以四苯硼琥珀酰胆碱[Sch(TPB)₂]为活性材料、邻硝基苯甲醚和邻苯二甲酸二丁酯(DBPH)为混合溶剂的Sch²⁺-PVC液膜电极.电极特性与Sch²⁺离子在w/NA界面传递所预示的结果相似.试验了电极对某些离子的选择性系数和回收率.     

激光感生击穿光谱技术（LIBS）的原理及影响因素

激光感生击穿光谱技术（LIBS）具有不需制备样品,快速分析,可进行实时控制的特点显示了巨大实际应用价值,文中介绍了激光感生击穿光谱技术（LIBS）的发展历史、研究现状及其原理。同时通过重复频率为20 Hz,最高单脉冲能量为50　mJ的纳秒激光（10 ns,1　064 nm）研究了在不同激发条件下Cr和Co薄膜产生的光谱信号。得出对于Cr膜当激发能量小于10 mJ时,信号差异不明显。但是当激发能量超过10　mJ时将产生明显的变化。分析了激光特性、延迟时间、实验装置、环境气体的种类及压力、单/双脉冲、以及采用的理论分析方法对LIBS探测结果的影响。     

强化气液两相传质的研究进展*

本文评述了现有的增强气液两相传质过程的研究进展, 从研究对象和系统性质两个方面分析了气液两相传质学科的特点, 并针对这一学科理论和技术发展提出了一些建议。     

Nanoscale guiding for cold atoms based on surface plasmons along the tips of metallic wedges

We propose a novel scheme to guide neutral cold atoms in a nanoscale region based on surface plasmons (SPs) of one pair and two pairs of tips of metallic wedges with locally enhanced light intensity and sub-optical wavelength resolution. We analyze the near-field intensity distribution of the tip of the metallic wedge by the FDTD method, and study the total intensity as well as the total potential of optical potentials and van der Waals potentials for 87 Rb atoms in the light field of one pair and two pairs of tips of metallic wedges. It shows that the total potentials of one pair and two pairs of tips of metallic wedges can generate a gravito-optical trap and a dark closed trap for nanoscale guiding of neutral cold atoms. Guided atoms can be cooled with efficient intensity-gradient Sisyphus cooling by blue-detuned light field. This provides an important step towards the generation of hybrid systems consisting of isolated atoms and solid devices.     

贴膜条件下飞秒激光诱导硅基表面锥状微结构

利用波长为800 nm的飞秒脉冲激光,对表面贴有聚对苯二甲酸乙二醇酯透明膜的单晶硅片进行扫描,研究了不同激光制备参数对微结构形成的影响.结果表明,锥状微结构是否形成取决于激光能量密度,能量密度太小时不能形成锥状结构,能量密度太大时易破坏锥状突起;而激光扫描速度可直接影响锥状微结构的质量,扫描速度太小时也易破坏锥状结构突起,扫描速度太大时,由于作用深度太浅使得锥状结构轮廓不分明.在此基础上对实验参数进行优化,得到了较理想的锥状微结构.最后通过分析指出,贴膜条件下锥状微结构的形成是由激光烧蚀作用和氧化作用共同引起的,且激光烧蚀作用占主导.     

磺酸盐型Gemini表面活性剂合成研究进展

磺酸盐型Gimini表面活性剂是一类新型的阴离子表面活性剂,它由联结基团通过化学键将2个或多个单体磺酸盐型表面活性剂连接在一起,由此产生高表界面活性,低临界胶束浓度值,增强了洗涤能力,与传统的阴离子表面活性剂有较好的复配性,奇异的流变特性和良好的抗盐性等一系列的性质,从而具有广泛的应用前景。 本文以原料来源不同分类,综述了一系列磺酸盐型Gemini表面活性剂的合成方法,展望了合成磺酸盐型Gemini表面活性剂的研究方向。     

肠道内表面形貌对其摩擦性能影响的研究

为了调查肠道内表面形貌对其摩擦性能的影响,本文以家兔小肠为研究对象,表征了其内表面形貌,测试了肠黏液的润滑性;在排除肠道正压力条件下,测试环向应变、载荷、滑动速度与摩擦系数的变化关系.实验结果表明:小肠内表面存在着皱襞、绒毛、微绒毛;肠黏液可将摩擦系数降低到10-2数量级;环向应变10%是摩擦系数变化的临界值,小于10%摩擦系数不受载荷和滑动速度的影响,大于10%摩擦系数随载荷和滑动速度增大而增大.通过分析环向应变、内表面形貌、肠黏液、载荷、滑动速度与摩擦系数之间的关系,得出摩擦系数变化的机理:当环向应变小于10%,润滑形式为液体润滑;当径向应变大于10%,皱襞被拉伸褶皱消失,润滑形式转化为混合润滑.小肠摩擦性能的研究对胶囊内窥镜、肠道机器人外观设计提供了实验数据,对推进微创、无创诊疗有着重大意义.     

聚(3-己基噻吩)作为光谱增感层在有机太阳电池光谱响应增强中的应用

报道了利用聚(3-己基噻吩)(P3HT)作为前置缓冲层来弥补(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩)-(4-氟代噻并[3,4-b]噻吩(PBDT-TT-F):[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(PC₆₁BM)共混体相异质结(BHJ)电池对450-600 nm处光谱响应不足的新的器件结构设计思路. 光谱带隙为1.8 eV的PBDT-TT-F 在550-700 nm处有很强的光谱吸收, 在有机太阳电池器件上有很好的应用潜能. 但其在350-550 nm处的吸收不强, 影响了器件对太阳光谱的利用效率. 与此相比, P3HT薄膜的光谱吸收主要在450-600 nm范围内, 同PBDT-TT-F 形成良好的互补关系. 新设计的器件外量子效率(EQE)研究结果表明, 利用P3HT 作为前置缓冲层可以与PBDT-TT-F:PC₆₁BM薄膜中的PC₆₁BM形成平面异质结, 从而拓展了器件在450-600 nm处的光谱响应范围,实现光谱增感作用. 优化P3HT的厚度为20 nm左右, 器件对外输出的短路光电流密度从11.42 mA·cm^-2提高到12.15 mA·cm^-2, 达到了6.3%的提升.