石墨烯中嵌入硅纳米线的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了石墨烯中嵌入不同构型硅纳米线的电子特性.分析了不同构型的硅纳米线嵌入石墨烯后结构的稳定性、能带结构、态密度和差分电荷密度.研究发现:(1)直线型-I硅纳米线嵌入结构存在带隙,并且带隙的大小受到硅含量的调节.(2)扶手椅型硅纳米线嵌入结构和直线型-II硅纳米线嵌入结构由半导体变为导体.     

非对称结构诱导取向生长的有机半导体薄膜

采用非对称立体结构,利用其表面在微米尺度范围上存在的表面曲率变化及其各向异性的梯度特征,作用于喷墨打印在结构上方的TIPS-并五苯前驱体溶液表面,形成不对称的液体表面张力分布,从而驱动有机半导体发生取向生长。基于这种非对称立体结构制备了有机薄膜晶体管(OTFT)阵列,其平均迁移率提升了近40%,同时迁移率的变异系数由68%减小到39%。     

光交联自支撑丝素蛋白水凝胶的三维快速成型

将丝素蛋白(SF)光诱导自交联原理与挤出式三维(3D)打印相结合, 开发了光交联自支撑SF水凝胶的原位成型加工技术. 采用旋转流变仪、 光流变测试系统和改装的挤出式3D打印设备等对SF溶液的流变性能、 光交联性能和成型加工性能等进行研究. 结果表明, SF溶液主要表现为黏性特征, 结构强度和稳定性均较差. 利用SF的光诱导自交联特性, 以三联吡啶氯化钌[Ru(Ⅱ)]和过硫酸钾(KPS)为蓝光引发体系, 可实现SF水凝胶的快速光交联成型. SF光交联行为符合指数函数增长模型, 因“滤镜效应”, 当Ru(Ⅱ)的浓度为0.05 mmol/L时, SF具有最佳的光交联性能. 通过调节气压、 针头孔径、 移动速度及固化速率等参数, 采用3D打印设备可实现从单层几何结构到多层三维网络构型SF凝胶材料的高效、 精准构建, 为SF的生物3D打印提供了新思路.     

锰-铜双金属层状硅酸盐纳米酶的构筑及类酶活性

采用一步溶胶凝胶法, 在室温下合成了一种含有锰、 铜的双金属层状硅酸盐(AMCP), 并探究了其类漆酶和类过氧化物酶活性. 结果表明, AMCP具有与天然黏土类似的层状结构, 且结构中多价态的锰和铜使其具有优异的类漆酶和类过氧化物酶活性. 此外, 与天然酶相比, AMCP在极端温度和pH值下具有更强的耐受性, 当温度高于70 ℃后, 天然酶完全失活, 而AMCP仍保留了80%以上的活性, 而在pH=3~9条件下AMCP依然保持90%左右的催化活性. 随后, 进一步探究了其类酶活性机理, 证实了锰、 铜之间的电子传导可加速活性位点中铜电对的循环, 从而促进活性氧的产生, 提高其类酶催化活性. 本研究为高效多酶活性纳米酶的构筑提供了参考, 也可为双金属层状硅酸盐在生物传感、 疾病诊疗及环境修复等领域的应用奠定了基础.     

异戊橡胶中填料的絮凝及其对性能的影响

针对硫化过程对异戊橡胶中的填料絮凝及其性能的影响等问题, 通过改变硫化温度和硫化时间, 对比研究了炭黑、 白炭黑、 炭黑/白炭黑混合填料体系中的填料絮凝过程, 比较其动、 静态性能等的变化. 为了分析交联网络在填料絮凝过程中的贡献, 对比了工艺相同的含硫与不含硫胶料在不同温度和时间下的絮凝过程. 在含硫体系中, 佩恩效应主要来自于填料网络和橡胶网络的贡献; 而在不含硫体系中, 佩恩效应主要来自于填料网络的贡献. 研究结果表明, 橡胶网络的形成在一定程度上限制了填料的絮凝, 因此, 随温度升高, 含硫体系的佩恩效应减小, 而无硫体系的佩恩效应逐渐增加或先减小后增加. 随时间延长, 含硫胶料和无硫胶料的佩恩效应均增加, 但机制有所不同. 其中含硫胶料主要来自于交联网络的形成, 而无硫胶料主要来自于填料的絮凝. 絮凝动力学研究表明, 快速絮凝发生在较短的时间范围内, 在长时间范围内絮凝开始变慢但并不会停止, 且在较低温度(60 ℃)下絮凝仍会发生. 此外, 高温和长时间热处理导致材料的拉伸性能出现下降, 但动态疲劳性能有所增强.     

12CaO·7Al_2O_3∶Ce~(3+)透明陶瓷的制备及其闪烁特性研究

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。     

Vapor-transportation preparation and reversible lithium intercalation/deintercalation of alpha-MoO3 microrods

We report on the preparation and electrochemical application of rechargeable lithium-ion batteries of alpha-MoO3 microrods. A simple and efficient vapor-transportation approach was developed to yield large-scale alpha-MoO3 microrods. The as-prepared products were present in long, uniform, rodlike structures with a diameter of approximately 2 approximately 6 microm, and the proportion of the rod morphology was about 95% according to the analysis of scanning electron microscopy (SEM). The electrochemical lithium intercalation/deintercalation characteristic of the as-prepared microrods was investigated by cyclic voltammetry and a galvanostatic charge-discharge method. The results showed that the alpha-MoO3 microrods exhibited high capacity (225 mAh g(-1)) and excellent cycling reversibility, and are thus promising cathode candidates in advanced rechargeable lithium-ion batteries. The correlation between the specific structural features of the microrods and their superior electrode performance is discussed in detail, revealing that the unique rodlike structure plays an important role in optimizing the electrochemical performance of the electrode.     

两株嗜冷碳酸钙矿化菌对大理石表面修复效果研究

细菌诱导的矿化沉积是一种有效修复和保护石质文物的方法.为探究生物矿化法应用于寒冷地区石质文物表面的修复效果,本文在黄龙高寒钙华沉积区分离到2株具高产碳酸酐酶(CA)活性的嗜冷型细菌菌株,并在大理石试件表面进行诱导矿化沉积.采用pH计、SEM、XRD等仪器,通过对矿化沉积过程中pH值、试件表面矿化沉积变化量、试件表面矿化沉积物的晶型晶貌、试件表面吸水性与透气性、耐酸度等的测定来表征嗜冷型碳酸酐酶产生菌在大理石试件表面矿化沉积的修复效果.结果表明,无论是存活菌还是灭活菌都在大理石试件表面生成了致密的碳酸钙矿化层,均为方解石晶型,形貌受菌体调控,活菌生成的矿化层更为均一和致密,长期作用比短期作用效果更明显,具有矿化层的试件在吸水性、透气性和耐酸度上都体现出更具防腐蚀的能力.其结果可为石质文物的修复提供一定的理论依据.     

微生物肥料对西红花生长及代谢物的影响

在大田条件下,研究了重茬净、微生物菌剂、锦能菌宝、自制活性生物肥料4种不同微生物肥料对西红花产量、代谢物和根际微生物生态的影响。结果表明,与对照组相比,施用微生物肥料后,根际土壤中好酸性的细菌呈减少趋势,而嗜中性或碱性的细菌呈增加趋势,4种微生物肥料均能提高西红花有效球比例,表明增施微生物肥料具有缓解西红花连作障碍的功效。同时,增施重茬净、微生物菌剂、锦能菌宝和自制活性生物肥料分别引起2,3,3和13种代谢物含量上调和2,3,2和4种代谢物含量下调。