多金属氧酸盐催化的水氧化研究进展

氢气以其清洁无污染、燃烧值高等优点成为未来最具潜力的可再生能源之一,而清洁生产氢气的最佳选择之一即为裂解水. 利用太阳能模拟光合作用实现水的全分解产生氢气和氧气是目前最为理想的能源转化方式,并且已经引起了众多研究者的关注. 水分解的半反应之一--水氧化反应由于其过程复杂,一直是制约水分解的瓶颈. 所以寻找高效、稳定的水氧化催化剂便成为了突破该瓶颈的关键. 多金属氧酸盐是一类以前过渡金属氧簇为基本单元形成的多金属氧簇化合物. 由于多金属氧酸盐在物理、化学性质方面具有无法比拟的特性,使得其在催化、药物、纳米科技和材料科学等方面已被广泛地应用. 多金属氧酸盐的全无机配体可很好地抵御水氧化反应的强氧化性环境,故将其作为水氧化催化剂越来越引起研究者们的注意,并且已有多种多金属氧酸盐被设计为水氧化催化剂. 本文详细介绍了各种不同过渡金属取代的多金属氧酸盐水氧化催化剂的研究进展.     

荧光可调控的碳量子点的电化学制备及性质研究

采用循环伏安法（Cyclic Voltammetry,CV）在碱性条件下电解石墨棒,得到水溶性的荧光碳量子点. 通过透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱（Raman spectrum）、原子力显微镜（AFM）对所制备的碳量子点进行形貌及结构表征,发现该碳量子点由1～4层石墨烯片层堆积形成,粒径在19 nm左右,厚度在1 nm左右. 通过荧光光谱（PL）、紫外可见吸收光谱（UV-vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）对所制备的碳量子点进行性质测定,发现该碳量子点在400和525 nm处有两个荧光发射峰,且通过控制扫描周数可以调节两个发射峰的相对强度,从而调控碳量子点的荧光颜色：随着扫描周数的增加,400 nm处发射峰的相对强度逐渐减小,而525 nm处发射峰的相对强度逐渐增大,两个荧光发射峰分别与碳量子点的π-π共轭体系和含氧官能团的n-π共轭体系有关.     

非富勒烯小分子有机太阳能电池电子受体材料的研究进展

富勒烯及其衍生物是一类重要的n-型电子受体材料,在有机太阳能电池器件中发挥了至关重要的作用. 但由于富勒烯材料吸光波长较窄、亲和能高、溶解性差等,严重限制了富勒烯作为有机太阳能电池n-型电子受体材料的更广泛应用和器件性能的进一步提升. 非富勒烯n-型电子受体材料具有能级可调、合成简便、加工成本低、溶解性能优异等特点,更重要的是,此类材料在可见太阳光光谱中比富勒烯及其衍生物材料有更加宽广的吸收范围;近年来,受到越来越多的关注和研究. 本文较为系统地阐述了非富勒烯小分子材料作为有机太阳能电池n-型电子受体材料的研究进展,并对其发展前景作了展望.     

基于电喷雾电离质谱(ESI-MS)的丙酮稳定同位素标记对N-糖链的相对定量分析方法的研究

建立了一种基于电喷雾电离质谱的丙酮稳定同位素标记对N-糖链进行相对定量的研究方法. 与传统的PNGase F酶水解N-糖链的方法不同,采用非特异性蛋白酶Pronase E对N-糖蛋白进行处理,使N-糖蛋白被酶解为带有一个氨基酸的糖氨酸（Glycan-Asn）,为N-糖链引入了一个氨基活性基团,然后用丙酮对氨基进行标记. 用d₀/d₆丙酮对Ribo B标准糖蛋白的Pronase E酶解产物进行标记,考察了4对d₀/d₆丙酮标记的Glycan-Asn（Man₅～Man₈-Asn）在电喷雾电离质谱中的线性、动态范围以及重现性. 结果表明,在10倍动态范围内,相对定量方法有良好的线性关系（R=0.9981）和重现性（CV<8.7%）. 并将建立的方法应用于不同含量的鸡卵清白蛋白中,进一步验证了该方法的可行性. 研究结果表明,该方法能准确分析样品中N-糖链的含量,对不同样品中N-糖链进行相对定量. 该方法成本低廉,后处理方法简单方便,适于微量样品通量化分析,对差异糖组的研究有一定的意义.     

绝对测温转动拉曼激光雷达分光系统设计及性能

为实现转动拉曼激光雷达的绝对测量温度技术,设计并测试了多通道转动拉曼分光系统.提出了一阶闪耀光栅与光纤Bragg光栅组成的两级并行多通道拉曼分光系统,优化了其核心级联器件(微米级光纤阵列)的参数及光路结构;仿真分析了一级分光系统的分光光路,转动拉曼谱线最大离心伸缩量约为0.0031 nm,离心伸缩比为0.69%;实验测试表明一级分光系统各转动拉曼通道的通道系数均在0.75以上,提取到拉曼光谱的实测中心波长与理论值的最大偏差约为0.0398 nm,偏离度为8.86%,可提供对弹性散射信号27 dB以上的有效抑制,结合已有光纤Bragg光栅二级分光实现高达62 dB弹性散射的抑制效果,可以实现对单条偶转动量子数转动拉曼谱线的精细光谱提取.     

双波长比值光谱差异度指数用于人体舌苔舌质分离

舌苔舌质信息定量描述作为中医舌诊的重要内容,直接影响到中医临床舌诊的准确性。基于生物医学光子学理论,利用高光谱技术,提出一种基于双波长比值光谱差异度指数进行人体舌质舌苔分离的光谱分析新方法。首先采集被测对象371.200～992.956 nm之间共343个波长的舌体高光谱信息,随机选取15位被测对象进行光谱特征分析。绘制15位被测对象舌质舌苔全波段光谱曲线并进行比较,通过观察发现,舌质舌苔反射光特征差异与血红蛋白在该波段的光学特征变化相吻合,在500～750 nm之间,水对光的吸收很少,而舌体表面布满血管,光的吸收主要受到血红蛋白的影响,基于舌质舌苔在573和700 nm两波段光谱吸收差异,计算双波长比值,提取舌质舌苔光谱特征差异度指数,根据个体差异,分别提取不同被测对象舌质舌苔光谱特征差异指标,进行舌质舌苔区域分离,实验结果发现,对同一被测对象舌体苔质提取光谱差异度指数SDI,舌苔舌质光谱差异度指数存在一定差异性,由于个体的不同,具有各自明显的舌质、舌体差异度指数分割线,实验结果表明,运用双波长比值光谱差异度指数的光学表达形式能够用于舌质舌苔分离,同时该方法也能够为进一步中医临床舌诊提供客观依据。     

砷化镓光电阴极光谱响应与吸收率关系分析

为了研究砷化镓(GaAs)光电阴极光谱响应与吸收率曲线间的关系,采用分子束外延法(MBE)和金属有机化合物化学气相沉积法(MOCVD)制备了两类GaAs光电阴极,并测试得到了样品吸收率和光谱响应实验曲线.对每个样品的这两条曲线在同一坐标系中做最大值归一化处理,将归一的光谱响应曲线与归一的吸收率曲线做除法,得到了类似光电阴极表面势垒的形状.结果表明,两种方法制备的光电阴极光谱响应曲线相比吸收率曲线都发生了红移,MBE样品偏移量稍大于MOCVD样品.短波吸收率不截止,光谱响应截止于500 nm左右;可见光波段上,光谱响应曲线的峰值位置相比吸收率曲线红移了几百meV;近红外区域,光谱响应曲线的截止位置相比吸收率曲线红移了几个meV.MOCVD样品中杂质对带隙的影响更小,光谱响应相比吸收率发生的能量偏移更小.这些结论对提高GaAs光电阴极光电发射性能有指导意义.     

基于相移干涉技术的晶体溶解及生长边界层实时监测

晶体在溶解及生长过程中边界层的信息直接影响晶体生长速度和物质输运过程,进而影响晶体质量和生长机制。本文利用相移干涉技术建立了晶体生长过程实时监测系统,对无机盐晶体溶解及生长过程中的边界层信息及物质输运过程进行了实时监测,获得了整个实验过程中的晶体生长速度。实验表明:在溶解过程中,边界层内浓度分布与晶体界面距离呈指数下降关系,边界层内浓度差与晶体溶解速度随时间呈指数减小关系;在结晶过程中,边界层内浓度分布规律与溶解过程相反;边界层内浓度差和晶体生长速度曲线则呈现出先上升再下降最后趋于稳定的规律,且在重力场和物质输运过程的共同作用下,晶体表面会产生浮力对流现象。     

基于漫反射光谱法下层组织信息的最佳探测位置的研究

由于人体组织结构的复杂性和个体差异性,采用光谱分析技术实现组织内部信息的检测方法中,仍存在着检测位置不明确的问题。采用多位置空间分辨漫反射光谱法对脂肪肌肉组织中内部信息的最佳探测位置进行了研究。由于目标组织为肌肉组织,为了消除由于不同人体皮下脂肪层厚度的差异以及目标层中多次后向散射光对测量结果引起的较大误差,并根据光在复杂生物组织中的传输模型,通过增加约束条件——两条理想的“香蕉型”路径—来定义有效光子比SNR,并以SNR作为评价最佳探测位置SDS_best的标准,对优化后的Monte Carlo仿真结果进行统计分析,分别研究了脂肪层厚度h_f、脂肪层吸收系数μ_af和肌肉层吸收系数μ_am与光源探测器间距SDS之间的关系,并以h_f为自变量与SDS_best建立线性回归模型。研究表明,(1)当0<h_f<0.6 cm时,μ_af和μ_am对SDS_best几乎没有影响,而h_f与SDS_best的建模相关系数R2为0.991 8;(2)任取脂肪层厚度值0.12与0.22 cm作预测,得到预测误差分别为0.030 14和0.020 16,预测误差均能控制在5%以内。该方法能更方便、快速地为测量组织内部信息确定最佳检测位置,并有效削弱浅表组织以及目标层中多次背向散射光的干扰。     

血细胞压积与平均血红蛋白浓度的可见-近红外光谱无创检测

血细胞压积和平均血红蛋白浓度的检测对于心脑血管疾病以及贫血等疾病的预防和治疗起着非常重要的作用,为了能够无创、准确的对血细胞压积和平均血红蛋白浓度进行检测,本研究提出了一种基于光谱技术的检测方法。经解剖学研究表明,在微循环中,血流变的异常以及血液粘稠度的改变均能引起舌象的变化,即舌象和血液成分之间存在一定的相关性,所以本研究通过采集240例志愿者舌尖反射光谱,同时拍摄志愿者舌体图片和记录生化分析结果。在进行数学建模前,首先将240例志愿者随机分为校正集和验证集,运用偏最小二乘分别建立数学模型,校正集预测值和生化分析真实值之间相关系数分别为0.998和0.938,运用所建数学模型对验证集未知样本进行预测,验证集未知样本的预测结果与生化分析真实值之间相关系数分别为0.979和0.883,平均相对误差分别为1.65%和1.88%,均方根误差分别为4.066和4.139,由实验结果可见,所建立的模型可以较好的对HCT和MCHC进行预测,同时实验结果也表明近红外光谱分析结合偏最小二乘方法有可能能够为血细胞压积和平均血红蛋白浓度的检测提供一种无创的检测方法。