可控表面磷原子修饰提升超细W2C纳米颗粒电解水析氢反应性能

研究高活性和稳定性的非贵金属基析氢催化剂对解决当前能源危机和环境污染问题具有重要意义.碳化钨具有与贵金属Pt类似的d带电子结构,因而成为一类新兴的非贵金属析氢催化剂,受到广泛关注.磷掺杂是提高催化剂析氢活性的有效方法之一,然而目前最常见的构筑磷掺杂方法是使用多金属氧酸盐(POMs,如H3PW12O40),其固定的W/P原子比导致W2C中的掺杂浓度难以调控,并且磷掺杂主要是进入碳载体而不是碳化物本身,从而导致无法明确杂原子对其电催化析氢活性的贡献.本文采用植酸(PA)为磷源设计合成了可控磷掺杂W2C纳米颗粒,并探讨了催化剂组分、杂原子掺杂位置与析氢性能之间的关系.深入研究了磷掺杂碳化钨(WCP)的化学结构和析氢活性.与原始的W2C催化剂相比,WCP具有更高的本征活性、更快的电子转移速率和更多的活性位数量,并且在酸性和碱性条件下均表现出较好的析氢性能.特别是过电位为-200 mV时,WCP催化剂的本征活性在酸性和碱性条件下分别为0.07和0.56 H2 s-1,高出纯W2C(0.01和0.05 H2 S-1)数倍.同时,在电流密度为-10 mA cm-2时,优化后的WCP催化剂在酸性和碱性条件下的析氢过电位分别降低了96和88 mV.XPS及EDS元素分析结果表明,随磷源添加量增加,磷掺杂从碳化钨表面逐渐向内部扩散,进一步说明磷取代位置与析氢活性之间的构效关系,高浓度的表面磷取代可以加速质子捕获过程,从而显著提高其析氢活性,而过量的内部磷取代会破坏W2C结构,降低电子转移速率,从而导致析氢性能下降.利用密度泛函理论计算深入研究了WCP具有较好析氢性能的原因,与内部磷取代相比,表面磷取代会使碳化钨表现出更合适的氢吸附自由能,并且更加有效地降低了氢释放势垒,从而优化了析氢反应动力学.综上,本文为元素掺杂工艺提供了新的思路,同时研究了表面异质原子对析氢活性的关键作用,为该类催化材料的构效关系研究提供了新思路.     

尖晶石铁氧体TixNi1-xFe2O4中阳离子分布和Ti离子磁矩的实验研究

采用固相反应法制备了系列样品Ti_xNi_1-xFe₂O₄ (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4). 室温下的X射线衍射谱表明样品全部为(A)[B]₂O₄型单相立方尖晶石结构, 属于空间群Fd3m. 样品的晶格常数随Ti掺杂量的增加而增大. 样品在10 K温度下的比饱和磁化强度σ_S随着Ti掺杂量x的增加逐渐减小. 研究发现, 当Ti掺杂量x≥ 0.2时, 磁化强度σ随温度T的变化曲线出现两个转变温度T_L和T_N. 当温度低于T_N时, 磁化强度明显减小; 当温度达到T_N时, dσ/dT具有最大值. σ-T曲线的这些特征表明, 由于Ti掺杂在样品中出现了附加的反铁磁结构. 这说明样品中的Ti离子不是无磁性的+4价离子, 而是以+2和+3价态存在, 其离子磁矩的方向与Fe和Ni离子的磁矩方向相反. 利用本课题组提出的量子力学方势垒模型拟合样品在10 K温度下的磁矩, 得到了Ti, Fe和Ni三种阳离子在(A)位和[B]位的分布情况, 并发现在所有掺杂样品中, 80%的Ti离子以+2价态占据尖晶石结构的[B]位.     

动点的牵连运动分析与运动合成定理推证

点的合成运动分析中,复杂运动合理地分解和合成的关键在于牵连点的运动分析,牵连点是动系上与动点瞬时相重合的点,由于动点在动系上不断变迁,故牵连点随时间变动。本文指出,任一瞬时,牵连点均是动系上的某一“固定”点,仅随动系一起运动,采用解析方法提出了牵连点速度和加速度的一种表示方法,并推导了点的速度和加速度合成定理。本方法无需引入相对导数,易于学生理解。     

符号和数值混合计算

符号计算和数值计算是两种不同的解决科学和技术发展中问题的计算方法.符号计算可以得到问题精确的完备解,但是计算量大且表达形式往往十分庞大;数值计算可以快速地处理很多实际应用中的问题,但是一般只能得到近似的局部解.特别地,数值计算处理病态问题时,收敛往往较慢且容易出错.着重介绍了符号计算和数值计算之间的密切联系,以及如何运用这两大领域的最新研究成果,探索和开发符号和数值混合计算算法和软件,使之兼备符号计算的完备化和数值计算的高效性.     

广义模糊熵及其诱导的区别度

广义模糊熵是模糊熵在广义模糊补意义下的推广,本文给出广义模糊熵的公理化定义 ,基于σ-广义模糊熵,讨论了广义模糊熵和区别度的相互诱导关系.     

基于促进学生认识发展的“物质的量浓度”教学设计研究——“高端备课”化学核心内容教学问题及其解决策略研究之一

以学生在物质的量浓度及相关内容学习过程中认识发展障碍点为切入点,分析了物质的量浓度概念和"配制一定物质的量浓度溶液"实验在发展学生对溶液组成的认识和形成定量认识方式方面的功能与价值,在此基础上进行"以促进学生认识发展为本"的教学设计,并与"以具体知识剖解为本"的教学设计方案进行了对比研究,通过问卷调查和学生访谈对教学效果进行检测。     

重氮树脂接枝罗丹明B聚合物对酸、碱的响应性

利用重氮树脂(DR)中N2+的光解特性,通过罗丹明(B(RhB))对重氮树脂的接枝反应,得到了染料功能化的接枝聚合物DR-g-RhB,并由傅里叶红外光谱、1H-NMR、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等分析方法确认了产物结构。结果表明DR-g-RhB具有良好的热稳定性,失重5%所对应的温度超过360°C。通过溶液涂敷法形成的薄膜在不同酸碱度溶液中的UV-Vis吸收光谱会随浸入时间产生规律性变化:在pH=7.0的水中,吸光值基本不随时间变化;而在pH=12.0的肼水溶液中,吸光值随时间先下降、再增加;但在酸中则持续增加,而且对盐酸(pH=2.0)的响应比对醋酸(pH=2.3)更灵敏。     

Half-Heusler合金NiFeSb和NiMnSb的磁性及电子结构的第一性原理研究

用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了half-Heusler合金NiFeSb和NiMnSb的晶体结构、磁性及电子结构。计算结果表明,磁性原子Fe和Mn在两种合金的总磁矩中贡献最大,在NiFeSb总磁矩中,Ni原子贡献比例接近在NiMnSb中的2倍,而Sb原子的贡献比例是在NiMnSb中的1/5;两种合金的自旋向上能带都具有明显的金属特征,而自旋向下能带有明显的差别;两种合金费米能级以下的总态密度(DOS)主要由Ni-3d 和Fe-3d（Mn-3d）态决定,费米能级以上主要由Fe-3d（Mn-3d）自旋向下部分决定。     

Theoretical investigation of the Gamow-Teller transition across N=40 shell

The Gamow-Teller transitions for pf shell nuclei with proton number less than 40 and neutron number larger than 40 were believed to be blocked, due to the full filling of the neutron orbit. However, recent experimental research shows that the Gamow-Teller transitions for these kinds of nuclei are not blocked. In this paper, we systematically calculate the GT transition of pf shell nuclei ⁷⁶Se in different truncations, and the results are compared with experimental results. It is shown that, due to correlations, the believed blocked GT transition occurs, and the shell model calculations reproduce the experimental GT strength. In addition, the electron capture rates in a stellar environment are calculated and discussed.     

前言

2010年10月19日至22日,第三届全国计算机数学学术会议在上海华东师范大学举行.来自中国科学院和全国各地高等院校共41个单位的150多名教师、研究生参加了本次学术会议.本次会议的主题包括数学机械化理论、算法和软件实现,符号与数值混合计算、可信