水分子在均三嗪基g-C3N4上的吸附

气体分子与光催化剂之间的相互作用对于光催化反应的触发非常重要.对于TiO2,ZnO和WO3等传统金属氧化物光催化剂上的水分解反应而言,已有许多报道研究了水分子在它们表面的吸附行为.结果表明,水分子与催化剂表面的原子形成了O-H…O氢键.石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种具有可见光响应且化学性质稳定的光催化剂,对其进行修饰以增强其分解水产氢性能的研究非常多.本文通过密度泛函理论计算,全面研究了水分子在均三嗪(s-triazine)基g-C3N4上的吸附情况.首先构建了一系列初始吸附模型,考察了各种吸附位和水分子的朝向.通过比较分析计算得到的吸附能,确定了一种最优的吸附构型,即水分子以竖直的朝向吸附于褶皱的单层g-C3N4表面.水分子中的一个极性O-H键与g-C3N4中一个二配位富电子的氮原子结合形成了分子间的O-H…N氢键.其中,H原子与N原子的间距为1.92?,O-H键的键长由0.976?增至0.994?.进一步通过计算Mulliken电荷,态密度和静电势曲线分析了该吸附体系的电子性质.结果发现在分子间氢键的桥接作用下,g-C3N4上的电子转移至水分子,由此导致g-C3N4的费米能级降低,功函数由4.21 eV增至5.30 eV.在该吸附模型的基础上,考查了不同的吸附距离.当水分子与g-C3N4的间距设为1至4?时,几何优化后总是能得到相同的吸附构型,吸附能和氢键长度也十分相近.随后,通过改变吸附基底g-C3N4的大小和形状,验证了这种吸附构型具有很强的重复性.将2′2单层g-C3N4吸附基底替换为2′2多层g-C3N4(2至5层),3′3和4′4单层g-C3N4,以及具有不同管径的单壁g-C3N4纳米管后,水分子的吸附能随着体系原子数的增多而增大,但吸附模型的几何结构和电子性质基本不变,包括O-H…N氢键的形成和键长,以及电子转移和增大的功函数.另外还研究了非金属元素(P,O,S,Se,F,Cl和Br)掺杂对吸附能的影响.构建模型时,杂质原子以取代二配位氮原子的方式进行掺杂,水分子放置于杂质原子上方.结果显示,引入杂质原子后水分子的吸附能增大,在理论上从吸附的角度解释了元素掺杂增强g-C3N4分解水活性.总之,本文揭示了一种在分子间氢键的作用下,具有高取向性的水分子吸附的g-C3N4构型,这有助于g-C3N4基光催化剂上水分解过程的理解和优化设计.     

一维纳米材料Cs0.2WO3和W18O49长度与红外吸收关联性的Mie散射理论推导及实验验证

研究表明二元、三元钨基氧化物的红外吸收性能具有尺寸和形貌依赖性,但还没有普适性的物理学机理及计算方法。本工作基于Mie散射理论,推导了一维材料的长度与光吸收性能之间的关系,通过理论推导计算和实验验证,探究了纳米钨基氧化物的红外吸收性能与颗粒长度的关联性。首先,基于Mie散射理论的推演和计算,揭示了增加纳米Cs_(0.2)WO_3和W_(18)O_(49)材料长度可适度提高其近红外吸收性能的规律。其次,测试了合成的不同长度Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)O_(49)纳米线的红外吸收性能,结果与理论计算及模拟相吻合。其中在2 500～20 000 nm波长范围内Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)O_(49)纳米线随长度的变化趋势不同,Cs_(0.2)WO_3纳米棒的红外吸收性能随长度的增加而增加,而W_(18)O_(49)纳米线的红外吸收性能随长度的增加而减弱。Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)0O_9纳米线的光热效应均随长度的增加而增加,增幅分别达18.5%和12.7%,再次验证了长度效应。     

扩散过程中弱相干光场的退相干

研究了扩散过程中弱相干光场量子特性的演化.利用正规乘积、反正规乘积和Weyl编序算符内的积分技术,采用热纠缠态表象求解密度矩阵主方程,利用Kraus算符给出扩散过程中密度算符解的表达式,导出初态为弱相干态的量子态密度算符演化规律.讨论了扩散对光场压缩效应和反聚束效应的影响.结果表明:随着扩散过程的进行,弱相干场压缩深度和压缩范围均在减小;扩散初期光场呈反聚束效应,扩散时间大于一定值后反聚束效应消失.     

P(AMPS-co-DMAA)凝胶的制备及对Ag+吸附性能的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)为单体,通过水溶液聚合法制备P(AMPS-co-DMAA)凝胶。用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等对凝胶的结构进行表征。研究单体配比、交联剂用量、AgNO_3初始浓度对Ag~+吸附性能的影响,结果表明,当n(DMAA):n(AMPS)=4:1,交联剂用量为1.6%,AgNO_3浓度为0.03mol/L时,凝胶最大吸附容量为240mg/g。同时探讨凝胶的吸附动力学,结果表明,准二级动力学模型符合凝胶的吸附动力学,内扩散不是控制吸附过程的唯一步骤。     

存在偏振相关损失条件下偏振模色散的特点

偏振模色散和偏振相关损失的联合作用，会产生不规则的色散现象，这一点不能直接通过琼斯距阵本征分析法的运用进行描述。由此引出了对偏振模色散和偏振相关损失共存条件下的研究。通过对琼斯本征分析法进行修正，来分析存在偏振相关损失条件下偏振模色散的特征距阵，理论分析表明，由于偏振相关损失的影响，即使在忽略差分损耗频率相关性的条件下，偏振模色散的特征距阵也会产生根本性的变化。     

熔石英相位共轭镜无损工作状态分析

基于非线性光学耦合波方程组建立了聚焦泵浦条件下熔石英玻璃材料中SBS过程的物理模型并编制了相应的数值求解程序,研究了SBS介质内激光场的时空发展特征,从而试图揭示SBS介质的内在破坏机制并寻求相应的加固措施.通过数值模拟程序研究了焦点处激光功率密度以及SBS反射率与激光能量的依赖关系,发现SBS对介质内的激光场具有"限幅"作用,即在注入能量大幅度提升的情况下,内部的激光场强度只有较小的增加,这种机制使大能量的固体介质PCM成为可能.分析激光脉宽以及耦合透镜焦距等参数对SBS过程的影响发现,精细选择系统参数,在熔石英玻璃材料中有可能无损伤地实现高效的SBS过程.     

图像处理技术在低逸出功印刷型FED中的应用

采用低成本、大面积、低逸出功FED阴极材料及其阴极浆料,研制了大面积印刷式FED(样机),具有自主知识产权,在国内外属首创。介绍了低逸出功可印刷型场致发射显示系统的工作原理、数字视频图像的转换和处理、视频数据的传输、列灰度驱动和行驱动集成电路以及FPGA控制技术等。为了改善场致发射显示器的显示效果,通过理论分析和实际验证提出了亮度非均匀性校正、γ校正、自动功率控制等相应的解决方案。将图像处理技术应用到驱动电路中,改善了图像的亮度均匀性和灰度再现质量,降低了整机的功耗。首次将本技术应用于大屏幕低逸出功印刷型63.5cm(25英寸)VGA级彩色FED驱动系统中,研制出了能显示彩色视频图像的彩色FED显示器样机。亮度达400cd/m2、对比度为1000∶1,电路灰度等级为256级。     

衍射和干涉理论对Bessel光传输的描述

 采用衍射积分理论和干涉理论分别对轴棱锥产生的Bessel光的传输特性进行描述，并讨论了其适用条件和优缺点。数值模拟了光传输的3维强度分布，同时进行相关参数的实验测定。数值模拟和实验结果表明：在最大无衍射距离内，衍射理论能很好地描述Bessel光的轴上光强分布，当接近或超出最大无衍射距离时，干涉理论也能较好地描述Bessel 光的强度分布，实验结果和理论分析基本吻合。     

Cr^(3+)、Yb^(3+)共掺杂LaSc_(3)(BO_(3))_(4)近红外荧光粉的发光与器件性能EI北大核心CSCD

荧光粉转换型宽带发射近红外LED在食品检测、生物医药、安防监控等领域具有重要的应用价值。本工作介绍了一种具有宽带近红外发射的LaSc_(3)(BO_(3))_(4)∶Cr^(3+)(LSB∶Cr^(3+))荧光粉,在460 nm蓝光激发下,其发射覆盖650~1200 nm范围,半高宽达到170 nm。在此基础上,通过Yb 3+共掺,有效提升了其发光性能,其中发射峰半高宽拓宽到223 nm,最高发光量子产率由14%提升至35%,发光热稳定性也得到显著提高。基于荧光粉的发光量子产率、荧光寿命和发光热稳定性等数据分析,发现Yb^(3+)共掺杂对材料发光热稳定性的改善主要源于Cr^(3+)与Yb^(3+)之间的高效能量传递,并且Yb^(3+)在基质材料中表现出更好的热稳定性。最后,将LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉与蓝光LED芯片结合,制备成近红外LED器件,在60 mA驱动电流下,近红外输出功率达16 mW。以上结果表明,LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉是一种潜在的近红外LED用发光材料。     

Al2O3/PMMA交叠薄膜制备及OLED封装性能

可靠的薄膜封装对提高有机发光二极管(Organic light-emitting diode,OLED)器件寿命至关重要。本文采用原子层沉积实现了致密Al_2O_3薄膜的低温制备,并研究了喷墨打印PMMA墨水在Al_2O_3薄膜的均匀成膜以及Al_2O_3/PMMA交叠薄膜的水汽阻隔性能。实验结果表明,当打印分辨率为300 DPI时,PMMA墨水在Al_2O_3薄膜表面均匀成膜,Al_2O_3/PMMA交叠薄膜具有良好的水汽阻隔性能和光学透过率。钙膜电学测试结果显示,3对Al_2O_3/PMMA薄膜的水汽透过率低至8.34×10~(-5) g/(m~2·d),而光学透光率在可见光范围内高于95%,表现出良好的OLED器件薄膜封装性能。