强磁场下NH4Cl水溶液结构的拉曼光谱研究

迄今为止,国内外存在很多关于强磁场处理对水溶液结构影响的争议,并且关于强磁场对无机盐水溶液结构的研究也相对较少。运用拉曼光谱法,测定了在外加强磁场1.8 T强度下,高纯水与质量分数分别为1%,5%,10%,20%和28%的NH₄Cl水溶液在不同磁化时间下的拉曼散射数据,为拉曼光谱法探究强磁场对水溶液结构的影响提供了一个新的可行方式,丰富了拉曼光谱的研究领域。由实验结果可知,随着磁化时间的增加,水分子中氢键的伸缩振动峰值逐渐升高,经过一定的磁化时间后可以达到饱和。高纯水与不同质量分数的NH₄Cl水溶液的饱和效应时间均不同。高纯水与质量分数为1%,5%,10%,20%和28%的NH₄Cl水溶液峰值饱和时间分别为150,120,120,100,80和80 min。随着NH₄Cl水溶液质量分数的增加,达到磁效应饱和的时间呈现减少的趋势。磁场移除后,测定高纯水与不同质量分数NH₄Cl水溶液的去磁记忆时间。高纯水与质量分数为1%,5%,10%,20%和28%的NH₄Cl水溶液的去磁记忆时间分别为30,40,50,60,80和80 min。随着NH₄Cl水溶液质量分数的增加,去磁记忆时间呈现增加的趋势。利用去卷积拟合的方法对磁化2 h后不同质量分数的NH₄Cl水溶液进行处理。由去卷积拟合结果可知,质量分数为20%的NH₄Cl水溶液比质量分数为10%的NH₄Cl水溶液增加了一个N-H峰,该信号峰随着NH₄Cl水溶液质量分数的增大逐渐增强。DDAA型氢键结构整体上随磁化时间增加而减少,磁化时间的增加对四面体水结构具有破坏作用。当达到饱和磁化时间后,DDAA型氢键不再发生变化。实验结果表明,通过拉曼光谱法可以得到1.8 T强磁场对NH₄Cl水溶液结构的影响规律,为外加强磁场条件下其他无机盐水溶液的研究提供了一定的理论基础。     

AlF3包覆对Li1.2Mn0.534Ni0.133Co0.133O2正极材料电化学性能的影响

通过共沉淀法制备锂离子电池富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.534Ni0.133Co0.133O2,并对其进行AlF3包覆。实验结果表明,通过AlF3包覆,材料的电化学性能得到明显提高。在0.2C下,包覆前材料的首次放电比容量为253 mAh.g-1,首次充放电效率仅为88.8%。经过AlF3包覆,材料的首次放电比容量提高到294 mAh.g-1,首次充放电效率高达96.4%。同样,在1.0C下循环50次,未包覆材料的放电比容量由225 mAh.g-1降到185 mAh.g-1,容量保持率仅为82.2%。经过AlF3包覆,材料的放电比容量由230mAh.g-1仅降为222 mAh.g-1,容量保持率高达96.5%。     

基于光谱分析探讨磷酸与焦磷酸改性生物炭的磷素形态

通过磷酸（H₃PO₄）和焦磷酸（H₄P₂O₇）对生物炭改性能够使其更适于农业应用。探明H₃PO₄和H₄P₂O₇改性生物炭的P赋存形态与结合方式，将有助于揭示其表面P的生物有效性。以麦秆生物炭（WBC）与棉秆生物炭（CBC）为原料，分别通过H₃PO₄和H₄P₂O₇制备了H₃PO₄改性生物炭（P-WBC和P-CBC）和H₄P₂O₇改性生物炭（PA-WBC和PA-CBC）。利用拉曼光谱（Raman）与扫描电镜能谱（SEM-EDS）对改性生物炭结构与P分布变化进行表征，采用傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）探究改性生物炭表面P结合方式，并结合Hedley磷分级方法与可见分光光度法，定量分析改性前后生物炭中P形态及含量变化。结果表明，H₃PO₄和H₄P₂O₇改性后生物炭I_G/I_D值增大，石墨化结构增强，形成了含P颗粒状结构。H₃PO₄和H₄P₂O₇改性促进了生物炭表面羧基（—COOH）、P—O—P和P—H等酸性官能团与含P基团的形成，且H₃PO₄改性生物炭和H₄P₂O₇改性生物炭表面官能团种类相似。XPS结果显示，与WBC和CBC相比，改性处理中的O(1s)峰相对含量显著增加了13.15%~32.44%，P(2s)峰相对含量显著增加了18.54%~27.02%（p<0.05）。反褶积分峰将P(2s)与O(1s)分为C—P—O，C—O—P，OPO，CO与（或）PO，C—O—C与（或）P—O—C和P—O—P六类。较H₃PO₄改性而言，H₄P₂O₇改性能够促进更多C—O—P，OPO，C—O—C与（或）P—O—C和P—O—P键的形成。改性也使得生物炭中总P含量显著增加，且PA-WBC和PA-CBC中P含量显著高于P-WBC和P-CBC。与WBC和CBC相比，改性处理中活性P含量显著提高2.36~14.77 g·kg-1，稳定态P含量显著降低0.06~0.17 g·kg-1（p<0.05）。与P-WBC和P-CBC相比，PA-WBC和PA-CBC的活性P、中等活性P分别显著增加了5.27~15.66和0.53~0.64 g·kg-1, 稳定态P含量减少了0.03~0.34 g·kg-1（p<0.05）。H₃PO₄和H₄P₂O₇改性改变了P在生物炭表面的结合方式，同时增加了P的活性。H₃PO₄和H₄P₂O₇改性生物炭间，不同形态P含量和结合方式的差异对进一步探究P的生物有效性具有重要意义。     

时域脉冲平衡零拍探测器的高精度自动平衡

时域脉冲平衡零拍探测器能够直接对光场量子态的正交分量进行测量, 是连续变量量子密钥分发系统的核心测量器件, 其测量精度与密钥分发系统的额外噪声及安全密钥速率密切相关. 本文理论分析了探测器双臂不平衡对测量精度的影响, 实验设计并研制了双臂可精确自动平衡的时域脉冲平衡零拍探测器. 通过高精度控制探测器一臂的光纤圆环曲率半径, 实现了光纤内部光场强度的精密衰减, 进而获得了探测器的精确自动平衡. 实验测试结果表明时域平衡零拍探测器双臂具有10^-5以上的平衡精度, 能够长时间稳定运行, 有效避免了探测器的输出电压进入非线性区或饱和区. 该探测装置可应用于连续变量量子密钥分发系统, 有效降低由于量子态信号探测过程引入的额外噪声, 提高系统的长期稳定性.     

多酸基深度加氢脱硫催化剂的原位表征和反应性能

采用浸渍法合成了镍盐复合的磷钨酸(HPW)/纳米晶HZSM-5固体酸催化剂,其在催化裂化(FCC)汽油加氢改质反应中显示出了良好地深度加氢脱硫活性。 原位电子自旋共振和原位吡啶吸附红外光谱表征手段的研究结果表明,纳米晶HZSM-5沸石上Ni(Ⅱ)结合3电子还原态的HPW(Ⅲ)是FCC汽油深度加氢脱硫反应的活性中心。 探讨了多酸基催化剂在FCC汽油深度加氢脱硫反应中活性改善的原因。     

甲醇脱水制二甲醚的杂多酸/纳米HZSM-5复合固体酸催化剂

开发低温、高活性和良好稳定性的催化剂成为甲醇气相脱水制二甲醚乃至合成气一步法制二甲醚反应的核心.在氧化铝挤条成型的纳米HZSM-5沸石上负载Keggin结构12-磷钨酸制备了复合固体酸催化剂, 通过FT-IR、UV-Raman、³¹P MAS-NMR和XRD对所制备的样品进行表征. 以甲醇气相脱水制二甲醚为探针反应的研究结果表明, 在选定的操作条件下连续运转超过300 h, 甲醇摩尔转化率大于87%(理论转化率90.9%), 二甲醚摩尔选择性高于99.0%, 是目前该反应非常有效的催化剂之一.