离子交换法处理曝气后氯化亚铜的废水研究

通过预曝气的方法,氯化亚铜废水溶液中Cu(Ⅰ)被氧化为Cu(Ⅱ),并能简化氯化亚铜废水溶液的粒子结构,分别采用201×7 OH-型强碱性阴离子树脂和732 Na型强酸性阳离子树脂处理曝气后的氯化亚铜废水,进行了曝气时间、pH值和温度等因素对废水处理效果的研究,得到最佳的处理废水条件。曝气180 min后,在温度60 ℃,V溶液/V树脂=2/1,阳离子交换反应15 min时,可使废水溶液中铜粒子浓度达到国家废水一级排放标准。     

金纳米粒子组装体系中偶联单分子层膜结构的SERS光谱表征与分析

通过分子自组装方法制备4,4′-二硫联吡啶(PySSPy)单分子膜修饰的金电极. 利用所形成的对巯基吡啶自组装单分子膜(SAMs)作为偶联层进行金纳米粒子有序膜的组装. 对该纳米粒子组装体系进行Raman光谱测定, 得到了具有良好信噪比的对巯基吡啶单分子膜的表面增强拉曼散射(SERS)光谱. 在此基础上, 进一步采用电化学现场SERS光谱技术研究了该纳米粒子组装体系的SERS光谱随电位变化的规律. 在该体系稳定的电位范围内表征对巯基吡啶单分子膜的特征谱峰1011与1093 cm^-1、1575与1610 cm^-1以及1206与1215 cm^-1这三对谱峰其强度随着所施加电位的改变呈现出明显的规律性. 分析表明, 偶联单分子层中吡啶环芳香性随着所施加电位的改变而有规律地变化是SERS光谱特征改变的内在原因.     

基于氮掺杂碳载铁复合物的锌空电池氧阴极催化剂

迫在眉睫的环境和能源问题推动人类探索可行、可靠和可再生的能源技术.锌-空气电池和氢氧燃料电池等器件显示出高能量转换效率,但是仍有许多难题有待克服,例如阴极侧上缓慢的氧还原反应(ORR),以及高昂的成本极大地限制了铂基催化剂在商业上的广泛应用.因此,开发高性能的廉价ORR催化剂具有重要意义.过渡金属碳氮化合物(M-N-C, M=Co, Fe等)成为最有希望替代铂基催化剂的一类材料, M-N-C催化剂可以通过直接热解含有过渡金属、氮和碳物种的前驱体合成.然而热解时金属原子易团聚,多孔结构不能被有效地控制,导致相对较差的催化活性.目前, MOF衍生的催化剂在能源转化和储存技术中得到了广泛的关注,其具有丰富的氮含量、高比表面积和可调的孔道结构等特点.本文报道了一种简便可靠可控的合成铁氮共掺杂碳十二面体纳米结构催化剂的方法,并作为阴极电催化剂用于锌空气电池中,测试结果证实,合成的铁氮共掺杂的纳米碳具有与铂基材料相当的活性和更加优异的稳定性.表面吸附了的邻菲罗啉铁的ZIF-8在碳化过程中,氮基团能够结合铁形成Fe Nx结构单元,因此可得到铁氮共掺杂的电催化剂.粉末X射线衍射,扫描电镜证实ZIF-8的成功合成.经过热解得到的催化剂中Fe Nx或Fe Cx衍射峰较弱,表明样品中铁含量较低,存在部分无定型铁.通过拉曼光谱分析发现,引入的邻菲罗啉在热解过程中诱导了缺陷的形成,所以Fe-NCDNA-0的ID/IG比值明显高于NC.同时ID/IG随着铁含量的增加而减少,这是因为铁可以诱导石墨化,诱导效应随着铁含量的增加而增加.分析氮气吸附-脱附等温线得出,引入邻菲罗啉之后,比表面积增加;而铁的引入因其占据了微孔结构,导致比表面积下降.同时电镜证实Fe-NCDNA-2具有较大的形貌扭曲,使得该材料具有较大的比表面积.系统的电化学研究表明,氮掺杂有利于增强ORR活性,在引入铁之后形成高效的活性中心会进一步提高催化性能.因此, Fe-NCDNA-2在碱性条件下表现出优异的ORR性能.线性扫描伏安法曲线表明,铁氮共掺杂的材料表现出与Pt/C相似的性能,其中Fe-NCDNA-2的半波电位(E1/2)为0.863 V,比商业Pt/C的电位更正(E1/2=0.841 V).同时, Fe-NCDNA-2具有更加优异的稳定性,测试30000 s后的电流保持率为80%(Pt/C:64%).在中性介质中,合成的材料也展示了较高的ORR活性.Fe-NCDNA-2的E1/2=0.715 V,催化30000 s后电流保持率77%,均优于商业Pt/C催化剂.组装的锌空气电池进一步验证其作为氧还原催化剂实际应用的可行性.相比于以Pt/C为催化剂做空气阴极的电池,以Fe-NCDNA-2组装的电池表现出更高的开路电压,更高的功率密度(184 m Wcm^-2),以及更加优异的充放电循环稳定性.该工作也有利于启发研究人员探索类似的氮掺杂过渡金属碳材料在各种催化上的应用.     

强直流场介质表面次级电子倍增效应的数值模拟研究

通过粒子模拟方法,实现了强直流场下介质表面击穿过程中次级电子倍增效应的数值模拟.具体研究了强直流场场强、介质表面光滑度和次级电子产生率等对次级电子倍增的影响,以及倾斜直流场和外加磁场对次级电子倍增的抑制.结果表明,选择次级电子产生率较低的介质材料和倾斜强直流场可以有效降低次级电子倍增效应的强度,而外加磁场必须超过一定值时才可以有效降低次级电子倍增强度. 关键词： 次级电子倍增 强直流场 介质表面击穿 数值模拟     

基于拓扑切换的异构多智能体系统协同输出调节

针对拓扑切换下的异构多智能体输出调节系统,考虑当系统中部分智能体无法获取到外部系统控制状态,且系统的拓扑图随时间变换的问题,设计了一种基于分布式输出反馈状态观测器的切换控制器,给出了拓扑切换下多智能体输出调节问题可解的充分条件,该条件与控制参数和通讯拓扑有关.基于图论和矩阵分析的方法,设计了李雅普诺夫函数,并证明了系统的镇定性.最后给出了系统的Matlab仿真实验,研究结果表明,在拓扑切换条件下多智能体的输出渐近跟踪并收敛到外部系统,所设计的控制器能解决动态切换下输出反馈输出调节问题.     

4-(邻甲基苯氨基重氮基)-4''-硝基偶氮苯的合成及其与汞(Ⅱ)的显色反应

合成了一种新三氮烯试剂4-(邻甲基苯氨基重氮基)-4'-硝基偶氮苯(OMADNA), 并研究了其物化性质及与Hg(Ⅱ) 的显色反应. 结果表明, 在乳化剂OP存在下, 在pH 10.2的Na2B4O7-NaOH缓冲介质中, Hg(Ⅱ)与该试剂形成稳定的桔红色络合物, 最大吸收波长位于570 nm, 表观摩尔吸光系数为1.42×105 L·mol-1·cm-1, Hg(Ⅱ)的质量浓度在0～0.9 μg/mL范围内服从比耳定律. 所拟方法用于环境水样中微量Hg(Ⅱ)的直接测定, 结果与双硫腙法一致.     

Sc12Co和Sc12Ni团簇的几何结构、磁性和光谱特性的理论研究

基于密度泛函理论和卡利普索结构预测方法,在B3PW91/LanL2DZ水平下,系统研究了Sc₁₃,Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇的几何结构、磁性和光谱特性.结果表明,Sc₁₃基态拥有高对称性的二十面体I_h点群对称结构,Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇基态结构是分别以Co和Ni为中心的畸变二十面体结构.基于上述基态结构,电荷转移分析发现电荷从Sc原子向Ni或Co原子转移.磁性分析表明Sc₁₃团簇的高磁性主要源于Sc—Sc之间的铁磁性耦合和较大的自旋劈裂.对于Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇,Sc—Ni和Sc—Co各原子之间的反铁磁性耦合、较小的自旋劈裂及原子间的电荷转移量是磁性偏低的原因.而且,总磁矩主要来源于Sc-3d轨道上的自旋磁矩贡献,4s和4p轨道上的自旋磁矩贡献非常小.最后,研究发现Sc₁₂Co和Sc₁₂Ni团簇的红外和拉...     

多样化高分子专业大综合实验改革探索研究

论述了高分子专业大综合实验的现状和存在的问题,以及多样化高分子专业大综合实验改革的必要性和重要性。结合本校该专业实际情况,设计并实施了一例多样化高分子专业大综合实验。案例实施结果表明,多样化高分子专业大综合实验让学生在比较中理解多种不同的高分子材料及其加工工艺,以及弹性体、填料对不同聚合物多种性能的影响规律。同时,掌握了多种高端科研仪器设备的原理及其使用方法。本改革方案更加全面地强化了学生对各种理论知识的理解,进一步提高了学生的动手能力、科学研究能力和解决问题的能力,为后续的毕业环节和工作奠定了坚实的理论和实践基础。此外,根据本文理念和实施案例,以及不同学校该专业的特色和实验课时对高分子专业大综合实验进行多样化改革,在培养优质高分子专业本科毕业生的同时,可形成各学校特色鲜明的高分子专业大综合实验课程。     

重视多重表征 促进概念理解——“绝对值”概念的教学设计与思考

数学表征分为符号、言语、图像和体验等四类,基于多重表征理论对“绝对值”概念进行教学设计,逐步实现从具象到抽象的表征过程,准确理解绝对值概念的本质,促进学生对数学概念的理解.     

MIL-101/P25复合材料的制备及光催化性能

本文采用水热法,将MIL-101负载到预处理过的P25表面,制得MIL-101/P25复合光催化材料,通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FTIR）、低温N₂物理吸附-脱附（BET）、热重（TG）、场发射透射电镜（FETEM）和光致发光光谱（PL）等对催化剂进行结构表征,同时考察MIL-101及复合材料的稳定性,并且提出协同因子指标来定量评价复合带来的协同效应。结果表明MIL-101呈片状,与P₂₅部分结合。复合后,MIL-101的稳定性得到提高。在适当的配比下,复合具有协同效应,当Cr（NO₃）₃·9H₂O与P25的物质的量之比为1：1时,复合材料对罗丹明B的可见光催化活性最高,协同因子达到1.64。复合材料对无色有机污染物水杨酸同样表现出良好的光催化效果。