具有高效析氧催化性能的铁基双元金属有机框架纳米棒研究

析氧反应(OER)是电解水制氢的关键步骤,开发高效、稳定、廉价的OER电催化剂是目前该领域的研究热点.碱性电解液中的OER电催化剂成分以Mn、Fe、Co、Ni等为主,其中单一组分的Fe基化合物催化活性不高,但碱性电解液中的痕量铁杂质极易掺入Ni、Co等非Fe基材料的结构中,极大影响其OER催化性能,即现有大部分非Fe基化合物无法回避Fe的影响.为探究Fe基多金属电催化剂的活性规律,本文以结构清晰、组分可控的Fe基金属有机框架材料为基底,通过掺入Mn、Co、Ni等元素构建双元金属化合物Fe2M-MIL-88B(M=Mn,Co,Ni),并围绕上述Fe基双金属电催化剂的构效关系展开研究.扫描电镜、透射电镜、X射线衍射光谱、红外光谱等表征结果表明,所制备的Fe基双金属材料均为具有MIL-88B构型的纳米棒,其特征三核金属簇Fe₃O中的一个铁原子被第二元金属所替代,从而形成相应的三核混合金属簇Fe₂MO.上述Fe基双金属催化剂的析氧催化活性顺序为:Fe2Ni>Fe₂Co>Fe₂Mn>Fe(0.1 M KOH电解液).其中,Fe₂Ni-MIL-88B电催化剂在10 mA cm^-2析氧电流对应的过电位仅需307 mV,明显低于OER基准电催化剂20 wt%Ir/C(376 mV).结合材料的元素组成、电化学活性比表面积(ECSA)及金属价态分析发现,第二元金属的引入会在不同程度上降低Fe的价态,其中Ni的影响程度最大,Co次之,Mn的影响最小.借助分子轨道理论对上述实验现象进行了解释.处于低自旋态的Ni²⁺与邻近桥氧O^2-之间存在电子排斥作用,因此部分电子将从Ni²⁺经O^2-转移至高自旋态的Fe³⁺,从而在Ni²⁺和Fe³⁺之间形成了较强的电子耦合作用.Co²⁺具有和Ni²⁺相似的构型,但影响稍小.而Mn²⁺和Fe³⁺同为高自旋态,对Fe³⁺的电子结构影响最小,导致活性改善程度最低.密度泛函理论计算得到的自旋态变化情况印证了上述推测.该系列Fe基双金属材料的催化性能主要受金属活性位点的电子结构影响,Fe与邻近金属间形成的电子耦合作用修饰了金属活性位点的电子结构,从而提高了材料的OER本征催化活性.     

原子H在Cu(100)(111)(110)上的吸附扩散研究

采用5-MP势方法,对原子氢在金属Cu的3个低指数面上的吸附特性,如吸附几何、吸附能、振动频率等以及吸附扩散势能面结构进行了比较系统的研究,计算结果显示低温低覆盖条件下,氢原子在Cu(110)表面上只存在赝式三重位和长桥位吸附态,没有短桥位吸附态,并且获得了实验和理论的支持.     

基于小波变换的二维红外相关光谱鉴别人参的生长年限

探讨了将小波变换处理方法应用到不同生长年限人参的二维红外相关光谱数据预处理中。结果表明： 经过小波变换处理后,可以有效提高二维红外相关光谱同步图的分辨率,增强谱图中的信号峰,提高谱图中重叠峰的分离度,还可提供新的信息,从而在很大程度上增强了二维红外相关光谱对复杂体系的分析鉴别能力。借助此方法,可以鉴别人参的生长年限。     

高能核物理实验国际合作研究近期代表性成果

高能核物理实验的主要物理目标是在极端高温度和能量密度条件下研究核物质新形态?夸克-胶子等离子体的产生及演化特性。深入揭示当前物质世界的深层次结构，以及强核力相互作用在高温、高密多粒子体系中的行为、特性。探寻在此极端条件下的新物理现象。本工作概述我国所参与的主要高能核物理实验国际合作研究项目及其物理目标。介绍我国在国际合作研究中所做出的近期代表性成果，以及我国在该领域研究中的新物理探究方面所取得的典型成就。并对高能核物理下一步的研究发展方向做出展望。     

Theoretical Study on Adsorption and Diffusion of N Atoms on Cu Low-index Surface

The adsorption and diffusion of N atoms on the three low-index Cu planes were studied using 5-parameter Morse potential (5-MP) method, and the best theory-experiment agreement was obtained. N atoms of Cu(100) surface sit on the fourfold hollow site with the vertical height of 0.018 nm closely coplanar with the topmost copper layer, and the four Cu-N bond lengths are 0.182 nm and the fifth Cu-N distance is 0.199 nm. For Cu(111) system, the existence of aberrant Cu(100) reconstructed structure is approved at higher coverage, and at low coverage the structure is almost an ideal Cu(111) surface structure. With respect to Cu(110) system, the N atoms are adsorbed at LB and H3 sites, not at SB site. The diffusion passage and diffusion barrier of adsorbed N atoms were also studied.     

有效利用信息技术探索数学教学的新模式

信息技术与学科教学的整合表现在另一方面 ,就是充分体现学生为主体 ,努力塑造学生良好的个性品质 .长期以来 ,数学教学中存在一个探讨的焦点 :“学生的数学能力 ,到底是教师教出来的 ,还是学生练出来的 ?”客观地说 ,知识是教师教的 ,能力是学生练的 .那么 ,在信息技术条件下 ,学生的学习方式到底会有什么改变 ?是一个值得探讨也很有潜力可挖的课题 .我们认为在当前条件下 ,除了保持在常规教学中一些好的学习方式外 ,还应充分利用信息技术的优势 ,改进传统的学习方式 ,提高学习质量 .在网络环境下 ,可提倡以下几种新型的学习模式 :1 知识…     

基于氧化铁颗粒与聚合物的纳米复合材料磁电容特性研究

对由Fe3O4纳米颗粒-聚二甲基硅烷(PDMS)聚合物材料所组成纳米复合材料磁电容特性进行了研究,提出了该复合材料的制备方法,并对其进行了表征、磁化特性测试以及零磁场环境下介电特性测试;分析了该复合材料的相对介电常数随环境磁场的变化关系以及具有不同含量、粒径纳米颗粒的复合材料磁电容特性差异.实验结果显示,该复合材料的相对介电常数随环境磁场的增大而增大,其变化曲线有一定的滞后特性;复合材料的相对介电常数变化量随材料中纳米颗粒粒径以及含量的增大而增大,但含有较大颗粒复合材料的相对介电常数变化曲线具有较大的滞后性.研究表明,该复合材料在环境磁场中能够产生磁电容效应,其相对介电常数随环境磁场的变化率、饱和值以及滞后性都会受到材料中包含的纳米颗粒的含量以及磁化特性(磁导率、饱和磁化强度、矫顽力)所影响.     

氮掺杂有序介孔碳负载超小尺寸铂纳米颗粒催化硝基苯类化合物选择加氢

氮掺杂有序介孔碳材料不仅具有高的比表面积、大的孔容和均一可调的孔径等优点,其骨架中丰富的氮原子还可以对材料的物理化学性质、配位金属电荷密度等进行调控,是一类优异的催化剂载体.本文利用软模板(嵌段共聚物F127为模板),以间氨基苯酚为碳源和氮前体,制备出较高含氮量(9.58 wt%)和比表面积(417 m2/g),以及规则孔径分布的介孔碳材料.结果表明,制备的材料具有三维立方相结构.以该碳材料作为载体,使用传统浸渍氢气还原的策略负载纳米铂颗粒.发现氮掺杂的载体能够有效控制金属纳米颗粒的尺寸,可实现超小尺寸Pt纳米颗粒的有效负载(1.0±0.5 nm),且纳米颗粒均匀分布于介孔碳材料的孔道中.相比而言,使用相同负载方法的情况下,以不掺氮的介孔碳材料为载体,纳米粒子的尺寸较难控制(4.4±1.7 nm)且会发生孔道外颗粒聚集的情况.研究表明,骨架中的氮原子与金属间弱的相互作用对纳米粒子有稳定作用.这对制备超小尺寸的金属纳米粒子催化剂具有一定的指导意义.此外,由于纳米粒子的尺寸将大大影响催化剂活性中心的暴露程度,进而影响催化剂活性.因此,我们以硝基苯类化合物的氢化反应来评价该催化剂的催化性能.在室温和1 MPa H2的温和条件下,氮掺杂的介孔碳负载催化剂表现出了优异的催化性能.反应0.5 h,对氯硝基苯可完全转化,且选择性高达99%.相比而言,商业化的Pt/C催化剂上反应的转化率和选择性分别为89%和90%.其它传统催化剂的比较,如Pt/SiO2,Pt/TiO2,同样表明,氮掺杂介孔碳负载的催化剂具有更优异的催化性能.在相同反应条件下,Pt/SiO2催化剂只能得到46%的转化率和93%的选择性,而Pt/TiO2催化剂虽然能够实现完全转化,但选择性也仅为91%.由此可见,氮掺杂的负载催化剂可大大提高反应活性和选择性,能有效抑制脱氯现象的发生.这种高的催化性能可能与催化剂的介孔结构、氮功能化载体以及超小尺寸的Pt纳米粒子的稳定有关.由于氮原子和介孔孔道的限域作用,氮掺杂介孔碳负载的催化剂也具有良好的催化稳定性,循环使用10次后,催化活性和选择性几乎没有下降.结果表明,循环使用后的催化剂金属粒子尺寸变化不大,进一步表明氮掺杂介孔碳载体对金属纳米颗粒的稳定作用.     

LiAl_5O_8∶Fe~(3+)发光粉的发光性能(英文)

Fe3+激活的铝酸锂是深红色发射的红色荧光粉,其发射的峰值波长为675nm,呈现出少有的纯正的深红色发光。本文对LiAl5O8:Fe3+荧光粉的基质组成和激活剂浓度进行了研究。结果表明:Fe3+掺杂LiAl5O8的激发光谱,在λem=673nm的波长监测下,有序相的激发光谱在284nm处有强吸收带,为Fe3+-O2-电荷迁移带;激发波长λex=254nm的有序相样品的发射波长峰值为673nm,并伴随一个在长波方向轻微不对称得,发射是属于4T1(4G)-6A1(6S)的跃迁。当原料Li2CO3与Al2O3的量的比为0.21时,样品的发光强度最好;样品的发光强度随激活剂Fe3+的浓度的增加而提高,当浓度达到0.5%时,发光强度达到最大值,超过0.5%时呈现出浓度猝灭效应。     

应用于三轴光纤陀螺中的双程后向ASE光源

根据三轴光纤陀螺的高精度需求,采用大功率高稳定性的高精度双程后向方案掺铒光纤光源。通过对ASE光源的理论分析建立数学模型,并根据所用掺铒光纤及泵浦光源的参数对光源进行谱型分析,确定光路方案。再以掺铒光纤和泵浦激光器的温度特性和补偿为研究重点,对掺铒光纤的长度和掺杂浓度以及泵浦功率和铒纤的匹配性进行试验,最终采用铒纤长度19 m,泵浦波长974.6 nm,泵浦功率140 m A,得到光源光功率为20 m W,平均波长变化量小于0.5′10~(-6)/℃,满足光纤陀螺对ASE光源的要求。