智能蜂窝状有序多孔薄膜：体系构建、响应性能及应用探索

蜂窝状有序多孔膜是一种典型的具有微、纳米尺寸的图案化高分子薄膜材料,在超疏水表面、光电材料、组织工程、生物医学、传感器等领域都具有良好的应用前景。表面形貌或性质具有可逆刺激响应特性的智能型多孔膜不仅拥有常规多孔膜的性能,而且还拥有独特的"开-关"功能,因此受到广泛关注。本文回顾了智能有序多孔膜近年的研究进展,重点对其体系构建、响应方式、机理、性能和相关应用进行了归纳与分析,评述了不同刺激响应多孔膜的特点及优劣势,探讨了智能多孔膜的优化设计及提高响应性能等问题,指出了目前面临的挑战,并展望了未来的发展方向。     

参外联合激励下的簇发振荡及其机理

当周期激励频率远小于系统固有频率时，会存在快慢耦合效应，与单项激励不同，参外联合激励不仅会导致快子系统平衡曲线和分岔行为的复杂化，也会产生一些特殊的非线性现象，为此，本文以两耦合Hodgkin-Huxley细胞模型为例，引入周期参外联合激励，探讨在频域不同尺度耦合时该系统的簇发振荡的特点及其分岔机制．通过建立相应的快慢子系统，得到慢变参数变化下的快子系统的各种分岔模式以及相应的分岔行为，结合转换相图，揭示耦合系统随激励幅值变化时的动力学行为及其机理．研究表明，在激励幅值较小时，系统表现为概周期振荡，两频率分别近似于快子系统平衡曲线由Hopf分岔引起的两稳定极限环的振荡频率．概周期解随激励幅值的增加进入簇发振荡，导致这些簇发振荡的主要原因是在慢变参数变化的部分区间内，存在唯一稳定的平衡曲线，使得系统的轨迹逐渐趋向该平衡曲线，产生沉寂态，并随着慢变参数的变化，由分岔进入激发态．同时，快子系统中参与簇发振荡的稳定吸引子随激励幅值的变化也会不同，导致不同形式的簇发振荡．另外，与单项激励下的情形不同，联合激励时快子系统的部分稳定吸引子掩埋在其它稳定吸引子内，从而失去对簇发振荡的影响．     

埋藏哈密翼龙化石的雅丹风化的光谱分析——以大海道2号水源地雅丹为例

新疆哈密地区翼龙化石具有极高的科学研究价值。哈密翼龙动物群主要埋藏在早白垩世湖相地层形成的雅丹中，富集在风暴沉积层。化石一旦暴露地表，就会发生不同程度的自然风化破碎，尤其是见水或受潮后风化更为严重。哈密大海道2号水源地附近的雅丹底部由于地下水和间歇性地表水的作用，发生了严重的盐碱析出导致的强烈风化现象，造成雅丹下部剥落侵蚀和上层雅丹重力坍塌，从下到上不同地层的风化程度差异较大，底部地层的风化最为剧烈。对大海道雅丹地层剖面取样，利用多种分析方法确定每一层的岩性和可溶盐种类，从微观上揭示雅丹风化的机理。偏光显微观察和X射线衍射（XRD）结果显示每一层都含有石英、长石、方解石和粘土矿物，矿物组成无较大差异，但粘土含量差别较大。精确的可溶盐种类鉴别方法，包括离子色谱（IC）确定出样品中可溶盐离子含量及种类，拉曼光谱（Raman）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴别出样品中的硝酸盐和硫酸盐，扫描电子显微镜能谱仪（SEM-EDS）鉴别出氯盐、硝酸盐和硫酸盐。结果显示雅丹各风化层中最底层可溶盐主要是NaCl和Na₂SO₄，第二层是NaCl和CaCl₂，第三层是NaCl，盐种类/含量的差别是此处雅丹从下到上发生不同风化现象的重要原因。结合大海道雅丹所处的气候地理环境（极干旱高盐碱地区、水源地附近），探讨水盐活动规律并关联风化表现，分析该处雅丹风化原因，内因是每层沉积岩的岩性不同，外因是水和盐（NaCl，Na₂SO₄，CaCl₂）的共同作用下，强烈的水盐活动造成了埋藏有哈密翼龙化石的雅丹严重化学风化。这一风化机理也可很好地解释哈密翼龙化石及其围岩层受潮后的强烈风化破碎现象。     

黄绿色葡萄石的矿物学特征及谱学研究

葡萄石可以以板状、片状、葡萄状、肾状、放射状或块状集合体的形式产出,因其美丽的外观和特殊的晶体结构,近年来受到了学者的广泛关注。本文通过电子探针、粉晶X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、显微拉曼光谱仪、紫外可见分光光度计等仪器对黄绿色葡萄石的成分、结构及谱学特征进行了分析与探讨。葡萄石的主要致色元素为Fe,且Fe³⁺经常取代Al³⁺占据八面体配位,Fe²⁺经常取代Ca²⁺存在于空隙中。电子探针数据表明:Fe与Al的含量变化整体呈现负相关关系,Fe与Ca的含量变化也整体呈现负相关关系,Fe含量相对较高的样品其黄绿色调加深。XRD图谱和拉曼光谱的结果表明:在葡萄石中绿帘石以包裹体的形式存在。红外光谱和拉曼光谱表明葡萄石中存在硅氧四面体和铝氧八面体两种架构,紫外可见吸收光谱揭示了葡萄石的致色机理。本文对葡萄石的矿物学特征及谱学特征进行系统分析,为后续葡萄石的进一步研究提供思路与实验数据。     

纳米银改性树脂基托机械性能的初步研究

采用磁控溅射技术在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂基托表面沉积一层纳米银(Ag NPs)涂层.研究了纳米银改性PMMA树脂基托的机械性能,为改性材料的临床应用提供理论基础.根据国际标准ISO2409:2007描述的划格法对涂层与基底的附着力强度进行测试,各组试件的接触角采用静态液滴法测量,三点弯曲法检测试件的弯曲强度.结果显示,各组涂层与PMMA基底材料结合良好,各组试件的表面润湿性变化不大,其中PMMA-Ag NPs80s组疏水性略有提高,各组试件的弯曲强度均符合国家标准.     

回火温度对晶界添加烧结钕铁硼磁体结构演变及磁性提升机理的影响EI北大核心CSCD

采用晶界添加的方法制备了添加Tb65Cu35的烧结Nd-Fe-B磁体,研究了回火温度对晶界添加磁体微结构演变规律及磁性能的影响,并对其性能提升机制进行了分析。结果表明：经910℃一级回火2 h,460℃二级回火2 h的磁体性能最佳,获得了Br=14.14 k Gs,Hcj=12.31 k Oe,(BH)max=47.89 MGOe的磁性能,回火后的磁体的矫顽力从10.21 k Oe提升到12.31 k Oe,增加了约20%,剩磁基本保持不变。矫顽力的提升主要归因于硬磁的(Nd,Tb)-Fe-B壳层以及连续晶界层的形成。通过一阶反转曲线(FORC)对不同回火条件下样品的磁化反转过程进行了分析,可以发现最差回火态晶界添加磁体中有两个峰,然而,最佳回火态的晶界添加磁体只有一个明显的峰,表现出明显的相互作用的单畴晶粒特性,表明最佳回火态磁体内核壳之间具有强的耦合相互作用。     

H2S在B16N16及M@B16N16(M=K,Na,Cl,F)纳米笼催化剂上的分解机理研究

采用密度泛函理论研究了B₁₆N₁₆及M@B₁₆N₁₆(M=K,Na, Cl, F)纳米笼催化剂的稳定性及H₂S在催化剂上的分解机理.结果表明,Na和F掺杂有利于提高B₁₆N₁₆稳定性,而K和Cl掺杂则降低了B₁₆N₁₆的稳定性.H₂S在催化剂上的降解按H₂S→HS+H→S+H₂方式进行,第二步为反应的速率控制步.动力学研究表明H₂S在B₁₆N₁₆笼上第一步分解的活化能为0.60eV,第二步分解的活化能为2.01eV. Na和K的掺入对H₂S降解有利,而F和Cl的掺入则对H₂S降解不利.特别是Na@B₁₆N₁₆纳米笼不但展现出良好的稳定性,而且能将速控步能垒从2.01降低至1....     

介孔结构CeO2对丙酮的敏感响应研究

采用水热法一步合成制备了一种多面体介孔结构CeO₂,并用于有机挥发性气体的检测。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察形貌、尺寸和结构,X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)分析其晶体结构和化学成分,利用全自动气体吸附分析仪分析其孔径大小。结果表明：制备的CeO₂为多面体介孔结构,孔隙主要孔径小于4 nm。CeO₂传感器在240℃时响应最佳,对100 cm³/m³甲醇、甲醛、乙醇、乙醚、丙酮、乙二醇和二甲苯等气体的检测中,丙酮气体的响应值最高为550%,其对应的响应和恢复时间分别为16 s和4 s。该传感器在60 d内具有较高的稳定性,相对标准偏差值(RSD)为2.0%。     

钾改性氧化铝基羰基硫水解催化剂及其失活机理

天然气、油田伴生气、高炉煤气等化工生产过程中伴生COS气体,不仅会腐蚀管道和毒害催化剂,还会严重污染环境并危害人类健康。COS催化水解反应可在温和条件下高效的将COS脱除,是最具应用前景的COS脱除技术之一。碱金属元素因其具有独特的电子供体性质、表面碱性和静电吸附等特性,常被用作助催化剂以提高Al₂O₃的COS催化水解性能。近年来,以钾为助剂改性的Al₂O₃催化剂(K₂CO₃/Al₂O₃)在COS催化水解反应中得到广泛的应用,但由于负载在Al₂O₃上的K物种的组成复杂,目前研究者对K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解机理的理解仍存在一定的困惑和争议。本论文通过湿法浸渍法合成出一系列钾盐和钠盐改性的Al₂O₃催化剂,并利用各类先进的表征技术对这些催化剂进行分析。活性测试表明,以K₂CO₃、K₂C₂O₄、NaHCO₃、Na₂CO₃和NaC₂O₄改性Al₂O₃催化剂均有助于COS的水解。其中K₂CO₃/Al₂O₃拥有最佳的COS水解性能,连续运行20 h后其COS转化率仍高于~93%,远远优于未改性的Al₂O₃ (~58%)。我们利用原位红外光谱和X射线光电子能谱探明了反应过程中催化剂的化学结构特征,阐明了H₂O分子在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解作用机制。原位红外表明COS在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解过程中形成了硫代碳酸氢盐中间产物。X射线光电子能谱表征证明催化剂的失活主要是因为催化剂表面积累了硫酸盐和单质硫。此外,我们还研究了水蒸气含量对COS水解性能的影响,研究发现,由于H₂O和COS分子在催化剂表面存在竞争吸附,过量的H₂O会引起催化活性的下降。上述研究表明,K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解性能的提高主要是形成了HO-Al-O-K界面活性位。更为重要的是,所制备的催化剂都是在模拟工业工况条件下进行的,这为后续的工业应用提供了宝贵理论指导。本工作为理解助剂钾在Al₂O₃催化剂上COS水解活性的增强提供了新的见解,这为未来设计稳定高效的COS水解催化剂打开了新的发展方向。