稀土发光配合物在水溶液中的组装及生物成像研究

稀土配合物具有较窄的f-f跃迁光谱带、较长的荧光寿命及较大的Stokes位移等独特的发光性质,同时其优异的顺磁性,赋予其在生物检测、疾病诊断及生物学活动研究中的重要应用价值。然而,稀土配合物大多水溶解性差,且荧光容易被环境中水分子O-H键的热振动淬灭等,极大地限制了其在水溶液及生物体系中的应用。近年来有研究表明,将稀土配合物组装成有序的二维或三维纳米材料,能够有效地促进其在水溶液及生物环境中的分散并提高或稳定其发光。综述了近年来稀土配合物在水溶液及生物环境中的自组装及生物成像等应用研究进展,并探讨了基于稀土配合物组装体的应用潜力和相应挑战,为进一步研究稀土配合物在水溶液中的组装行为及生物成像功能提供了理论基础。     

基于一组卡尔曼滤波器信息融合的故障诊断

为了能及时准确地诊断发动机的传感器和执行机构故障,文章提出了基于一组卡尔曼滤波器信息融合的方法进行故障诊断;首先根据传感器特性设计了一组滤波器用于传感器故障诊断、隔离,每个滤波器针对一个传感器进行设计;其次根据执行机构故障特性设计了一组卡尔曼滤波器进行执行机构偏差估计,从而对执行机构进行故障诊断、隔离;接着给出了传感器、执行机构信息融合的诊断方案;最后分别给传感器、执行机构添加故障进行方案验证,仿真结果得出在传感器或者执行机构任意部件出故障的情况下,该融合方法可以有效地诊断并隔离出有故障的传感器或者执行机构。     

新三氮唑并嘧啶型除草剂的合成及其与人血清白蛋白的相互作用

合成了一种新型除草剂3-(4-氯苯基)-5-[(3-氯苯基)-氨基]-6-[(3-三氟甲基苯氧基甲基)-氨基]-3,6-二氢-[1,2,3]三唑并[4,5-d]嘧啶-7-酮(TAPO),并对其进行了表征。在模拟生理(pH 7.4)条件下,采用紫外光谱、荧光光谱、圆二色谱法(CD)和傅里叶红外光谱研究了TAPO与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。结果表明:TAPO对HSA的内源荧光产生了有规律的猝灭,通过Stern-Volmer方程和紫外吸收光谱确定其猝灭过程主要为静态猝灭;由热力学公式计算出相关热力学参数ΔH,ΔS,ΔG的值分别为-100.92 KJ/mol,-234.35 J/(mol·K),-30.40KJ/mol,推断二者间的作用力主要为氢键和范德华力;根据Frster非辐射能量转移理论求得二者的结合距离r为4.02 nm(298 K)。同步荧光结果表明结合位点更接近于色氨酸残基;傅里叶红外光谱和曲线拟合数据显示,α-螺旋含量下降,β-转角结构和无规则卷曲结构上升;圆二色谱法进一步验证TAPO使HSA的二级结构发生了不可逆的变化。     

侧基含羟基的主链偶氮苯液晶共聚酯的合成及其光响应行为

以4,4’-双(6-羟基己氧基)联苯(BHHBP)、4,4’-双(6-羟基己氧基)偶氮苯(BHHAB)为液晶基元,利用苹果酸二乙酯(DM)和苯基丁二酸(PSA)采用无规共聚,合成了侧基含羟基的偶氮苯液晶共聚酯(Az-LCP).先在液晶态下拉伸取向,然后用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)交联制备单畴取向偶氮苯液晶交联网络.通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)测试,对合成的Az-LCP进行结构表征,通过示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、偏光光学显微镜(POM)等对其液晶相变行为进行表征,研究了偶氮苯含量、交联密度、薄膜厚度对其光致弯曲行为的影响.结果表明,偶氮苯含量10%,交联12 h的Az-LCP1具有最佳的光致弯曲回复行为.     

二次包覆法制备煤沥青基硅/碳复合物及其锂离子电池性能

本文采用市售纳米硅为硅源,以软化点低、得碳率高、价格便宜的煤沥青作为碳源,通过两步包覆法制备了煤沥青基硅/碳(Si/C/C)复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。 结果表明,所得复合物的粒径在300~350 nm间,Si纳米粒子被C包覆并相互连结成C-Si-C网络结构,其中Si含量为27%的硅/碳复合物(Si/C/C-27%)作为锂电池电极材料表现了良好的储锂性能。 在0.1 A/g的小电流密度下,Si/C/C-27%的放电比容量为1281 mA·h/g;在3 A/g的大电流密度下,其放电比容量仍能保持在582 mA·h/g,表现了良好的倍率性能。Si/C/C-27%在2 A/g的电流密度下经过100次的循环后其比容量保持率为76.61%,表现了良好的循环稳定性。 相比于煤沥青基碳的一次包覆所得的硅/碳复合材料(Si/C),Si/C/C有效提高了Si纳米粒子的导电性并抑制了其在嵌锂和脱锂过程中的体积膨胀。 本文提出的二次包覆的新方法为制备具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料提供了新的研究思路。     

双金属氮化物Co3W3N/CNTs纳米复合材料的制备及其室温常压氮还原性能

采用水热法并经氨气保护热处理制备了双过渡金属氮化物Co3W3N/CNTs复合材料,得到了价格低廉且拥有良好氮电化学还原性能(NRR)的催化剂。通过调节已经预氧化的CNTs与过渡金属氮化物前驱体CoWO4的比例以及氨气热处理温度,实现了Co3W3N在CNTs表面的均匀负载。扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)测试结果显示该电化学活性纳米微粒均匀地分散于CNTs表面,表明经预氧化的CNTs由于表面富集了较多的活性基团,有利于双过渡金属氮化物的分散生长。热处理后CNTs表面的Co3W3N微粒尺寸约为20 nm,相较于无载体的Co3W3N尺寸(100 nm)有明显减小。室温条件下,在N2饱和的0.01 mol·L^-1 H2SO4溶液中测试了该纳米复合材料在不同过电位下的NRR,该材料在-0.3 V(vs RHE)时的产氨率及法拉第效率分别可达12.73μg·h^-1·cm-2和13.59%,对比同样条件下,纯相Co3W3N的产氨率及法拉第效率仅为1.08μg·h^-1·cm^-2和1.76%。结果表明,通过水热反应和氨气保护热处理的Co3W3N/CNTs纳米复合材料具有良好的NRR性能。     

页岩气高效开采的可压裂度和射孔簇间距预测

页岩储层的可压裂性是影响页岩气产量的关键因素. 本文基于断裂力学理论, 以高围压下岩石层理弱面的剪切破坏为主要研究对象, 依据岩石抗拉强度和层理弱面抗剪强度的比值关系, 首先提出了可压裂度的概念, 给出了无量纲的定性曲线图, 涵盖了岩石脆性矿物质含量, 粘性主导和韧性主导裂缝尖端流体压强、射孔簇分布间距的综合地质与工程因素. 接着提出了一种新的表征高围压下页岩可压裂度的无量纲参数, 在保证达到充分解吸附的最小压裂间距前提下, 依据该参数可计算水平井压裂中的射孔簇间距, 可作为工程参考指标. 本文将断裂力学理论结合水力压裂高效开采页岩气工程, 具有力学理论意义和工程应用前景.      

不同细料含量土石混合料塑性行为离散元模拟

土石混合料是指由大粒径的块石和作为填充成分的细粒土组成的二元混合料, 其塑性行为与细料含量密切相关. 目前对细粒含量如何影响土石混合料塑性行为及其细观机制的研究尚不充分, 为此本文开展了不同细料含量土石混合料的二维离散元数值模拟, 基于二阶功失稳准则与细观力学理论, 探究了细料含量对石料骨架土石混合料失稳特性与非关联流动特性的影响, 并揭示了细料含量影响土石混合料塑性力学行为的细观机制. 研究结果表明, 细颗粒可通过限制集合体塑性变形从而起到促进集合体整体稳定的作用; 细颗粒控制颗粒集合体塑性变形的方向(即塑性势面法方向), 随着细料含量增大, 土石混合料的塑性势面法方向和屈服面法方向之间的夹角减小, 非关联流动性减弱, 材料分岔失稳区域变窄; 尽管加入到石颗粒中的部分细颗粒与石颗粒共同承担骨架作用, 但是细颗粒的加入不影响颗粒集合体的力学状态, 不改变材料屈服面法方向. 相关研究结果可为建立考虑细料含量的土石混合料弹塑性本构模型提供理论依据.      

矩形毛细微槽中三角形区域接触线特性的研究

利用CCD和宽视场体视显微镜相结合的技术,拍摄了矩形毛细微槽内液体工质在三角形区域的润湿图像,并进行了图像处理,研究结果表明:随着热流密度的增加,三角形区域内的三相接触线向微槽底角收缩,导致三相接触线的长度减小,液膜厚度减小;随着微槽深度的增加,三角形区域的接触线长度减小;随着微槽宽度和倾斜角度的增加,三角形区域内的接触线长度增加,液膜厚度增加.     

一维光子晶体缺陷模的偏振特性研究

利用周期结构的布洛赫定理推导了一维无限光子晶体缺陷模方程,研究了缺陷模的偏振特性,以及在不同入射角和缺陷层厚度下缺陷模位置的变化.利用传输矩阵方法对有限周期数光子晶体也进行了研究,分别对应一维无限光子晶体和有限周期数光子晶体给出了数值计算结果.通过比较这两者的数值结果得出了缺陷模随入射角和缺陷层厚度变化的一般规律.