GEANT4和FLUKA计算256 MeV质子诱发散裂中子能谱

散裂反应产生的中子能谱等数据是ADS系统设计中的关键参数。由于涉及到的能量范围大、反应道复杂,目前没有完善的评价核数据库可供使用,需要使用合适的核理论模型来进行计算。CiADS （Chinainitiative Accelerator Driven System）即将开始建设,在第一阶段将使用能量约为250 MeV的质子束。利用FLUKA及GEANT4中的BERT_HP、BIC_HP和INCLXX_HP等物理模型列表分别计算了256 MeV质子轰击薄的铝、铁、铅和铀靶后,在7.5°,30°,60°和150°等方向出射的中子双微分截面及轰击厚的铝、铁和铀靶后,在30°,60°,120°和150°等方向出射的中子双微分产额,并与已有的实验数据进行对比。结果表明,FLUKA和INCLXX_HP的计算结果整体上能够更好地符合实验数据。BIC_HP计算的薄靶结果,除铝靶的150°和铅靶的30°外,在5~30 MeV能量范围内要明显高于实验结果,能够达到实验结果的2倍以上。BIC_HP计算的厚铀靶结果在30°和60°方向的5~30 MeV能量范围内要比实验结果高出70%以上,在120°和150°方向的5 MeV以上要高于实验结果的2倍。BERT_HP计算的7.5°和30°方向上铝、铁和铅靶结果在20s100 MeV要比实验结果低40%以上,计算的铀靶结果在20 MeV以下能够达到实验结果的2倍以上。Neutron spectra produced through spallation reaction are key parameters in the design of Accelerator Driven Subcritical Systems. Since the energy span is large and reaction channels are complicated, no complete evaluated nuclear data library is ready for use. Suitable theoretical models are required to calculate the data. The CiADS (China initiative Accelerator Driven System) is going to be constructed in China. At the first stage, the adopted proton energy is about 250 MeV. FLUKA and GEANT4 are used to calculate the double differential cross sections at 7.5°, 30°, 60° and 150° induced by 256 MeV protons bombarding on thin aluminum, iron, lead and uranium targets, respectively. The double differential neutron yields at 30°, 60°, 120° and 150° are also calculated for 256 MeV protons bombarding on thick aluminum, iron and uranium targets, respectively. Three model lists INCLXX_HP, BIC_HP and BERT_HP implemented in GEANT4 are used separately. The calculation results are compared with corresponding experimental data. It is shown that results calculated with FLUKA and INCLXX_HP in GEANT4 fit the corresponding experimental data much better. The calculation results with BIC_HP overestimate the experimental data for thin targets in 5~30 MeV for more than 100%, except for aluminum at 150° and lead at 30°. For uranium target, the results calculated with BIC_HP is greater than the experimental results by more than 70% in the energy range 5~30 MeV at 30° and 60° and by more than 100% in the energy range above 5 MeV at 120° and 150°. In 20~100 MeV for aluminum, iron and lead targets, calculation results at 7.5° and 30° with BERT_HP underestimate the experimental data by more than 40%. And for uranium target, the experimental data up to 20 MeV are overestimated by more than 100%.     

介质阻挡放电等离子体脱除氮氧化物的发射光谱研究

在大气压下, NO/N2体系中, 利用发射光谱技术对50 Hz和5 kHz交流介质阻挡放电等离子体在200～900 nm范围内进行了诊断. 在632、674.5、715.5和742 nm等处测得了N原子的谱线. 利用化学发光法NOx分析仪, 模块式红外吸收气体分析检测仪, 大气压下直连质谱多种检测手段对放电前后的稳定物种进行了分析, 观察到O2的生成. 初步讨论了无氧条件下介质阻挡放电等离子体中NO脱除的反应机制.     

对甲苯磺酸/活性炭/双氧水体系选择氧化苯乙烯生成苯甲醛(英文)

以双氧水为氧化剂,研究了对甲苯磺酸和活性炭体系选择氧化苯乙烯生成苯甲醛反应性能。考察了反应时间、温度、催化剂用量、苯乙烯和双氧水摩尔比等对苯乙烯选择氧化性能的影响.结果表明,对甲苯磺酸和活性炭的用量和用量比是一个重要因素,但对甲苯磺酸的酸性对氧化反应活性影响不大.对甲苯磺酸和双氧水相互作用,经非自由基过程氧化苯乙烯.通过分解双氧水产生氢氧自由基,活性炭显著提高对甲苯磺酸和双氧水体系氧化苯乙烯活性.在惰性或还原气氛中高温处理活性炭能降低其表面含氧基团数量,增加碱性,有效分解双氧水,产生相对较多的OH自由基.与未处理的活性炭相比,高温处理的活性炭进一步提高了对甲苯磺酸和双氧水体系氧化苯乙烯活性,但降低了苯甲醛选择性.经磺化,在活性炭表面引入的–SO_3H基团比含氧基团(–OH,–COOH)更有效与双氧水作用氧化苯乙烯.     

单向气流负电晕放电离子迁移谱的研究及其在爆炸物检测中的应用

基于离子迁移谱的爆炸物探测仪多采用放射性电离源,发展非放射性电离源一直是该技术的研究热点。本研究基于电晕放电原理设计了一种新型负电晕放电电离源结构,结合自行研制的离子迁移谱仪,应用于痕量爆炸物的快速、高灵敏检测。单向气流模式下,对此电离源的气流、放电电压等运行参数进行了系统优化,得到最佳实验条件为：电晕放电电离源结构的电极环孔直径为3 mm,针-环距离为2 mm,放电电压为2400 V,漂气流速为1200 mL/min。在此条件下,避免了放电副产物氮氧化物和臭氧等引发的一系列复杂反应,得到了单一的反应试剂离子O-2(H2O)n。将其应用于爆炸物,如2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、硝酸铵(AN)、硝化甘油( NG)、太安( PETN)、黑索金( RDX)等的高灵敏快速直接检测,对TNT的检测限达到200 pg/μL。结果表明,此负电晕放电电离源具有灵敏度高、结构简单、无辐射性、反应试剂离子单一等优点,在爆炸物快速高灵敏检测、公共安全保障等方面具有广阔的应用前景。     

SnO2基固溶体用于甲烷深度氧化：X射线衍射外推法测定 SnO2晶格容量

CH4和 CO是两种主要的温室效应气体和空气污染物,催化氧化是最有效的消除 CH4和 CO的方法.研发不含贵金属的金属氧化物催化剂或者减少催化剂中贵金属用量为该领域研究热点. SnO2是一种重要的宽禁带 n型半导体材料,广泛应用于气敏器件、锂离子电池以及光电设备. SnO2表面富含活泼的缺位氧且具有良好的热稳定性,因此其在催化方面的性能近年来逐渐受到人们关注.在过去的5年中,本团队深入研究了 SnO2材料在空气污染治理和绿色能源生产等领域的应用及其催化性质.发现通过其它阳离子如 Fe3+, Cr3+, Ta5+, Ce4+和Nb5+等的掺杂,替换晶格中部分 Sn4+,形成金红石型 SnO2固溶体结构,显著提高了催化剂氧物种的流动性、活性和催化剂本身的热稳定性.固溶体材料是一类重要的催化剂,受到广泛关注.一个典型的例子是铈锆固溶体,其作为储氧材料已广泛应用于汽车尾气净化器.形成固溶体结构后,氧化铈的储氧能力和热稳定性得到显著提高.为有效形成固溶体,两个阳离子需要具有相似的离子半径和电负性.以往,人们基于结构中金属阳离子和氧阴离子的离子半径提出了容忍因子的判别方法,以此来判断固溶体是否能有效形成及所生成固溶体的稳定性.我们在前期工作中,以 Sn-Nb固溶体为例,提出了简单的X射线衍射(XRD)外推法来计算固溶体晶格容量,即形成稳定固溶体时客体阳离子取代主体晶格阳离子的最大值.作为延续工作,本文采用共沉淀法制备了一系列 Sn/M (M = Mn, Zr, Ti, Pb)摩尔比为9/1的 SnO2基催化剂,并用于 CH4和 CO催化氧化.结果表明, Mn3+, Zr4+, Ti4+和 Pb4+均可以掺杂进四方金红石型 SnO2晶格中,形成稳定的固溶体结构.其中 Sn-Mn-O固溶体表现出最高活性.为了深入研究 Mn2O3在 SnO2中的晶格容量及最优催化剂配比,采用共沉淀法制备了一系列不同 Sn/Mn摩尔比的样品,采用 XRD, N2-BET, H2-TPR, SEM和XPS等手段对其物理化学性能进行了表征,并考察了对 CH4的催化氧化性能.通过 XRD外推法测定了 Mn3+离子在 SnO2中的晶格容量为0.135 g Mn2O3/g SnO2,相当于 Sn/Mn摩尔比为79/21.这表明形成稳定的固溶体后, SnO2晶格中最多只有21% Sn4+可以被 Mn3+替代;当 Mn3+含量超过晶格容量时,过量的 Mn3+在催化剂表面形成 Mn2O3,对催化剂活性不利.类似于 Sn-Nb-O固溶体,在 Sn-Mn-O催化剂体系中亦观察到明显的晶格容量效应.纯相的 Sn-Mn-O固溶体比含过量 Mn2O3晶相的 Sn-Mn-O催化剂具有更高活性.     

碳铁催化剂的研究进展

Fe_xO_y/C复合材料作为催化剂,在有机化合物的催化氧化方面表现出非常高的活性,如对苯甲醇催化氧化苯甲醛,苯乙烯催化氧化苯甲醛,苯甲醛催化氧化苯甲酸,苯催化氧化苯酚,是最高效的催化剂之一。近年来的研究报道中,Fe_xO_y/C复合材料的制备方法主要有水热合成法,浸渍法和超声喷雾热解法。比较了三种方法各有利弊,以期寻找一种更加高效,方便,省时的制备Fe_xO_y/C复合材料的方法。其中溶液燃烧法尤为重要,溶液燃烧法给Fe_xO_y/C复合材料的制备带来了新的机遇。     

吲哚的直接气相合成: MgO助剂对Cu/SiO2催化剂性能的影响

将MgO作为助剂用于苯胺和乙二醇直接气相合成吲哚Cu/SiO2催化剂中,通过X射线衍射、程序升温还原和热重分析对催化剂进行了表征.结果表明,适量(如0.17mmol/g)MgO的添加不仅提高了催化剂的活性,而且显著增强了催化剂的稳定性.加入的MgO可与CuO发生一定的相互作用,从而改善铜在二氧化硅表面上的分散,抑制铜在反应过程中的烧结.此外,MgO还减少了催化剂的积炭.     

介质阻挡放电引发氮氧化物等离子体化学反应

在523 K介质阻挡放电条件下,研究了不同气体组分体系中NO的转化.实验表明,在无氧体系(NO/N2)中,转化的NO主要分解为N2和O2.在富氧(NO/O2/N2)条件下,由于NO和NO2的生成, NO的转化率最低.体系中加入C2H4(NO/C2H4/N2)时, NO转化率与NO/N2体系几乎一样,与NO相比,生成的O更易与C2H4作用,几乎没有NO2的生成.当C2H4和O2共存时(NO/O2/C2H4/N2),NO主要被氧化为NO2.当能量密度为125 J•L－1时, 与其它体系相比,NO/O2/C2H4/N2体系中NO转化率和NO2生成量最大,转化每个 NO分子能耗最小(61 eV).体系中C2H4主要被氧化为CO.四个体系中N2O的生成量都较少.讨论了介质阻挡放电条件下上述四个体系可能的反应机制.     

高效液相色谱-旋光检测器联用实时检测对映体过量

在手性合成或拆分过程中,实时监测反应产物的对映体过量(e.e.)对于确定产物光学纯度至关重要。根据在一定测定条件下,单一对映体旋光度仅与其浓度成正比,利用高效液相色谱与旋光检测器联用,提出了一种实时测定e.e.的新方法。并在猪胰脂肪酶催化酯交换反应制备(S)-2-甲基-1-丁醇的过程中,比较了该方法与常规测定方法,证实了该方法简单,快速,有望作为一种手性技术中e.e.在线测定通用方法。     

氧化石墨烯-海藻酸钠-壳聚糖复合支架的制备及表征

通过冷冻干燥技术, 将不同量的氧化石墨烯与海藻酸钠和壳聚糖复合, 构建复合支架材料. 研究了不同的氧化石墨烯含量(质量分数0, 0.3%, 0.5%, 0.7%, 1%)对支架材料微观结构、 孔隙率、 溶胀比、 体外降解性能、 机械性能及生物相容性的影响, 以确定复合支架中最佳氧化石墨烯含量. 研究结果表明, 复合材料呈固态海绵状结构, 具有一定的形态可塑性; 扫描电子显微镜观察发现, 各组支架均为三维网状结构, 随着氧化石墨烯含量的增加, 孔隙尺寸逐渐降低, 孔壁厚度增加, 孔隙尺寸在140~240 μm之间; 随氧化石墨烯含量的增加, 复合支架溶胀比和体外降解速率逐渐降低, 而机械强度明显增强; 体外细胞毒性显示, 当氧化石墨烯质量分数为0.3%时, 细胞存活率最高, 而当氧化石墨烯含量增高时, 细胞活性会被明显抑制, 造成细胞死亡. 因此, 氧化石墨烯在复合支架中最佳含量为0.3%.