活性氧缺位铁酸铜的制备及其在热化学分解水制氢中的应用

热化学循环分解水制氢是近年来国际上核能制氢计划的研究热点课题,除美国通用原子能公司（GA）发明的碘硫（IS）循环和东京大学发明的UT-3循环外,作为最简单的热化学循环制氢体系,氧化物体系热化学分解水制氢近年来受到了国际上的广泛关注．采用化学共沉淀法制备了具有尖晶石结构的铁酸盐,经高温煅烧使其形成了初始分解温度仅为839Y3的高活性氧缺位铁酸铜（CuFe2O4-δ）,设计并开发了两步骤热化学循环制氢反应试验装置．利用XRD,DTA—TG,AAS和GC等分析方法和实验技术,对制备出的氧缺位铁酸铜样品的结构、性质、化学组成及氧缺位程度占值进行了详细的研究,并对CuFe2O4-δ分解水制氢过程和循环性能进行了探讨和研究．     

非金属催化剂在催化环氧化物和CO2合成环状碳酸酯中的研究进展

随着科学技术的进步和工业化的发展,大量化石燃料被消耗,大气中二氧化碳浓度急剧增加,导致温室效应加剧,严重威胁到人类的生存和发展。基于可持续发展的思想,利用储量丰富且廉价的二氧化碳作为 C1资源替代有毒的气体(如一氧化碳和光气等)制备具有广泛应用的环状碳酸酯,不仅满足“绿色化学”的要求,而且符合“原子经济性”的原则。迄今为止,大量用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的催化剂,包括均相催化剂(如金属卤化物、有机碱、离子液体和金属配合物),多相催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂、有机聚合物、金属有机框架材料和碳材料等)被报道。其中金属催化剂占主导地位,大多表现出优异的催化活性。然而,目前可供开采的金属矿越来越少,大多数金属的回收再利用率较低,重金属污染日趋严重。因此,开发新型、廉价、绿色、高效、循环性和稳定性好的非金属催化剂具有重要意义。
　　本文主要介绍了近3年以来用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的非金属催化剂,主要包括有机碱、离子液体、固载型催化剂、有机聚合物和碳材料等。概括了不同种类催化剂的设计思想及其催化反应机理,重点阐述了分子内以及分子间各种功能基团的协同作用对环加成反应的影响。通过比较发现,具有“C–N=C”结构的有机碱活性相对较高,氢键给体和亲核物质都能与有机碱协同作用提高其催化活性;传统离子液体的活性一般不理想,氢键给体如羟基和羧基的引入有利于促进环加成反应,且多阳离子和多氢键给体功能化的离子液体表现出更高的催化活性;负载型催化剂中,载体和活性组分之间的协同作用有利于加速环加成反应的进行,多种功能基团负载和以共价键方式多层固载能更好地提高催化剂稳定性和催化活性;利用非烯烃化合物制得的活性组分位于主链的多孔有机聚合物,催化活性和稳定性大多高于活性组分位于侧链的烯烃聚合物;碳材料催化剂中,引入不饱和的 N物种(如伯胺和吡啶氮),有利于 CO2的吸附和活化,能促进环加成反应。此外,利用密度泛函的方法,计算模拟催化反应过程,能更好地揭示反应机理,并为设计和制备高效的催化剂提供理论指导。
　　该领域目前面临的重要挑战是研发可以同时实现二氧化碳捕获和转化的新型、环保和高效非金属催化剂,终极目标是利用多孔催化材料在常温和常压下直接捕获工业废气中的二氧化碳,并利用捕获的二氧化碳实现环状碳酸酯的连续生产。基于协同催化的设计思想,利用多种基团功能化的策略合成高效吸附和活化二氧化碳以及开环活化环氧化物的非金属催化剂,有望实现上述目标。     

“化学反应速率”有关实验的优化与改进研究

利用体温、室温和冰温控制碱性葡萄糖溶液与蓝色亚甲基蓝溶液反应的温度,利用自制装置观察不同浓度稀盐酸与锌反应生成氢气的速率,利用EDTA钠盐调控催化剂催化过氧化氢分解,对中学化学"化学反应速率"一节学生实验进行巧妙改进和适当拓展。使实验过程更为生动、科学和形象地揭示了温度、浓度和催化剂对化学反应速率的影响。     

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的制作

硅光栅的制作可以利用湿法腐蚀体硅工艺.湿法腐蚀利用硅的各向异性,由硅的晶面形成光栅工作凹槽,利用湿法工艺可以制作在不同光谱波段内工作的闪耀光栅.设计了一种利用偏晶向(111)硅片制作闪耀光栅的方法,使用这种方法可以批量制作闪耀角度较小的光栅.利用扫描电子显微镜(SEM)进行了光栅表面形貌测试,试验结果表明,制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形.硅闪耀光栅可以被用来制作微型光谱仪、滤光器等微型仪器或器件.     

显微镜景深拓展技术研究

随着生命科学需求的日益迫切,显微镜的景深拓展成为显微领域的一个重要发展方向,为了更好地了解、研究显微景深问题,对景深拓展技术进行研究与总结。以显微景深的大幅提升为出发点,就光学切片扫描、空间光调制、波前编码及光场显微4个方面进行了全面的综合性论述。对这些技术的原理、方式及拓展水平进行了阐述,并就其技术缺陷、发展方向进行了归纳总结。随着技术水平的提高,显微景深较传统显微镜可提高1~2个数量级。     

一种远距离水下光电成像的方法

为了增大水下光电成像探测系统的探测距离,降低系统造价成本,对距离选通技术中存在问题进行分析研究,提出降低激光单脉冲能量,提升系统运行频率,增加CCD曝光时间的方法。利用噪声随机特性及目标回波的相关特性进行多脉冲累计提高探测距离。对距离选通系统进行适应性改进,并在室内水池进行实验。实验结果表明:此方法可有效增大系统探测距离,且目标图像质量与激光脉冲数量存在一定最优匹配关系,实验中10次脉冲累计获取到29 m距离处的目标图像质量最佳。     

NaOH激发对固硫灰微观结构的影响

采用NaOH改性固硫灰,通过X射线荧光衍射(XRF)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜/X射线能量色散谱(FESEM/EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分析碱激发对固硫灰微观结构的影响.结果表明,碱激发固硫灰中无水石膏含量减少,石灰石含量增多.碱激发促使固硫灰中Al-O/Si-O发生重排,主要生成远程无序、近程有序的胶凝物质,凝胶中的细小晶体可能是沸石和石灰石的混合物.     

电子激励表面等离极化激元的粒子模拟

采用极化电流微分方程,对贵金属中自由电子与外电场的共振过程进行描述。将该微分方程与麦克斯韦方程相结合,运用时域有限差分(FDTD)方法,在粒子PIC模拟软件CHIPIC3D的基础上,实现了电子激励表面等离极化激元(SPPs)的模拟。通过对100 keV电子平行于银薄膜表面运动、激励起表面等离极化激元的模拟,观测并分析了SPPs的场强及模式在银薄膜表面的分布,并验证了模拟结果的正确性。     

相干光正交频分复用系统中射频导频和扩展卡尔曼滤波联合的相位噪声补偿算法

针对大线宽和高阶圆形正交幅度调制(C-QAM)的相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出一种基于射频导频(RF-Pilot)和时域扩展卡尔曼滤波相结合的相位噪声补偿算法。该算法通过在接收端预设的RF-Pilot进行时域相位噪声粗补偿,并进行信道估计和均衡。再对信道均衡后的频域数据进行预判决,结合判决后的时域数据和信道均衡后的时域数据,进行扩展卡尔曼滤波,实现相位噪声的最终补偿。基于传输速率为50Gb·s~(-1)和传输距离为100km的CO-OFDM系统在C-16QAM和C-32QAM两种调制格式下进行了算法的仿真验证。仿真结果表明,该算法相较于原RF-Pilot算法,具有较好的相位噪声补偿效果,且频谱利用率并未显著降低,算法复杂度并未显著增加。激光器线宽为2.1MHz,且使用C-32QAM时,该相位噪声算法补偿的误码性能可达到前向纠错上限,从理论上证明使用该算法可提高CO-OFDM系统对激光器线宽的容忍度,线宽较宽的廉价分布式反馈激光器可作为CO-OFDM系统的发射端光源和接收端本地振荡。该算法能扩展大线宽CO-OFDM系统在长距离接入网和城域网中的应用。     

1960~2014年淮河流域5省旱涝变化

基于1960~2014年淮河流域5省72个站点的气温、降水数据,运用克里金插值法、标准化降水指数（SPI）、Mann-Kendall突变检验等方法进行分析,探讨该地区气候变化特点,分析淮河流域5省旱涝灾害的变化趋势.结果显示：（1）1960~2014年淮河流域5省多年平均气温为14.463℃,并以0.009℃·a^-1的速率上升,1997年年均温发生突变,空间上温度变化大体呈现由西南向东北递减的趋势;（2）年降水量呈缓慢递减趋势,下降速率为0.28 mm·a^-1,且年降水量存在3个较为明显的峰值,分别对应28,22,10 a的时间尺度,空间上呈现自东南向西北递减的“W”型分布,并且研究区呈现明显的暖干化特征;（3）气温突变后,雨涝覆盖面积不断增加,干旱覆盖面积逐渐减小;（4）气温突变后与突变前相比,干旱频率和雨涝频率明显降低.