Density Functional Theory Study on Electronic and Magnetic Properties of Mn-doped (MgO)n (n=2～10) Clusters

利用密度泛函理论方法优化了纯的和M_n原子掺杂的(MgO)_n (n=2～10)团簇的几何结构. 在Mn原子掺杂的氧化镁结构中, 获得了一系列的同分异构体和与之相对应的总能量.MnMg_n-1O_n(n=2～10)的几何构型显示Mn原子优先取代低配位的Mg原子. 结构稳定性分析表明,除了(MgO)₁₀团簇外,其它纯的和掺杂结构的平均结合能均随着团簇的增大而增强. MnMg_n-1O_n团簇的二阶能量差结果表明MnMg₅O₆和MnMg₈O₉比相邻的团簇表现出更高的相对稳定性. 除了MnMgO₂团簇的磁矩为3.00 μB外,其它掺杂结构的磁矩均为5 μB左右. 它们的磁性主要受电荷转移大小、原子在结构中的位置以及结构尺寸所影响.     

光电多孔共价有机材料的研究进展

多孔共价有机材料(Covalent Organic Materials: COMs)是一类通过共价键将不同几何构型和长度的有机配体组装成多维度多功能的多孔材料. 在COM材料体系中, 共轭结构赋予它优异的光电性质, 高的比表面积为静电电荷的分离提供了充裕的界面, 固有的可裁剪孔结构允许离子的传输, 加上高度有序的结构, 为载流子迁移提供了通道, 已经在半导体和能源转化与存储领域展示出诱人的潜力. 本综述围绕着COM材料, 总结其在半导体、能源转化(光解水、太阳能电池、燃料电池中的阴极氧化还原反应)、能源存储(锂电、锂硫、超级电容器)中的应用, 并根据当前研究现状, 提出了设计光电COM材料原理. 尽管光电COM材料的发展还处于萌芽期, 但它已经展示出不可低估的影响, 在半导体和新能源领域扮演着越来越重要的作用, 同时也给光电领域带来了新的机遇.     

溶胶-凝胶柠檬酸燃烧法制备Sr2FeMoO6-δ粉体

采用溶胶-凝胶柠檬酸燃烧法成功制备出Sr2FeMoO6-δ纳米粉体,并研究了溶胶的pH、煅烧气氛、煅烧温度对Sr2FeMoO6-δ粉体形成的影响.利用X射线衍射仪测试分析了粉体的物相以及利用扫描电子显微镜观察了粉体的微观结构.结果表明:胶液的pH为2～3,经过5;H2/Ar还原气氛在900～ 1000℃煅烧8h,得到单一的双钙钛矿结构的Sr2FeMoO6-δ粉体.     

含反式脂肪酸食品近红外光谱快速无损识别方法研究

为满足食品中反式脂肪酸(TFA)的快检需求,提出了一种采用近红外漫反射光谱识别含TFA食品的快速无损方法。采用光纤探头采集完整样品的傅里叶变换近红外漫反射光谱,应用毛细管气相色谱(GC)法测定食品中TFA的含量作为建模参考数据。根据食品中TFA含量将食品分为含TFA食品和无TFA食品。采用偏最小二乘判别(PLSDA)、支持向量机(SVM)、簇类独立软模式(SIMCA)和K-最邻近法(KNN)等有监督模式识别方法建立了含TFA食品的识别模型,并研究了不同光谱预处理方法和建模波段对模型性能的影响。研究结果表明,PLSDA和SVM两种方法可对含TFA食品进行识别 ,但PLSDA方法识别效果明显优于SVM方法。其中,使用与TFA相关波段,结合标准化和二阶导数预处理所建立的PLSDA识别模型效果最佳,校正集和验证集识别准确率分别可达96.4%和88%,具有快速无损识别含TFA食品的可行性。这种方法不需脂肪提取和研磨等样品预处理,具有简单、快速、无需破坏样品等优点,非常适合现场或在线快速检测。     

金属-有机骨架材料用于废水处理

废水中的各种有害物质常常具有生物毒性或致癌性,因此如何高效、节能地处理水体污染是一个亟待解决的重要问题。金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一种新型纳米多孔材料,具有种类多样性、结构可设计性与可调控性、高比表面积及良好的热稳定性等优点,已成为当前化学、材料学科的一个研究热点, 在多个领域显示出潜在的应用前景,尤其是在分离方面。与气相分离相比,MOFs用于液相分离的研究较少。本文综述了近年来MOFs用于含有染料、药物、醇、芳香族化合物、重金属离子及其他离子的废水处理的研究进展,重点剖析了MOFs的孔结构、骨架电荷及功能性对分离效果的影响,并结合本课题组的研究工作,对这种新型多功能材料在水处理方面的前景和今后的研究重点作了展望。     

弹性体材料的高性能和功能性改性(英文)

高性能和功能性改性一直是高分子材料的一个重点发展方向.基于我们的研究工作,概述了一些新型纳米颗粒(如硅酸盐纳米短纤维、石墨纳米片层、纳米氢氢化镁)增强的橡胶复合材料,特别是复合方法(以获得良好的分散与界面)、结构-性能关系,以深刻理解橡胶材料的纳米增强;另一方面报告了有关介电性弹性体和抗菌性弹性体超细纤维的制备与功能特性研究的新进展.     

用于低温轴密封的浸铜石墨复合材料

采用石墨作为基体材料,通过真空压力浸渍法,将铜合金浸渍入基体材料,制备了一种浸铜石墨基复合材料。测试了复合材料的硬度、线膨胀系数、导热系数、密度、孔隙率等物理性质,并与基体材料进行了对比。对材料的微观结构观测结果表明:铜合金在复合材料中形成了连续相,显著增强了复合材料的强度。铜合金浸入石墨基体后对石墨基体起到了支撑作用,使复合材料的抗压强提高三倍以上。同时,复合材料的硬度、线胀系数和导热系数有了一定程度的提高。复合材料的摩擦因数较基体有了明显的下降,这是由于浸铜石墨孔隙中形成了连续的网状铜,这对摩擦端面起到了稳定的支撑作用,使得浸铜石墨和对摩副之间形成稳定的石墨膜,起到润滑作用。     

氧化石墨烯分离膜机械性能调控

氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)片层组装制备的分离膜,具有可调控的纳米通道和独特的分离性能,是一种很有前景的分离材料,但较差的机械性能制约了其实际应用。将活性分子、阳离子等粒子引入到GO膜的片层间,利用其与GO形成的稳定键合可提高GO膜的机械性能。本文综述了国内外在GO膜机械性能调控方面的研究进展。依据引入的粒子与GO成键的类型可分为共价键法和非共价键法,其中共价键法又分为大分子共价键法和小分子共价键法,非共价键法分为氢键法、π-π键法和离子键法。无论共价键法还是非共价键法都能显著提升GO膜的机械性能,其中共价键法对GO复合膜的增强效果优于非共价键法,大分子共价键法优于小分子共价键法。最后,阐述了现有方法存在的问题,并对未来的发展前景做出了展望。     

PAN基碳纤维原丝长周期结构的二维SAXS研究

在有效采集湿法纺丝凝固成形的PAN纤维二维小角X射线散射(SAXS)图像的基础上,通过理论模型的建立和散射强度的计算,对散射信息中的微孔结构和长周期结构的叠加信号进行了合理的分离,获得了纤维中长周期结构信息。结合相关函数分析方法,计算了长周期中准晶区厚度、非晶区厚度等结构参数,建立了PAN纺丝过程中凝固纤维的长周期特征结构的研究分析方法。同时,采用广角X射线衍射(WAXD)方法测定纤维的结晶度,验证了所建立方法的准确性。