表面非周期有序结构的扫描隧道显微镜研究

基于分子自组装的分形、准晶等非周期有序结构的表面制备在近年来取得了一系列进展.本文综述了基于扫描隧道显微镜对表面谢尔宾斯基三角分形结构和准晶结构的研究.通过改变前驱体类型,可在不同基底上分别实现基于卤键、氢键、配位键、共价键的谢尔宾斯基三角分形结构的制备,并结合模板法和共组装法,突破生长动力学的限制,使得分形结构的级数达到五级.利用羧基间的氢键作用,可通过分子自组装构建表面分子准晶结构,并通过有机分子与稀土原子间的配位作用,成功实现金属有机配位准晶的制备.     

多酸促进半导体的光电转化及其在太阳能电池中的应用

多金属氧酸盐(简称为多酸)作为一种分子型金属氧化物,具有结构的多样性和独特的物理化学性质,在催化、分子基功能材料、分子磁学等领域显示出广泛的应用。特别是近年来,利用多酸作为电子受体去捕获半导体材料中的光生电子,促进电荷分离并且抑制半导体中载流子的复合,从而有效地提高了半导体的光电转换效率,在半导体光电器件和太阳能电池中显示了应用潜力。本文基于我们的研究工作和近期文献,综述了多酸促进半导体光电转换作用的研究进展及其在太阳能电池中的应用,并且对其未来的发展方向进行了展望。     

谢尔宾斯基三角分形结构的STM研究

分形结构因其特殊的数学和美学意义受到科学家们长期以来的广泛关注。化学家更是试图利用共价键和配位键等来合成各类分子分形结构,但由于溶解性的限制,始终无法实现高级别、无缺陷的分子分形结构的构筑。最近我们采用超高真空表面制备方法,成功获得了基于卤键与配位键的谢尔宾斯基三角分形结构,并使用扫描隧道显微镜(STM)对其生长机制进行了研究。4, 4′′′-二溴-1, 1′:3′, 1′′:4′′, 1′′′-四联苯分子在Ag(111)表面通过自组装形成了一系列无缺陷卤键分形结构。由于卤键作用较弱,该结构只能稳定在液氮温度以下。在Au(111)表面共沉积4, 4′′-二氰基-1, 1′:3′, 1′′-三联苯分子与铁原子可以制备出更稳定的配位分形结构。密度泛函理论计算揭示了分形结构的成像机制。蒙特卡洛计算表明,表面三节点的形成对谢尔宾斯基三角分形结构的生长具有重要意义。     

台风“彩虹”(2015)高分辨率数值模拟及涡旋Rossby波特征分析

采用中尺度数值预报模式对2015年22号台风"彩虹"进行高分辨率的数值模拟,成功地模拟出台风"彩虹"的移动路径、强度和降水分布,尤其是在台风登陆前后,模拟结果与实况比较接近.以此为基础,利用模式输出资料,分析台风的动力、热力精细结构和台风雨带的宏观特征.眼墙处具有低层径向入流、高层径向出流的动力配置.在眼墙附近,同时存在切向风速高值区、垂直上升区、正温度距平区,并随高度向外侧倾斜,雷达回波较强,对流系统比较深厚.次级雨带、主雨带和远距离雨带的雷达回波相对较弱,对流系统垂直厚度略小.再利用尺度分离方法,得到涡旋Rossby波的扰动场资料,进一步分析涡旋Rossby波的特征.1波、2波同时朝切向和径向传播,1波的振幅明显大于2波.研究结果表明,1波、2波正涡度扰动对应强雷达回波,存在强对流活动.降水区上空的垂直涡度扰动呈上正下负的配置,与水平散度扰动的垂直配置相似时,会加强低层辐合和高层辐散,有很强的垂直上升运动,有利于对流系统发展,降水增强.1波、2波扰动的动力配置影响了对流系统的发展,并对降水强度和分布有一定的诊断作用.     

填充型具有微孔结构的磺化聚芳醚砜/聚醚砜复合质子交换膜的制备及性能

制备了基于磺化聚芳醚砜(SPAES)及聚醚砜(PES)的填充型复合质子交换膜, 研究了其吸水率、 尺寸变化、 热-机械特性、 质子电导率、 甲醇透过性及稳定性等性能. 通过浸入沉淀相转化法, 采用磺化度分别为30%(S30), 40%(S40)及50%(S50)的SPAES与PES制备了系列微孔型复合质子交换膜 Sx-y(x为SPAES的磺化度, y为SPAES的质量分数); 然后利用真空抽滤法在微孔中填充S50制备了相应的填充型复合质子交换膜Sx-y+F50. 结果表明, 由于微孔的引入及皮层结构的存在, Sx-y膜在低离子交换容量(IEC)条件下仍具有较高的电导率、 优良的机械强度、 优异的化学稳定性及较低的甲醇透过性. 经S50填充后, Sx-y+F50膜的IEC及电导率明显提升, 甲醇透过率大幅下降, 但机械强度及化学稳定性未见劣化. 其中S30-40+F50膜(IEC=0.69 mmol/g)的综合性能最佳, 其质子电导率在90 ℃水中达到50.4 mS/cm; 经140 ℃水处理24 h后失重率仅为8.2%, 质子电导率降低仅9%; 经过芬顿试剂(3% H₂O₂, 20 mg/L FeSO₄, 80 ℃, 1 h)处理后失重率仅为0.66%; 甲醇透过率仅为6.8×10^-8 cm²/s.     

Ni-Cu作用对于1,4-丁炔二醇一步法低压加氢的影响

采用沉积沉淀法将金属助剂引入Ni/Al₂O₃催化剂,考察不同金属助剂对于BYD加氢体系的影响,进一步优选助剂的最佳含量,并结合BET、XRD、H₂-TPR、EDX-MAPPING、TEM、XPS、NH₃-TPD等表征手段对催化剂物化性质进行研究。结果表明,金属助剂的添加主要影响了活性组分与载体间相互作用,成为影响催化活性的主要原因。Cu与Fe的引入使催化剂中Ni²⁺与载体之间相互作用明显减弱,提高了还原性能,BYD转化率提高至95%。通过考察优选金属助剂Cu含量对于催化剂物化性质的影响,发现使Ni²⁺与载体间相互作用力减弱的主要原因在于Cu表面氢溢流现象,然而,较多还原后的Ni颗粒由于与载体间的弱相互作用,易发生团聚,对加氢过程造成不利影响,通过Ni-Cu金属作用可有效地将金属固定于在载体表面,避免粒子迁移、团聚,Cu添加量5%时,催化剂凭借较多分散度良好的活性组分和适宜酸性,最终表现出最优加氢性能。     

星载光栅色散型光谱仪消偏器的设计与分析

为了保证成像测量结果的相对准确性,需要消除光谱仪中光学器件的偏振响应,加入消偏器是一种常用的消偏方法。由于成像光谱仪探测性能的要求,不仅需要消偏器在光谱仪的响应波段内具有良好的消偏效果,还要求消偏器应尽可能小地影响光谱仪的成像质量;对大气遥感探测星载双楔角临边成像光谱仪中的消偏器进行研究,通过积分的方式对消偏器的楔角进行计算分析,通过MATLAB的优化仿真确定了影响消偏器性能的参数,并对其进行了相关的误差分析。     

基于光谱与空间特征结合的改进高光谱数据分类算法

针对仅利用光谱信息进行分类未充分利用高光谱数据图谱合一特性的问题,提出了基于马尔可夫随机场的改进分类模型,利用基于最大后验概率的马尔科夫随机场模型进行光谱与空间信息的融合应用,采用基于光谱信息的概率支持向量机方法提高马尔科夫随机场模型中光谱能量函数项的类条件概率估计精度,设计基于信息传播策略、信息更新策略、多尺度传播策略的多重加速策略的高效置信传播优化算法,解决了马尔科夫随机场模型中全局能量最小化优化过程中计算复杂度高、计算耗时等问题。利用航空可见-近红外成像光谱仪AVIRIS对美国印第安纳州西北部的农业示范区数据进行应用分析,并与迭代条件模型、模拟退火、置信传播等方法进行性能比较,试验结果表明：该方法能够达到总体分类精度95.78%、Kappa系数0.933 4,优于现有马尔科夫随机场分类算法,并且计算效率比置信传播优化算法提高了3倍以上。     

分数阶微分方程的Haar小波算法研究

在BPFs的Caputo分数阶微分算子矩阵的基础上,建立了Haar小波的分数阶微分算子矩阵,提出了一种有效的求解分数阶微分方程的Haar小波数值方法,并将该方法应用于线性和非线性分数阶常微分方程求解中.数值算例表明,该算法简单,数值精确度高,是一种高效的数值求解方法.     

衬底温度对ZnMgO薄膜结构和光致发光性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的沉积温度(450～550 ℃)在石英衬底上制备出一系列ZnMgO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)表征了样品的晶体结构、表面形貌和光学性能。结果表明衬底温度对薄膜结构性能和光学特性影响显著。所有薄膜都呈六角纤锌矿多晶结构,其中在530 ℃条件下制备的样品C轴择优最明显,晶粒尺寸均匀,表面形貌平整,结晶质量最好。薄膜的光致发光谱显示随着温度的升高深能级跃迁范围逐渐减小,近紫外带边发光峰逐步出现。衬底温度为530 ℃时在374.5 nm处出现了明显的近紫外发光峰,且几乎没有明显的深能级跃迁出现。