基于深度学习构建探究实验设计思路*——以“探秘铜(II)离子配合物”为例

新课程背景下,依托教育部化学学科深度学习项目组提出的深度学习教学设计“四要素”,以配合物为例,开展深度学习,深入挖掘核心知识的素养功能和教育价值,促进学习方式转变,发展化学学科核心素养。     

由β-二酮和三苯氧膦配体构筑的钕三元配合物的合成、晶体结构和荧光性质

在温和条件下合成了2种以β-二酮和三苯氧膦为配体的钕三元配合物[Nd(TTA)_3(TPPO)_2](1)(TTA=2-噻吩甲酰三氟丙酮,TPPO=三苯氧膦)和[Nd(BFA)_3(TPPO)_2](2)(BFA=4,4,4-三氟-1-苯基-1,3丁二酮),获得了单晶并通过X射线单晶衍射确定了配合物结构。晶体分析显示,2种配合物均为八配位结构,属于三斜晶系,P1空间群。采用元素分析、红外光谱和热重分析对2种配合物进行了结构表征;通过近红外荧光分析,探讨了配合物的荧光特征。     

一种含芴聚合物对Pb2+,Cd2+,Cr3+金属离子的检测

利用一种芴类共轭聚合物,通过紫外分光光度计与荧光分光光度计测试其对Pb~(2+),Cd~(2+)和Cr~(3+)三种金属离子的紫外响应性与荧光淬灭性。在聚合物溶液中分别加入Pb~(2+),Cd~(2+)和Cr~(3+)三种金属离子,紫外吸收峰位于298nm和308nm;荧光最大发射峰位于335nm。研究发现,Pb~(2+)对聚合物溶液的紫外响应性有影响,Cd~(2+)和Cr~(3+)对聚合物溶液的紫外响应性无明显影响;Pb~(2+)对聚合物溶液的荧光强度有轻微增强的作用,而加入Cd~(2+)和Cr~(3+)的聚合物溶液荧光强度骤降,发生了明显的淬灭。不同pH值范围下的光谱研究表明,pH值在5.0～6.0区间时,加入Cr~(3+),聚合物溶液荧光强度明显下降;pH值在6.0～7.0区间时,加入Cd~(2+),荧光强度明显下降;pH值在4.5～6.0区间时,加入Pb~(2+),荧光强度明显下降。     

Nanoscale Impact Ionization and Electroluminescence in a Biased Scanning-Tunneling-Microscope Junction

Electroluminescence from a p-type Ga As(110) surface was induced by tunneling electrons in a scanning tunneling microscope under both polarities of bias voltage. The optical spectra exhibit a polarity-independent luminescence peak at 1.47 eV resulting from the exciton recombination. However, the quantum yield of photon emission at negative bias voltage is two orders of magnitude weaker than that at positive bias voltage. Moreover, the luminescence at negative bias voltage shows the linear depend...     

基于Kahan线性化快速计算梯度磁场下磁流变抛光区域抛光粉沉降特性

针对抛光粉沉降特性数值计算这一超大规模非线性问题,基于Kahan线性化解决了超大规模流固耦合计算问题。研究了以羟基铁粉和硅油为主要成分组合而成的抛光粉多相流在梯度磁场下抛光区域的沉降特性。以质量分数70%、粒径5 μm的羟基铁粉和粘度为0.973 Pa·s的硅油组合而成的抛光粉为研究对象,实现了不同的抛光轮转速、不同嵌入深度以及不同羰基铁粉质量分数情况下的沉降规律分析。结果发现:磁流变抛光区域的抛光粉会随着抛光轮转速的增大而增多;当到达出口时,抛光粉的分布趋于稳定状态;抛光粉会随着嵌入深度的增加而增多并存在饱和区;羟基铁粉的质量分数以非线性的方式影响沉降能力。     

CrAlGe: An itinerant ferromagnet with strong tunability by heat treatment

We present a comprehensive investigation on CrAlGe and realize that it is an itinerant ferromagnet with strong tunability of the Curie temperature $T_{\rm C}$ and the spontaneous moment $\mu_0$ depending on annealing heat treatment. While the value of $T_{\rm C}$ was previously reported to be 80 K with $\mu_0\approx$ 0.41$\mu_{\rm B}$, in this work the two quantities attain values as high as 170 K and 0.66$\mu_{\rm B}$, respectively. Heat treatment does not cause changes of the lattice parameters and symmetry, but results in a slight narrowing of the Bragg peaks. The strong tunability of the itinerant ferromagnetism indicates significantly tunable hybridization between the Cr 3d electrons and the conduction bands, in agreement with the dominant Cr-Al/Ge bonds of this compound. Further tuning along the same line towards even stronger or weaker itinerant ferromagnetism promises an interesting follow-up to clarify the localized-itinerant duality of the 3d electrons in this compound.     

基于激光吸收光谱技术天然气管道泄漏定量遥测方法的研究

报道了基于激光吸收光谱学原理的天然气管道泄漏移动遥测技术,通过模拟天然气泄漏实验, 分析了移动遥测的关键技术问题.为了定量遥测天然气管道微量泄漏,引入一个和剩余幅度调制(RAM) 等值反相的信号对偏差进行补偿,降低RAM对谐波信号的影响,提高系统检测灵敏度. 针对遥测回波吸收光谱特征,提出了改进软阈值小波去噪法,就提高系统信噪比而言, 比传统软阈值去噪法高2倍多,同时对二次谐波(2f)信号形状也有很好的保留,通过探测限计算, 系统移动遥测灵敏度达到80 ppm/m.     

工业级纳米绒面多晶硅太阳电池的制备及其性能研究

基于产线工艺制备了纳米绒面多晶硅太阳电池,并表征其光电转换性能。研究结果表明：相对传统微米绒坑,纳米绒面能够提升多晶硅太阳电池的短路电流,相应的光电转换效率绝对值提升大于0.4%,产线均值光电转换效率超过了19.1%。结合漫反射光谱和外量子效率测试结果,改进的光电转换的原因归结为纳米绒面能够有效地诱捕短波和长波太阳光子,增强短波和长波太阳光响应。本研究证实纳米绒面多晶硅太阳电池可利用产线工艺制备且具有较高的光电转换效率,能够实现产业化。     

Helmholtz腔与弹性振子耦合结构带隙

为提高Helmholtz型声子晶体低频隔声性能,设计了一种Helmholtz腔与弹性振子的耦合结构,通过声压场及固体振型对其带隙产生机理进行了详细分析,建立了相应的弹簧-振子系统等效模型,并采用理论计算和有限元计算两种方法研究了各结构参数对其带隙的影响情况.研究表明,该结构可等效为双自由度系统振动,在低频范围内具有两个带隙;在6 cm的尺寸下,其第一带隙下限可低至24.5 Hz,而同尺寸无弹性振子结构只能达到42.1 Hz,带隙下限降低了40%,较传统Helmholtz结构具有更为优良的低频隔声特性.另外,在框体尺寸一定的情况下,降低结构间距、增大开口空气通道长度及振子质量、增大左侧腔体体积等方式,是增大带隙宽度、提高低频隔声效果的主要手段.     

基于Pd/COF-LZU1非标记型C-反应蛋白免疫传感器的研制

采用溶剂热法, 通过有机单体合成了一种亚胺键连接的共价有机框架材料(COF-LZU1); 在常温常压条件下, 通过后合成的方法将贵金属钯(Ⅱ)引入到COF材料中, 合成了复合材料Pd/COF-LZU1, 该材料具有优良的催化性能. 利用Pd/COF-LZU1多孔复合材料将C-反应蛋白(CRP)抗体(anti-CRP)固定在玻碳电极表面, 构建了一种非标记型CRP免疫传感器. 当抗体与抗原发生免疫反应时, 形成的免疫复合物会阻碍电化学探针[Fe(CN)₆]^4-/3-的电子传递, 降低其响应电流, 从而实现CRP的快速检测. 采用交流阻抗和差示脉冲伏安法(DPV)考察了免疫传感器的电化学特性, 同时考察了测试底液的pH值、 抗原培育时间和抗体固定浓度等实验条件对传感器性能的影响. 在最优的实验条件下, 采用DPV法对CRP进行检测的线性范围为5~180 ng/mL, 检出限为1.66 ng/mL, 线性相关系数为0.992.