矩形纳米狭缝超表面结构的近场增强聚焦调控

为了实现对入射光的近场亚波长增强聚焦,设计了一种由内部矩形纳米狭缝圆环阵列和外部多圆环狭缝构成的超表面结构,得到了该结构激发的表面等离激元电场表达式,并从物理机理上解释了该结构中心聚焦及增强聚焦的原理.利用时域有限差分方法仿真研究了该超表面结构在不同偏振态入射光下的激发场聚焦特性.根据理论推导与仿真结果可得,该结构在波长为980 nm的圆偏振光入射下于近场的金属表面结构中心处生成半高宽为650 nm左右的亚波长聚焦光斑,其场分布为近似的第一类贝塞尔函数.与单一的矩形纳米狭缝圆环阵列结构相比,带有外部多圆环狭缝的复合结构具有更好的增强聚焦效果,使得中心焦斑强度提升了一倍,且更有利于对激发场进行调控.除此之外,还讨论了任意偏振方向的线偏振光入射结构激发的电场,得到了电场的解析表达式,即入射光偏振角的正弦函数包络乘上第一类贝塞尔函数.本文的研究对基于超表面结构的亚波长光调控有一定的指导意义,在光镊、亚波长尺度光信息传输与处理等领域也有一定的应用价值.     

高分辨率光学遥感卫星小目标法在轨辐射定标

辐射定标是卫星遥感信息定量化的关键技术之一。高分辨率光学遥感卫星小目标法在轨定标将目标反射率的现场测量转换为实验室高精度测量,以实际测量代替气溶胶散射特性假设,通过简化辐射传输计算获取大气透过率与遥感器入瞳辐亮度,根据遥感器系统PSF检测结果将小目标的辐射响应与背景辐射相分离,降低对场区背景环境要求的同时提高了绝对辐射定标精度。试验结果分析表明,高分辨率光学遥感卫星传感器小目标法在轨辐射定标不确定度优于3%,与大面积辐射校正场或灰阶靶标法的定标结果差异3.65%,小目标法有望在全谱段范围实现高分辨率光学遥感卫星传感器的全动态范围定标与几何检校。     

纤维金属层合板的抗爆性能及失效机理

采用爆炸冲击摆锤系统,对玄武岩纤维-铝合金层合板和碳纤维-铝合金层合板进行了爆炸加载实验。实验中通过改变炸药质量获得不同的加载冲量,分析了载荷冲量、结构组合形式以及纤维类型对纤维金属层合板变形/失效模式的影响。实验中观察到分层、基质失效、金属撕裂、塑性大变形等典型的变形失效模式。实验结果表明:随着冲量的增加,纤维金属层合板中铝合金层的塑性变形以及纤维层的损伤区域不断增大;纤维金属层合板相对于单一的金属层合板具有更优异的抗冲击性能。     

利用运动传感器研究耦合振子的运动规律

弹簧振子模型是实验中常用的振子模型。以轻质弹簧和小车构成耦合弹簧振子,利用运动传感器对此耦合振子模型在不同运动模式下的运动情况进行了观测。同时,对这种耦合振子在相应周期性强迫力下的运动情况进行了数值模拟。数值模拟结果表明,轻质弹簧和小车构成的模型能够比较理想地模拟耦合振子的振荡情况。     

基于MIMO-OFDM调制的室内VLC自适应传输方案研究

为了改善发射源LED工艺水平的制约,充分利用频谱资源,提高可见光通信系统传输速率,提出了一种基于MIMO-OFDM调制的室内可见光自适应传输方案,系统根据每个子载波上的信噪比和给定的目标BER在发射源和子载波上选择最优的调制阶数,最大化信道容量。在此基础上,搭建了实验系统进行验证。实验结果表明,结合自适应调制的可见光通信(VLC)系统与无自适应调制系统相比具有更高的频带利用率。     

m-BiVO_4与t-BiVO_4的电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,计算了单斜m-BiVO_4与四方t-BiVO_4的电子结构和光学性质.计算结果表明:m-BiVO_4为间接带隙半导体,禁带宽度为2.171 e V,t-BiVO_4为直接带隙半导体,禁带宽度为2.644 e V;m-BiVO_4与t-BiVO_4均可吸收紫外光及可见光,m-BiVO_4还可以吸收部分红外光.     

镍基光催化产氢助催化剂

近年来,化石能源的持续使用导致能源短缺和环境污染问题日益突出,因此,人们一直致力于开发新的清洁可再生替代能源.其中,氢气因其燃烧热值高、燃烧产物无污染等优点被认为是最具发展潜力的清洁能源之一.自从1972年日本东京大学Fujishima教授和Honda教授首次发现TiO_2单晶电极光催化分解水可以产生氢气以来,非均相光催化制氢被认为是实现可持续制氢最有潜力的方法之一.然而,由于光催化剂普遍存在缺少活性中心、表面反应速率低、光生载流子快速复合、热力学势垒高等制约因素,因此如何在光催化产氢反应中提高催化剂的量子效率和稳定性仍是目前所面临的一项巨大挑战.将电催化剂(用作助催化剂)负载到不同的半导体表面后,其表现出较高的光催化分解水产氢活性和稳定性.一般来说,采用贵金属(如铂、金和银)作为助催化剂可有效地提高半导体的光催化产氢性能.然而,贵金属成本高、丰度低,大大限制了其广泛应用.在非贵金属中,镍基助催化剂因其成本低、活性高、稳定性好而表现出较好的应用前景.本文主要针对用于光催化制氢反应的镍基助催化剂进行综述.首先,对镍基助催化剂的光催化动力学研究进行了总结,从光捕获、光生载流子的分离、半导体的本体及界面电荷输运、助催化剂捕获载流子及其表面电催化反应等过程进行详细分析,发现协同考虑和优化上述过程是开发高效产氢光催化剂的关键.同时,通过不同方法对催化剂改性并担载合适的镍基助催化剂,从而集成设计光催化剂是一种具有较好应用前景的策略.然后,对镍基电催化剂在催化制氢反应中应用的基本原理进行分析,系统地从组成工程、纳米结构工程、界面工程、表面工程和杂化工程方面综述了电催化剂的设计策略;并对镍基助催化剂的作用进行分析,包括:增加析氢活性中心,降低活化能,提高光催化效率,促进电荷的分离和传输,降低电化学析氢过电位和增强催化析氢动力学等.同时,对镍基助催化剂活性位的原位表征及反应路径相关文献进行了简要总结.通过上述分析得出以下结论:为设计高效的光催化产氢催化剂体系,需要综合考虑并优化镍基助催化剂表面的电催化产氢性能、捕光半导体中的电荷分离/转移及它们之间的界面电荷分离性能.本文着重对基于提高光捕获率(包括设计分级光催化剂、利用表面敏化和开发宽光谱光催化剂)、增强电荷分离(包括设计纳米结构、构建肖特基结、构造II/p-n型异质结和建立直接Z型异质结)、增强半导体/助催化剂的界面相互作用、提高助催化剂的电催化活性(包括增加活性位数量、加强单个活性位本征活性和实现高分散/限阈效应)四种改性策略进行了较详细的讨论和比较,为设计高活性和高稳定性的镍基产氢光催化剂提供了新的设计思路.最后,对镍基产氢助催化剂进行了展望.一方面,进一步开发新型镍基析氢助催化剂和半导体异质结,通过调节和优化助催化剂的半导体/助催化剂界面结构和电导率,从而达到最优光催化效率.同时,应尝试通过工艺简单、易规模化的方法制备更多金属、多功能、超薄二维镍基纳米片、核壳和限制性纳米结构及单原子等催化剂体系,并将其应用于开发高效的光催化制氢催化剂.另一方面,进一步采用多种原位表征技术,如XAS研究、EPR测试和拉曼光谱技术等,精准地分析镍基催化剂上的析氢活性中心,深入分析不同异质结和助催化剂中的电荷载流子转移/分离动力学.同时,通过DFT精确计算反应势垒、氢吸附能和水分子吸附/解离特性等相关信息,进而充分理解电荷载流子动力学和反应途径,明确镍基助催化剂活性中心表面电催化反应机理.希望在不远的将来,根据镍基析氢活性中心的详细结构与性能关系,可以精准地设计、构建高效的镍基析氢活性中心,为高效光催化产氢,并为最终开发新的清洁可再生替代能源提供效的催化技术.     

关于为拔尖人才培养开设的"学科前沿"类课程的探讨

With the implementation of the basic discipline of "Top Talent Training Program" (the "East Ever Project"), more and more new reforms and attempts are being made in various universities. In the process of innovation and exploration, a new curriculum is being implemented, that is, the "the frontier aspects of disciplines" course. Through investigation and research, we found that many colleges and universities in China are carrying out or trying to carry out such courses, and the students who participated have different benefits. This paper mainly discusses the current situation of the development of the frontier courses of many universities in China, and gives suggestions based on the two courses of Tang Aoqing Honors Program in Science of chemistry in Jilin University. This paper provides reference for other colleges and universities to open such courses.     

处理方法对多壁碳纳米管结构及负载Ru催化剂氨分解反应活性的影响

分别用H2O2、强碱（NaOH、KOH）和HNO3处理CNTs。以处理后的CNTs为载体、通过浸渍RuCl3水溶液结合高温H2还原制备Ru/CNTs催化剂,并将其应用在氨分解催化反应中。利用XRD、TPR、TPD-MS表征手段研究了Ru在CNTs表面的分散、还原性能及CNTs表面化学基团,探究催化剂结构-性能间构效关系。结果表明,强碱及双氧水处理CNTs,为其表面引入了数量适宜的羧基、酸酐、酚等官能团,而传统硝酸处理则引入了大量的羧基、酸酐、酯、内酯、酚、醌和羰基等官能团,对CNTs本征结构性质影响很大。经强碱及双氧水处理CNTs上负载Ru后所得催化剂的效果明显优于传统硝酸处理CNTs上负载Ru催化剂。本研究为CNTs的新型处理方法、表面化学官能团分析、提高Ru/CNTs催化分解氨活性提供了新的思路。     

电泳法制备TiO_2纳米管/纳米颗粒复合薄膜的电化学阻抗谱分析(英文)

由于一维(1D)氧化钛纳米结构具有提高染料敏化太阳能电池(DSCs)中的电子传输性能从而进一步提高电池性能的特性,该领域吸引了越来越多研究者的关注.但是一维氧化钛纳米结构如何影响电子传输性能却少有报道.本研究利用电化学阻抗谱(EIS)分析来探索氧化钛纳米颗粒和纳米管复合薄膜的电子传输特性.使用两种不同尺寸(25和100nm)的纳米颗粒和纳米管作为原料,采用电泳沉积方法制备了氧化钛复合薄膜并研究了原料的组成对染料敏化电池的影响以获得最佳的组成.研究结果表明,在大颗粒的质量分数低于20%时,大颗粒的掺入有利于改善氧化钛薄膜的电子传递与电池性能.与完全由颗粒组成的薄膜相比,纳米管的加入有利于电子在氧化钛薄膜里的传输.纳米管、100nm颗粒及25nm颗粒的最佳质量比例为20:16:64.