普通物理实验教学改革的几点建议

普通物理实验教学是大学物理教学的重要组成部分。针对普通物理实验教学的现状,就其相关的教学内容、教学方法、师资队伍建设、实验室建设和管理等存在的问题,提出相应的解决思路。     

1,2-二(2-甲氧基苯基)-1,2-乙二胺的制备方法研究

手性1,2-二(2-甲氧基苯基)-1,2-乙二胺可作为有机小分子催化剂、金属配体前体广泛应用于多种有机合成反应之中,其可以消旋体为原料通过拆分得到。以廉价易得的邻甲氧基苯甲醛为原料,重点针对亚胺中间体还原过程中反应条件苛刻、后处理复杂等问题,首次利用Mg作为还原剂,在室温下,以93%的分离收率得到关键中间体3。通过该关键步骤的放大实验（92%）,进一步评价了该方法的应用潜力。      

微波辅助对生物溶液超滤过程的影响

为验证微波场强化植物提取的"膜超滤"假说机理,以聚醚砜超滤膜为研究对象,以膜通量为考察指标,结合膜和黄芪饮片显微结构的扫描电镜(SEM)表征,讨论了微波辐射对黄芪水提液超滤过程的影响。结果表明,驱动压力相同,微波辅助超滤30 min时,膜通量下降到初始值的57.36%,且膜表面观察不到凝胶层;而常规超滤30 min,膜通量已下降到初始值的30.29%,且膜表面覆盖一层约20μm的凝胶层。说明微波辐射能够减弱浓差极化现象,促进膜超滤过程中的物质传递。     

基于电泳法和磁控溅射技术制备金纳米阵列

采用纳米球刻蚀技术中的电泳法设计了3组对照实验,通过控制电压、悬浮液的体积分数和基板正负极性,得到电泳法制备纳米球掩膜板的最佳条件,制备出排布均匀的纳米球单层密堆积结构的掩膜板.采用磁控溅射技术在掩膜板上沉积金薄膜,去除纳米球掩模板,通过扫描电子显微镜观察到周期排列的三角形棱台状金纳米颗粒阵列.测量其吸收光谱,可观察到表面等离子体共振吸收峰.     

免跟踪透射式太阳聚光器的设计

针对目前太阳聚光器中因为自动跟踪系统故障率高导致使用成本大幅度增加的主要制约因素,在多年来探讨有效提高太阳能密度的基础上,提出了免跟踪线性菲涅尔透射式太阳聚光器设计的新思路,并对其结构形式和工作原理进行了阐述.     

Polymeric Carbon Nitride-based Single Atom Photocatalysts for CO2 Reduction to C1 Products

Photocatalytic CO₂ reduction to C₁ fuels is considered to be an important way for alleviating increasingly serious energy crisis and environmental pollution. Due to the environment-friendly, simple preparation, easy formation of highly-stable metal-nitrogen(M-N_x) coordination bonds, and suitable band structure, polymeric carbon nitride-based single-atom catalysts(C₃N₄-based SACs) are expected to become a potential for CO₂ reduction under visible-light irradiation. In this review, we summarize the recent advancement on C₃N₄-based SACs for photocatalytic CO₂ reduction to C₁ products, including the reaction mechanism for photocatalytic CO₂ reduction to C₁ products, the structure and synthesis methods of C₃N₄-based SACs and their applications toward photocatalytic CO₂ reduction reaction(CO₂RR) for C₁ production. The current challenges and future opportunities of C₃N₄-based SACs for photoreduction of CO₂ are also discussed.     

Diffusion of magnetic field lines in a confined RFP plasma

Summary  A volume-preserving symplectic map is proposed to describe the magnetic field lines when the Taylor equilibriumis perturbed in a generic way. The standard scenario is observed by varying the perturbation strength, but the statistical properties in the chaotic regions are not simple due to the presence of boundaries and remnants of invariant structures. Simpler models of volume-preserving maps are proposed. The slowly modulated standard map captures the basic topological and statistical features. The diffusion is analytically described for large perturbations (above the break-up of the last KAM torus) in terms of correlation functions and for small perturbations using the adiabatic theory, provided that the modulation is sufficiently slow.     

基于Bi PLS结合Si PLS的组合权值COD浓度预测模型

水体中过高浓度的有机物含量危害巨大,不仅会造成严重的环境污染,而且危害人类身体健康,传统化学法检测水体化学需氧量(COD)的步骤繁琐且时效性差,不利于水体中COD的快速定量检测。针对这些问题,提出了一种将紫外光谱与组合权值模型相结合的快速定量检测COD方法,该组合权值模型是基于反向区间偏最小二乘法(BiPLS)结合组合区间偏最小二乘法(SiPLS)算法对紫外光谱的特征子区间筛选组合,然后依据特征子区间的权值建立的预测模型。首先按照一定的浓度梯度配制45份COD标准液样本,通过实验获取标准液的紫外光谱数据;对获取到的COD紫外光谱数据做一阶导数和S-G滤波(Savitzky-Golay)的预处理,消除基线漂移和环境干扰噪声;应用SPXY(Sample set partitioning based on jiont X-Y)算法将实验样本数据组划分成校正集和预测集。然后基于BiPLS算法对全光谱区间进行波长筛选,在BiPLS筛选过程中,目标区间的划分数量会对建模产生较大影响,于是对子区间划分数量进行优化,把子区间分成15~25个,在不同区间数下都进行偏最小二乘(PLS)建模,通过交互验证均方根误差(RMSECV)来筛选最优子区间数,得到区间数为18时,模型效果最佳。从18个波长区间筛选出了6个特征波长子区间,入选的子区间为2,1,3,11,7和6,对应波长为234~240,262~268,269~275,290~296,297~303和304~310 nm,这6个特征波长区间涵盖了大量的光谱信息,对最终预测模型的贡献度大;接下来通过SiPLS算法对这6个初选区间进行进一步的筛选组合,采用不同的组合数构建不同特征区间上的PLS模型,在相同组合数下,筛选出一个区间组合数最优的结果,对比不同组合数下预测模型的误差与相关性,将6个区间筛选组合为3个特征波长区间,分别为234~240,262~275和290~310 nm,这三个特征区间最佳因子数分别为4,4和3。对传统SiPLS的特征区间组合方法进行改进,基于权值的大小来对这3个特征区间进行线性组合,代替过去特征区间直接组合的方法。通过权值公式计算出这3个特征区间的权重大小分别为0.509,0.318和0.173,最终建立线性组合权值COD浓度预测模型。为了验证组合权重预测模型的精度,另外建立了全波长范围内的PLS预测模型、单个特征波长区间的PLS预测模型、直接组合特征波长区间的PLS模型,并使用评价参数相关系数的平方(R2)、预测值与真实浓度值的均方根误差(RMSEP)和预测回收率(T)来对模型评价。验证结果表明,相比其他预测模型,组合权值模型相关系数的平方达到了0.999 7,明显优于直接组合特征区间建模的0.968 0,预测均方根误差为0.532,比直接组合特征区间的预测模型误差降低了29.3%,预测回收率为96.4%~103.1%,显著地提高了预测精度。该方法简单可行,不会产生二次污染,可为在线监测水体中COD浓度提供一定的技术支持。     

PROGRESS IN MEASUREMENT TECHNOLOGY FOR DRILL STRING VIBRATION

随着深井、超深井数量的快速增加, 钻柱振动导致的钻具失效问题更加突出. 针对钻柱振动的研究可分为理论与数值模拟、测量分析两种方法. 由于钻柱振动具有复杂的非线性特征, 使得理论与数值模拟研究受到了很大限制, 因此井下振动测量技术的研究显得尤为重要. 本文比较全面和系统地介绍了国内外钻柱振动测量技术研究现状和进展情况, 并对几个应用较为成熟的国外测量系统的工作原理、分析方法及应用技术进行了详细的综述. 所得结论可为我国井下振动测量技术的发展提供重要参考.