石墨电极力学性能和界面剥离强度的实验研究

石墨电极已被广泛应用于商业锂离子电池,因而对于石墨电极的力学性能要求也在不断提高。通过表征和研究石墨电极的力学性能和界面剥离强度,能够为石墨电极相关技术的可靠性研究提供必要的数据支持和理论指导,从而使石墨电极得到合理和可靠的使用。本文运用拉伸和180°剥离实验,分别研究了石墨电极原样、电解液浸泡后的电极以及不同充电状态(SOC)下电极的力学性能和界面剥离强度。拉伸实验结果表明,充满电状态下电极材料的断裂形式是脆性断裂,而原样电极、电解液浸泡后电极以及完全放电状态下电极均表现出韧性断裂。180°剥离实验结果表明,电极的活性层与集流体之间界面剥离强度在充满电状态下的值比完全放电后的值大。经过电解液浸泡后的电极活性层与集流体之间界面剥离强度则与原样电极的值相同。经过1000次充放电循环后,石墨电极活性层与集流体之间界面剥离强度则远远低于未经过充放电循环电极的值。     

毒死蜱分子印迹聚合物微球的制备及结合特性的研究

采用无皂乳液聚合法制得的微米级聚苯乙烯微球为种球,以毒死蜱为模板分子,通过单步溶胀聚合法制备了单分散分子印迹聚合物微球（MIPMs）。通过紫外光谱研究了MIPMs的结合机理和识别特性;利用红外光谱分析MIPMs的结合位点;运用扫描电子显微镜对微球进行形貌分析,MIPMs的粒径分布为0.5～3 μm（UMIPMs为2～3 μm）,其表面粗糙具有一定层次孔径分布的多孔性聚合物,有利于底物和结合位点的接触,从而获得高负载量和高效识别性;Scatchard 分析表明MIPMs在识别毒死蜱过程中存在两类结合位点,计算得高亲和性位点的解离常数为 KD1 = 0.526 mmol/L,最大表观结合量Bmax1 = 35.91 μmol/ g,低亲和位点的解离常数为 KD2 = 2.19 mmol/L,最大表观结合量Bmax1 = 83.87 μmol/g。     

第一性原理研究O_2在CrN_4掺杂石墨烯上的氢化

掺杂是调制graphene催化特性的有效方法 .掺杂的石墨烯,因其具有对氧还原反应具有较高的活性,而作为一种新型高效质子交换膜燃料电池阴极材料.采用包含色散力校正的第一性原理的密度泛函理论方法 (DFT-D)系统的研究了O_2在CrN_4掺杂的石墨烯上的吸附和氢化特性.结果表明:(1)O_2倾向于以side-on模式吸附在Cr顶位,形成O-Cr-O三元环结构,吸附能为1.75 e V;(2)O_2在Cr N4-Gra上更倾向于直接分解成O+O,并进一步氢化为O+OH,反应的限速步为O_2的分解,相应的反应势垒为0.48 e V.     

水汽“吸收再发射模型”的解释与应用

卫星水汽图像的基本原理是卫星云图教学中的难点.通过构建概念模型——“吸收再发射模型”直观地展现水汽吸收再发射过程,加深学生对概念的理解,使其在天气预报业务中更加准确地解译卫星水汽图像.     

单层石墨烯水分子吸附对其光学性质的影响

用基于第一性原理中的密度泛函理论MS软件对水分子吸附在单层石墨烯表面进行计算,使用广义梯度近似和周期性平面模型,得到不同数量的水分子吸附在石墨烯表面上的吸附能,并且计算了相对应的光学性质.得到的结果是吸附能很小,主要是范德瓦尔斯相互作用.石墨烯具有高疏水性,水分子在石墨烯表面对石墨烯的电子结构几乎没有作用,吸附不同个数的水分子后对石墨烯的光学性质有一定影响,其中吸附单个水分子后变化并不明显,吸附2或3个水分子后吸收率和光电导率略有下降;折射率和消光率下降不明显,说明吸附水对石墨烯的透明度影响不大;介电函数的实数部分变化趋于平缓,虚数部分有明显下降;能量损失增加.     

风力机翼型尾缘襟翼动态特性分析

采用计算流体力学方法研究了带有运动尾缘襟翼的风力机翼型,考察了襟翼偏转角频率对翼型气动参数及非定常特性的影响。结果表明:多数情况下,翼型升力系数滞后于偏转角变化,且相位差随着角频率的增加先增大后减小;尾缘襟翼改变升力系数的能力随着角频率的增加而减小;以尾缘襟翼长度为特征尺度定义的襟翼折合频率可作为尾缘襟翼问题非定常特性的判断准则,当该折合频率大于或接近0.01时,流场具有明显的非定常特性。     

O2在Si掺杂石墨烯上吸附与活化

采用包含色散力校正的密度泛函理论方法(DFT-D)研究了O2在Si掺杂石墨烯(Si-Gra)上吸附与活化. 研究结果表明: 1) 与纯净石墨烯相比, Si掺杂极大的增强了石墨烯对O2的吸附能力. O2的最稳定吸附构型是以Side-on 模式吸附在掺杂的Si的顶位, 形成O-Si-O三元环. 次稳定吸附构型是与Si及近邻的一个C形成O-Si-C-O四元环结构. 两个吸附构型对应的吸附能分别为-2.40和-1.93 eV; 2) O2有两种分解路径: 直接分解路径(势垒为0.53 eV)和整体扩散后的分解路径(势垒为0.81 eV); 3) 分解之后的两个O原子分别吸附在Si的顶位和相邻碳环的两个碳原子的桥位; 4) 电子结构分析表明吸附的O2从Si-Gra获得较多电荷, 从而被活化. 总之, Si-Gra具有较强的催化氧气还原能力, 是一种潜在的良好的非金属氧还原催化剂.     

Adiabatic Deutsch-Jozsa Problem Solved by Modifying the Initial Hamiltonian

We present an alternate adiabatic evolution for the Deutsch-Jozsa problem. The biggest difference of our adiabatic evolution constructed here with those appearing before is that an alternate initial Hamiltonian is used for the adiabatic evolution, with which the evolution task can be finished in O（1） time complexity. Our construction mostly resembles the one discussed by Das et al. [Phys. Rev. A 65 （2002） 062310], except for the initial system Hamiltonian of the adiabatic algorithm.     

Pt基电极材料硫中毒机理的计算机模拟研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和超原胞模型,计算并分析了Pt及Cu掺杂的Pt基合金的表面态密度,以及S在Pt及Pt基合金表面的吸附能和态密度情况.考虑了多种掺杂体系及吸附构型,结果表明：Cu掺杂会降低Pt基体系表面费米能级附近态密度,Pt皮肤的存在可以有效地减小Cu掺杂对体系表面态密度的影响;与S在纯Pt表面吸附相比较,S在掺杂体系表面的吸附能较小,且S的吸附对掺杂体系费米能级附近表面态密度影响较小. 以上研究结果有助于为改善Pt基电极材料的催化性能,尤其是其抗S中毒性能提供理论依据.     

Strain-induced ferroelectric phase transitions in incipient ferroelectric rutile TiO2

Uniaxial strain induced ferroelectric phase transitions in rutile TiO₂ are investigated by first-principles calculations. The calculated results show that the in-plane tensile strain induces rutile TiO₂, paraelectric phase with P_4-2/mnm (D_4h) space group, to a ferroelectric phase with P_m (C_s) space group,driven by the softening behaviour of the E_u1 mode. In addition, the out-of-plane tensile strain, vertical to the ab plane, leads to a ferroelectric phase with P_42nm (C_4v) space group, driven by the softening behaviour of the A_2u mode. The critical tensile strains are 3.7% in-plane and 4.0% out-of-plane, respectively. In addition, the in-plane compression strain, which has the same structure variation as out-of-plane tensile strain due to Poisson effect, leads the paraelectric rutile TiO₂ to a paraelectric phase with P_nnm (D_2h) space group driven by the softening behaviour of the B_1g mode. These results indicate that the sequence ferroelectric (or paraelectric) phase depends on the strain applied. The origin of ferroelectric stabilization in rutile TiO₂ is also discussed briefly in terms of strain induced Born effective charge transfer.