基于近似解析法的超导储能磁体设计

降低超导储能磁体的研制成本一直是控制超导磁储能系统(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES) 总成本的重要手段之一. 本文考虑在一定磁体结构参数范围内, 磁体产生的最大磁场值可以采用级数进行 表示, 磁体的电感值可以采用线性函数表示, 给出了超导储能磁体磁场能量的近似解析表达式, 提出了一种基于近 似解析法的超导储能磁体设计方法. 该方法以储能磁体的线材用量最小作为设计目标, 在给定超导线材参数和临界电流特性曲线, 以及磁体储能总量要求的情况下, 依据此方法可快速的得到成本最优时所对应的磁体结构参数.将近似解析法优化和采用传统的有限元软件 Ansys 仿真优化进行对比分析, 结果表明采用近似解析法进行磁体优化更加方便快捷, 节省了大量计算时间.     

砂岩方梁断裂过程区范围的实验确定方法

裂纹前端的断裂过程区是引起岩石非线性断裂及尺寸效应的主要原因。利用数字图像相关技术对砂岩开展了三点弯曲梁实验,获得观测区域高精度的全场位移和应变数据,根据断裂韧带区域水平位移和水平应变的分布特征,结合裂尖岩石颗粒变化的微观分析,提出采用裂纹尖端水平位移波动性和水平应变突变性所得到的波动系数和水平应变突变值,确定断裂过程区形状和临界尺寸的方法。结果表明:砂岩断裂过程区的形状为不规则的狭长带状区域,断裂过程区的临界长度为11~13mm,临界宽度为1.58~2.36mm。断裂过程区区域内形变在趋向裂尖时呈指数增加,但其单位区域内的形变增量呈波动状态。该方法能够更加准确判断岩石断裂过程区的范围,有助于分析岩石的非线性断裂特性。     

基于贝叶斯网络的船舶港口国监督检查滞留风险研究

针对港口国监督(Port State Control, PSC)检查的复杂性和不确定性, 基于贝叶斯网络理论构建船舶PSC检查滞留风险分析模型. 以东京备忘录(Tokyo MOU)中2014~2017年船舶PSC检查样本数据为基础, 运用R语言bnlearn包进行贝叶斯网络的结构及参数学习. 同时分别执行贝叶斯网络的正向、逆向推理, 定量表示各风险因素与滞留结果之间的相互作用关系, 找出导致船舶滞留的高风险因素, 实现不确定环境下船舶PSC检查滞留风险的全面动态分析. 实证表明, 模型具有较高的精确度, 可为检查人员的滞留决策及航运公司的安全风险管理提供有效依据.     

思维导图促进分析化学课堂思政教学的探索——以“酸碱滴定法基本原理”为例

在分析化学课程的教学中,通过充分发掘其中的思政元素,将其与教学内容进行有机结合,达到育人的目的。通过引入思维导图教学法,搭建思政元素与教学内容的桥梁,学生可以快速把握所学知识。通过学生的表现,分析教学效果,存在的问题等,为课堂思政与本科化学教学有机结合提供一定的借鉴。     

三缺位硅钨酸盐纳米材料的调控形貌的合成及功能化

以三缺位Keggin型硅钨酸盐为前驱体,采用化学沉淀法成功合成出2例新型纳米材料M_3SiW_9(M=Cu.,Co.)。其中,Cu_3SiW_9表现为新颖的纳米晶须形貌,Co_3SiW_9表现为尺寸均一的球形纳米颗粒。经过一系列控制实验证明,通过掺杂不同类型的金属离子可以调控M_3SiW_9的形貌。我们对产生该现象的机理进行了合理推测。此外,使用荧光素钠作为掺杂剂可使Cu_3SiW_9纳米晶须具有优良的光致发光性能,测试表明,多酸并未淬灭荧光素钠的发光,复合材料在510 nm具有明显的发射波长。最后,我们对Cu_3SiW_9纳米晶须负载CdS量子点后的光催化产氢性质进行了研究。结果表明,当Cu_3SiW_9与CdS的质量比为1∶1时,复合材料的产氢效率约为纯CdS量子点的10倍。这也证实多金属氧酸盐的存在可以有效抑制CdS量子点光生电子与空穴的复合,从而大幅提高其光解水产氢的效率。     

从科研中提炼出的精细化工专业实验:新型疏水缔合聚合物的制备、表征及性能测定*

结合教师科研项目,推荐一个精细化工专业实验:疏水缔合聚合物的制备、表征及性能测定。通过该实验可以使学生掌握自由基共聚法制备聚合物的基本原理,掌握一些大型仪器的基本操作、聚合物常用的表征手段及结构分析方法,理解疏水缔合聚合物结构与性能之间深层次的理论联系。该实验项目来源于科研,服务于实践,集聚合反应、结构表征、大分子溶液理化性能测试于一体,具有综合性、前沿性、研究性等特点。本实验的开设有利于提高精细化工方向学生的专业实验水平,提升学生的综合探究素质、创新意识及动手能力。     

Nanostructured BiVO4 Derived from Bi-MOF for Enhanced Visible-light Photodegradation

BiVO4,a promising visible-light responding photocatalyst,has aroused extensive research interest because of inexpensiveness and excellent chemical stability.However,its main drawback is the poor photoinduced charge-transfer dynamics.Building nanostructures is an effective way to tackle this problem.Herein,we put forward a new method to prepare nanostructured BiVO4 from Bi-based metal-organic frameworks[Bi-MOF(CAU-17)]precursor.The as-prepared material has a rod-like morphology inherited from the Bi-MOF sacrificial template and consists of small nanoparticle as building blocks.Compared with its counterparts prepared by conventional methods,MOF-derived nanostructured BiVO4 shows better light absorption ability,narrower bandgap,and improved electrical conductivity as well as reduced recombination.Consequently,BiVO4 nanostructure demonstrates high photocatalytic activity under visible light towards the degradation of methylene blue.Methylene blue can be degraded up to 90%within 30 min with a reaction rate constant of 0.058 min-1.Moreover,the cycling stability of the catalyst is excellent to withstand unchanged degradation efficiency for at least 5 cycles.     

D-T中子活化实验中89Rb半衰期的实验测量研究

加速器中子活化实验是核专业本科实验教学中的重要实验之一.本文在利用14 MeV快中子辐照238U诱发裂变截面实验过程中引导学生挖掘实验数据,测量了裂变核素(89Rb)的重要核参数—半衰期.本工作运用低本底HPGe-γ谱仪测定裂变产物的一系列γ射线能谱,解谱得到89Rb的特征γ峰计数,从而确定89Rb的半衰期.数据分析中应用89Rb核素两条γ射线分别独立得到89 Rb的半衰期为15.30±0.09 min和15.25±0.07 min.测量结果在与文献数据符合较好的基础上,提高了测量精度.     

氨基酸官能团的太赫兹振动模式研究

对比于氨基酸的红外分析法,太赫兹波的电子能量更低,可实现无损检测。氨基酸分子内原子振动、分子间氢键的作用、以及晶体中晶格的低频振动均处于太赫兹波段,使其在太赫兹波段具有吸收峰,且不同的氨基酸分子太赫兹吸收峰不同,故可用氨基酸在太赫兹波段的这种“指纹特性”实现氨基酸类物质的定性分析。量子化学分析方法可以应用量子力学的基本原理和方法,研究稳定和不稳定分子的结构、性能及其之间的关系,还可以针对分子与分子间的相互作用、相互碰撞及相互反应等问题进行研究。通过量子化学计算方法计算氨基酸分子的太赫兹吸收谱,可以为氨基酸分子的太赫兹吸收峰匹配分子振动模式,对氨基酸定性分析有一定参考性与指向性,并为实验获取的样品太赫兹时域光谱提供理论支撑,在实验获得太赫兹吸收谱的基础上进行量子化学计算,还能为实验结果进行验证。首先利用太赫兹时域光谱技术获取了谷氨酰胺、苏氨酸、组氨酸的太赫兹吸收谱,分别构建这三种氨基酸样品在实物中以两性离子形式存在的单分子构型,利用量子化学计算方法在完成结构优化后进行太赫兹吸收谱模拟计算。计算结果表明三种氨基酸单分子的太赫兹吸收谱计算结果与实验获取的太赫兹吸收谱差异较大,但在高频段吸收峰峰位基本吻合。通过GaussView分别查看了这三种氨基酸分子在太赫兹段内的吸收峰对应频率处的振转情况,发现在高频段内三种氨基酸分子官能团均只发生转动而未见振动,并且转动模式基本一致。通过对氨基酸官能团的太赫兹吸收谱进行量子化学计算,将官能团在高频段内吸收峰对应频率处的振转模式与三种氨基酸分子在该段内吸收峰对应频率处的振转模式做了对比。研究表明,在氨基酸单分子构型下由量子化学方法计算所得的太赫兹吸收谱中,高频段内计算得出的模拟吸收峰与实验获取的太赫兹吸收峰基本吻合;振转模式分析发现,谷氨酰胺、苏氨酸、组氨酸在太赫兹高频段内的氨基酸官能团振转模式相同,三种氨基酸分子在高频段内的吸收峰主要来源于氨基酸官能团。因此,结合量子化学计算与太赫兹吸收谱可以实现氨基酸类物质的定性分析。