光度法对不同土地利用类型河流在不同水期氮磷分布特性及定量源解析研究

氮和磷是水环境生物生长和繁殖必须的营养成分,影响水体初级生产力的水平,且水体富营养化水平与氮磷形态密切相关,随着水体环境的改变,沉积物会向水体释放氮磷,造成二次污染。同时,对外源氮磷污染来源的贡献进行定量识别,可有效管理和控制水体氮磷污染负荷。毗河和石亭江是沱江的重要支流,影响着长江母亲河的水质。采用钼锑抗分光光度法和连续提取法研究在枯水期和丰水期毗河和石亭江水体和表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)及各形态氮磷的分布特性,对比不同土地利用类型河流氮磷行为特性及释放风险,并采用Multiple Linear Regression of the Absolute Principal Component Scores(APCS-MLR)受体模型进行氮磷污染源的识别和量化。研究结果表明：① 研究区水体和表层沉积物中氮磷均处于不同程度的污染水平,水体枯水期TP的主要贡献者是颗粒态无机磷(PIP)和颗粒态有机磷(POP),而丰水期却是颗粒态无机磷(PIP)和溶解态无机磷(DIP),两水期水体中TN的主要贡献者是硝态氮(NO-₃-N)和有机氮(ON)。而在表层沉积物中,TP的主要贡献者是钙结合态磷(HCl-P),TN的主要贡献者是酸解态氮(HN)。在枯水期和丰水期,毗河表层沉积物生物有效磷(BAP)占TP的平均值(19.7%和23.0%)比石亭江的平均值(11.0%和12.5%)占比更高,具有较高的磷释放风险。研究发现,枯水期氮磷污染程度高于丰水期,而且石亭江的氮磷污染程度高于毗河。②APCS-MLR模型在毗河提取了城镇生活污水、生活垃圾堆积产生的渗滤液、动植物残体分解和养殖业废水4个污染源因子,其中城镇生活污水对毗河氮磷污染的贡献最大(枯水期50.9%,丰水期54.8%),而在石亭江提取了工业生产中产生的废水等、动植物残体的降解、农业废弃物的风化、农田排水渠的农业废水和农药化肥的不合理施用5个污染源因子,其中工业生产中产生的废水等对石亭江氮磷污染的贡献最大(枯水期58.7%,丰水期55.8%)。因此,当地相关部门应加强对高贡献污染源的管控,从而降低流域氮磷污染负荷。     

基于微流控技术的磁流体载基液的太赫兹透射特性研究

太赫兹(THz)是指频率在0.1～10 THz的电磁波,其波长在30～3 000 μm范围内。由于自然界许多小分子的振动、转动等的频率均在太赫兹波段,并且太赫兹的低电子能特性使其在实验过程中不会对待测样品造成破坏,所以太赫兹技术被广泛地应用于无损检测、生物医学等领域。但是太赫兹在铁磁领域的相关报道还是较少的,因此本研究利用太赫兹时域光谱系统研究了一种新型磁性材料：磁流体的组成部分-载基液的太赫兹透射特性。磁流体是一种兼具液体流动性和固体磁性的新型功能材料,其打破了传统磁性材料的固体形态。磁流体由Fe₃O₄纳米级颗粒以及载基液构成。在前人的研究成果中发现磁性液体不仅具有良好的磁光效应,而且对于一定频率的太赫兹波具有高透射率;另外,在极低频电磁场作用下其可用于医学上的肿瘤治疗,可作为靶向治疗的载药系统。由于磁流体的组成部分-载基液成本较高,因此在实验中运用了微流控技术。微流控技术对检测样品的消耗少、检测速度快,并且可以根据实验需求自行设计沟道,因此是一种便捷的、灵活性好的检测方式。采用对太赫兹波具有高透过率的石英材料制成了夹心式的太赫兹微流控芯片。首先将两块3 cm×3 cm×2 mm的石英玻璃作为基片和盖片,再把强粘黏性双面胶剪刻成镂空样式,形成2 cm×2 cm的方形区域,然后把盖片和基片通过雕刻好的强粘黏性双面胶键合,其沟道厚度为50 μm,可以用于对少量液体的探测,并且可以使载基液呈薄膜状。之后将太赫兹技术和微流控技术相结合,利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统研究了载基液的太赫兹透射特性,通过对太赫兹时域光谱以及频域光谱的研究发现,装有载基液的微流控芯片的信号强度高于空的微流控芯片,这一发现为载基液的应用和深入研究提供了技术支持。     

4~20 K 温区固体界面导热填料接触热阻实验研究

超导量子干涉仪、 超导光子探测器等深空探测器需要液氦温区制冷技术提供极低温温度, 固体界面接触热阻的存在会增大耦合界面温度差, 进而增加制冷机系统冷损. 为定量探究4~20 K 深低温区固体接触热阻, 采用GM 作为冷源, 设计了一台可同时调节压力和低温温度的固体界面接触热阻测试实验台. 利用感压纸进行接触界面压力校核, 并对温度重复性进行验证. 实验测试了不同导热介质填充情况下, 温度和压力变化时固体接触热阻的变化规律. 基于最小二乘法对实验数据进行半经验公式拟合, 获得4 ~20 K 温区不同压力加载条件下的接触热阻的定量参考.     

陶瓷再生粗骨料混凝土力学性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550溶液浸泡陶瓷再生粗骨料,改变其表面性能,从而增强陶瓷骨料-水泥石界面的粘结性能。使用处理后的陶瓷骨料制备陶瓷再生混凝土,并对其进行了立方体抗压强度试验和弹性模量测试。结果表明:随着陶瓷粗骨料掺量的增加,再生混凝土的强度降低;当掺量为60%时,再生混凝土的弹性模量较原碎石混凝土提高了3.2%;当掺量为100%时,再生混凝土抗压强度仍然满足要求。     

纳米孔莫来石陶瓷材料的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)提供硅源、纳米氧化铝(d90=50 nm)提供铝源,通过溶胶-凝胶法与超临界干燥技术,制备了分散纳米氧化铝的SiO2气凝胶块体,所得复合气凝胶块体经1200℃、1300℃热处理后,得到了纳米孔莫来石陶瓷材料。XRD测试表明:凝胶体在1 200℃热处理后发生了莫来石化,1300℃莫来石化基本完成。压汞仪与场发射扫描电镜结果显示:凝胶块体经1 200、1 300℃热处理后,形成了具有纳米多孔结构的莫来石陶瓷材料,其骨架结构包含有200~400 nm的大孔,以及大量位于其孔壁上的6~30 nm的介孔。由于莫来石化的进行,热处理后的陶瓷材料的纳米孔结构具有更高的热稳定性。     

两种具有三维孔道结构有机模板稀土硫酸盐的合成、表征及性质研究

本文分别采用水热和溶剂热的方法,以乙二胺和哌嗪为有机模板剂分别合成了两种新的三维孔道结构的稀土硫酸盐[Gd2(SO4)5(H2O)2][C2N2H10]2(1),[Eu2(SO4)5(H2O)2][C4N2H12]2(2),并且通过单晶X射线衍射、元素分析、红外、热重对两种化合物进行了表征。化合物1和2都属于单斜晶系,P21/c空间群。化合物1:a=0.652 1(4)nm,b=1.692 0(9)nm,c=2.023 3(11)nm,β=95.168(7)°,Z=4。化合物2:a=1.972 1(2)nm,b=1.927 1(2)nm,c=1.323 20(14)nm,β=92.307 0(10)°,Z=8。单晶结构分析表明,这两种化合物的无机骨架都是由SO4连接具有交替十六元环与八元环二维层形成的三维孔道结构。化合物2的固体荧光分析表明,在396 nm的激发波长下表现出Eu3+的特有发光性质。     

伊马替尼的合成及其中间体工艺优化

以3-乙酰基吡啶为起始原料,经环合、缩合、还原、酰胺化等六步反应制得抗肿瘤药物伊马替尼,并对其中间体N-(2-甲基-5-硝基苯基)-4-(3-吡啶基)嘧啶-2-胺的后处理工艺进行了优化,降低了成本和操作难度,有利于工业化。     

以蛋清蛋白及半透膜为模板调控碳酸钙的仿生合成

依据生物矿化的基本原理,以蛋清蛋白为基质,透析袋组成隔室,在仿生条件下,诱导碳酸钙的合成。扫描电子显微镜和红外测试结果表明,半透膜和蛋白质虽然直接影响碳酸钙的形貌,但在半透膜和蛋清蛋白调控下生成的碳酸钙均为球霰石型晶体。实验结果表明,半透膜的选择性透过功能不仅限制了蛋白质的自由移动,同时也限制了蛋白质和Ca2+配合物的自由移动,从而为制备特殊形貌的碳酸钙固体提供了基础。     

密度泛函理论研究2种新型染料分子的分子内电荷转移现象

采用量子化学方法研究了2种新型有机染料分子P1和P4,几何优化和基态性质计算采用B3LYP密度泛函,基组为6-311G(d).由于P1和P4分子中分别存在2个对称的吸电子基团,所以2个染料分子的电子结构存在明显的特点:2个紧邻简并最低空轨道(LowestUnoccupied Molecular Orbital,LUMO)轨道.P1和P4最高占据轨道(Highest Occupied Mo-lecular Orbital,HOMO)到LUMO轨道的跃迁能级差分别为2.79和3.26eV.同时,采用含时密度泛函方法(Time-Dependent Density Functional Theory,TDDFT)研究了2个染料分子的激发态性质.通过电荷差异密度理论方法(Charge Different Density,CDD)直观的展示了分子内电荷转移的现象.对于P1,电荷转移的方向是从苯甲酸基团到2个二氰乙烯基噻吩苯基团;对于P4,电荷是由2个二氰乙烯基联苯基团基团向苯甲酸基转移.