一种基于丹磺酰胺染料的高选择性汞(Ⅱ)离子荧光探针

对人类健康和社会环境而言,汞离子被认为是毒性最大的金属离子之一.本文设计、合成了一种新型基于丹磺酰胺染料的荧光探针,并研究了其对金属阳离子的识别性质.研究结果表明:该荧光探针在水溶液中,对汞离子具有高度的选择性和良好的灵敏度,且不受其它金属阳离子的干扰.该探针对汞离子的检测限可以达到2.1×10-8 mol/L.该探针极低的检测限和良好的水溶性表明其可用于活细胞中检测汞离子.生物成像实验证实该探针具有良好的细胞膜透性和生物相容性.     

表面结构对面源黑体光谱发射率的影响

随着红外测温技术的快速发展,红外测温仪在军事及民用领域得到广泛应用,对测量准确度的要求提升到了新的高度。面源黑体辐射源作为非接触测温设备校准的核心装置,近年来受到广泛的关注。发射率是描述辐射源性能的重要指标,目前缺少黑体表面形貌对发射率影响的研究。面源黑体发射率主要由表面凸锥结构和涂覆涂层决定。为设计出高发射率面源黑体,以具有凸锥结构的面源黑体为基础模型,引入间距及涂层结构,建立具有不同表面结构参数、单元间距及涂层厚度的面源黑体模型,设置基底材料为石墨,涂层材料为氮化硅,通过有限元软件得到仿真模型的反射率,利用反射率反演得到其发射率,绘制3～14μm范围内的光谱发射率曲线;研究面源黑体表面的电场分布情况。分析结构单元的宽高比、涂层厚度和结构单元间距等参数对发射率的影响。结构单元高度与发射率成正比、较窄的宽度对发射率有优化作用,发射率随宽高比的减小而增大。涂层结构改变了光谱发射率的下降趋势,在11μm后发射率上升,发射率随厚度增加而增大;单元间距变化与发射率成正比。设置初始面源黑体单元结构高度为10μm、宽度为1μm,在该模型上依次添加2μm涂层及2μm间距结构,进行仿真计算。优化后黑体...     

高性能MWCNTs-OH修饰聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜的制备

以羟基多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)作为添加剂,采用非溶剂致相转化法制备MWCNTs-OH修饰聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜.先将MWCNTs-OH加入溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中超声处理以加强其分散性,力求制得均一铸膜液.通过水通量、截留率、红外光谱,XRD及力学性能测试表征膜性能,并用SEM观察其形貌.重点考察MWCNTs-OH对中空纤维膜通量、截留和力学性能的影响.结果表明,当MWCNTs-OH质量分数从0增加到0.09 wt%时,修饰膜的水通量由376.40 L/m2h增加到510.90 L/m2h,而对BSA截留率保持稳定(95%以上);膜的拉伸强度由1.68 MPa提高到2.42 MPa,断裂伸长率由44.18%提高到76.93%.SEM和TEM研究表明,MWCNTs-OH添加量较少时,在膜中可均匀分散,添加量大时则容易团聚.XRD和IR图谱分析表明MWCNTs-OH参与聚合物结晶过程而未改变聚合物晶型.     

利用表面等离子激元提高红外探测器效率的研究

目前关于提高红外热探测器吸收效率的研究,主要是上表面金属光栅结构的研究,该结构存在入射光被表面金属反射的问题。本研究提出了一种内部等离子体谐振吸收的红外探测器结构。分析了光栅及探测器结构参数对红外光学吸收的影响,采用COMSOL软件仿真,研究了介质-金属-介质-金属结构红外探测器的吸收效率,并通过结构参数的优化使吸收结构对特定红外波长的吸收率达到99.9;以上,在整个波长范围内平均吸收效率达37.4;。     

红外光谱发射率测量系统的温漂修正方法

针对探测器光谱响应度温漂现象对红外光谱发射率测量系统重复性的影响,分析探测器温度与输出电压之间的变化规律,提出了基于多项式拟合的光谱响应度温漂修正方法。研究探测器自身温度与其光谱响应度的函数关系,对探测器光谱响应度随温度变化的曲线进行数据拟合,得到探测器温度-光谱响应度的拟合方程,计算光谱响应度的温漂修正系数,修正探测器的输出电压,消除光谱响应度温漂现象对探测器输出电压造成的影响。研制光谱响应度温漂修正装置,测得探测器光谱响度的温漂曲线,对比指数拟合曲线和多项式拟合曲线与测量曲线的吻合度,结果表明6阶多项式拟合曲线的一致性较好,提高了基于积分球反射计的光谱发射率测量系统的重复性。     

气相输运沉积制备化合物薄膜材料的研究进展

相比用于制备晶体材料的化学气相输运(Chemical Vapor Transport,CVT)方法,近空间气相输运沉积(Close-spaced Vapor Transport Deposition,CSVT)及气相输运沉积(Vapor Transport Deposition,VTD)方法不为人们所熟知.近几年来,气相输运沉积逐渐应用于锑基薄膜(Sb2 Se3、Sb2 S3及Sb2(Se,S)3)、锡基薄膜(SnS、SnS2)及铋基薄膜(Bi2 Se3、Bi2 Te3)等材料的制备,有可能成为一种重要的材料制备方法.本文综述了气相输运沉积用于化合物薄膜制备的研究进展,对其特点进行分析,并对其发展趋势进行了展望.     

聚(杯芳烃-哌嗪)酰胺与2,2'-联吡啶超分子泡沫网络结构的构筑

大环番衍生物单体5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二酰氯基-26,28-二羟基杯[4]芳烃(DC)与哌嗪通过界面聚合,制备了聚(杯芳烃-哌嗪)酰胺(D).化合物D在乙酸乙酯溶液中形成平均直径为28和164 nm的双分布囊泡形聚集体. 2,2'-联吡啶(bpy)对化合物D的交联作用可将囊泡转变为实心无规则交联网.水将交联网转变为两相界面处存在的泡沫.这个变化过程表明,化合物D在不同的诱导条件下可调整聚集状态,多重诱因使其最终形成宏观泡沫状自组装构筑.化合物D是一个集合芳香大环-小杂环,疏水-亲水、氢键供体受体、刚性-柔性及富π空腔等多种结构及自组装于一体的高分子结构,其分子链在不同诱因下改变扭曲和取向导致超分子交联网络的形成.这种可逆宏观自组装现象为自组装机理的理解及刺激-响应材料的开发提供了一种有价值的试材.     

扭转对碳纳米管束热物性的影响

采用非平衡分子动力学方法(NEMD)研究了扭转对碳纳米管(CNT)管束热导率的影响。CNT管束由7根(10,10) CNT组成。通过对CNT管束施加不同程度扭转,结果表明CNT管束热导率随着扭转程度增大迅速下降。采用T形法测量了扭转前后CNT管束热导率随温度的变化,实验结果与模拟预测趋势吻合。声子谱和拉曼光谱的结果表明扭转对原结构的破坏,结构有序性降低造成声子软化,最终导致了热导率的下降。     

直接甲醇燃料电池膜电极的研究与进展

膜电极(MEA)是直接甲醇燃料电池(DMFC)的核心部件。文中对MEA的研究现状从4个方面进行了详细评述。首先,对组成MEA的关键材料,如电催化剂、质子交换膜、扩散层的研究进展进行了介绍,认为开发低温高效、贵金属载量低的电催化剂以及研制低成本、低甲醇渗透的非氟质子交换膜是MEA关键材料的研究方向。第二,对于MEA的制备方法,文中对以GDL为支撑体的GDE法和以PEM为支撑体的CCM法进行了详细的评述,认为CCM法是今后MEA制备工艺的重要发展方向。第三,关于MEA的表征技术,认为采用电化学方法结合现代谱学技术仍是未来一段时间对MEA表征的主要手段。第四,介绍了MEA数学模型的研究现状,DMFC数学模型的研究是以PEMFC的模型为基础建立起来的,但是建立DMFC的数学模型更为复杂,认为今后对DMFC膜电极模型的研究要充分考虑阳极二氧化碳与甲醇水溶液的两相流问题以及阴极甲醇渗透对电池性能影响的问题。最后,对直接甲醇燃料电池膜电极未来的发展进行了展望。     

基于激光旋转加热的非导电材料高温光谱发射率测试方法与装置

光谱发射率是表征材料热物理性能的重要参数。对于非导电材料的高温光谱发射率测试,一般采用高温加热炉加热或辐射加热的方式来进行发射率测试,存在的问题是采用高温石墨炉加热时,样品可能会与高温石墨发生化学反应,从而破坏材料原有物性;采用辐射加热,一般是单向静止加热,会存在样品温场梯度非均匀分布的问题。基于激光旋转加热和样品/黑体整体一体化设计,提出了一种“样品动中测”的非导电材料高温光谱发射率测试新方法,建立了相应的测量模型,突破了传统的 “样品静中测”的局限,样品与参考黑体共形一体化设计,采用微区域光谱辐射成像方法,同时测量参考黑体和样品的光谱辐射能量与温度。建立了激光旋转加热状态下的热传导方程,对典型样品材料的温度分布进行了仿真计算,结果表明旋转样品温场分布较为均匀,分析了温场分布与红外光谱发射率测量误差间的关系,给出了适用于本测试方法的材料的热导率下限值。基于该方法,搭建了相应的测量装置,对典型材料碳化硅在1 000 K时的光谱发射率进行了测试,在4 μm处对各个典型高温温度点的光谱发射率进行了测试,得到了碳化硅材料在红外波段的光谱发射率波长变化和温度变化规律特性。与国外的测量结果进行了比对,结果较为一致,验证了激光旋转加热光谱发射率测试方法的可行性。采用此方法,不破坏样品本身的理化特性,样品加热升温速度快,测量温度范围上限高,有效减小了激光静止单向加热带来的温度不均匀性,可同时测量出样品和参考黑体的光谱辐射亮度及温度,无需另外再设计标准高温黑体,解决了现有非导电材料高温光谱发射率测试中非均匀加热和辐射能量同步比对测量的问题,可应用于多种非导电材料高温光谱发射率的测试。