自掺杂SnO2微球的水热合成及其可见光催化性能

本研究采用水热法,以柠檬酸为螯合剂,通过控制n(Sn⁴⁺)/n(Sn²⁺)的数值,合成了由具有丰富氧空位的SnO₂纳米晶体组装成的微球。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及UV-Vis漫反射光谱对SnO₂纳米微球进行表征分析,结果表明:在酸性水热条件和柠檬酸的螯合作用下,二氧化锡纳米晶体聚集形成微球;在Sn⁴⁺/Sn²⁺摩尔比例为3:7时,其微球尺寸最小,整体分散性较好;同时适量二价锡离子的掺杂使得该样品氧空位浓度达到最佳,氧空位的存在将使得样品光吸收范围拓展至可见光,因而该样品显示出较强的可见光催化效率,在8 min内完全降解甲基橙。     

基于抛光基材的热蒸镀铜箔生长高平整单层石墨烯薄膜

在石墨烯的化学气相沉积工艺中,铜箔是决定石墨烯薄膜质量的重要因素。传统铜箔由于制备工艺的限制,存在大量的缺陷,导致石墨烯薄膜的成核密度较高。本工作选用抛光铝板、抛光不锈钢板、微晶玻璃和SiO₂/Si作为基材,用热蒸镀法制备了不同粗糙度的铜箔,并详细讨论了以该系列铜箔生长高平整度石墨烯薄膜的条件及铜箔对石墨烯薄膜品质的影响。实验结果表明,铜箔以(111)取向为主,与基材分离后,表面具有纳米级平整度。在生长石墨烯后,从SiO₂/Si剥离的铜箔成核密度是4种基材中最小的。同时,从SiO₂/Si剥离的铜箔晶体结构变化最不明显,具有良好的结晶性,表面几乎不存在铜晶界缺陷。当压强为3 000 Pa,氢气和甲烷流速分别为300 mL/min和0.5 mL/min时,可以获得约1 mm横向尺寸的石墨烯单晶晶畴。     

吉林大学物理化学学科:笃学致远 润物无声

伴随建系而生的吉林大学物理化学学科是吉大化学学科的重要组成部分,在70年的发展中为整个化学学科的发展建设做出了重要贡献。吉大物化人一直坚持理论与实践并重的教育思想,培养了大批优秀人才。回顾了吉大物理化学学科的历史沿革,展现了吉林大学化学学院物理化学在课程和教材建设、科学研究和人才培养等方面所取得的成绩。在吉大化学70周年华诞之际,谨以此文向为吉大物化学科建设做出贡献的前辈致敬。     

LaNi0.5Co0.5O3催化剂对甲烷二氧化碳干重整反应在CO2渗透膜反应器中的影响

制备了混合导体膜反应器,通过电化学方法捕获CO2,并将其用于甲烷二氧化碳干重整反应中.采用XRD, SEM,TPR等技术系统研究了LaNi0.5Co0.5O3催化剂在膜反应器中对甲烷二氧化碳干重整反应的影响.结果表明:LaNi0.5Co0.5O3催化剂在甲烷干重整反应中能原位析出纳米金属Ni和Co,对反应起到了较好的催化作用,同时抑制了积碳.催化剂还具有良好的氧化还原性能,可以循环利用.     

无需热处理高炉渣微晶玻璃的制备与表征

采用熔融法熔制具有金色星点的微晶玻璃,制备过程无需热处理.利用DSC-TG、XRD、SEM、EDS、TEM、BSE、FTIR和热膨胀研究该微晶玻璃配合料的高温熔制过程和不同熔制温度、保温时间对微晶玻璃晶体含量、显微结构和性能的影响.研究表明:配合料在850℃生成钙铝黄长石晶体并在1010℃逐渐转变为辉石,配合料在1200℃时大量熔化,仅含有熔点较高的正方铬铁矿石,随着温度的升高,正方铬铁矿溶解,玻璃液中析出绿铬石晶体;晶体含量随着熔制温度的升高而减少,随着保温时间的延长而增加.     

基于共轭梯度法的感知矩阵优化方法

压缩感知理论中降低信号维数的关键问题是构造有效的测量矩阵。在已知稀疏基的情况下，基于ETF（Equiangular Tight Frame）框架的测量矩阵构造方法和稀疏信号重构过程均依赖于感知矩阵。为此，设计了一种基于共轭梯度法的感知矩阵优化方法，该方法简单易行，且所求结果的Gram矩阵与目标Gram矩阵更接近。 实验结果表明，此感知矩阵优化方法在理论分析、实际图像应用及算法有效性上均具优势。     

Enhanced CO2 Electrolysis with Metal-oxide Interface Structures

The ever-decreasing fossil fuels and the increasing greenhouse effect have caused substantial concern.Solid oxide electrolyser cell(SOEC)with La_0.75Sr_0.25Cr_(0.5 )Mn_0.5O_3-δ(LSCM)as a cathode was used for CO₂ electrolysis to CO.In this work,the metal-oxide interface was constructed on the LSCM framework by in-situ exsolution and impregnation,and the uniform distribution of metal nanoparticles on the LSCM framework was confirmed by spectroscopy techniques and electron microscopy techniques.The existence of three-phase boundary promoted the absorption and electrolysis of CO₂.(La_0.75 Sr_0.25)0.9(Cr_(0.5 )Mn_0.5)_0.9(Ni_0.5 Cu_0.5)_0.1 O_3-δ(LSCMNC)showed the best electrolytic CO₂ performance at 850℃and exhibited excellent electrocatalytic activity after 100 hours of long-term testing and 8 redox cycles.     

原位合成Bi3O4Br/Bi12O17Br2光催化剂及其对磺胺甲噁唑降解性能

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但因光生电子和空穴的快速复合而表现出较低的光催化效率,进而限制了其应用范围。通过简易的水解-焙烧法原位制得一种新型的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂,并以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,对所制催化剂进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗(EIS)、光致发光光谱(PL)等表征。结果表明所制备的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂具有较强的光生载流子分离率、较低的界面电荷转移电阻,进而展示出优异的光催化降解SMX性能,在模拟太阳光下照射30 min,SMX降解率达到87%,相较于纯的Bi₃O₄Br和Bi₁₂O₁₇Br₂催化剂,降解率分别提升了30%和24%。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析了所制催化剂的降解机理。     

拉曼光谱编码的荧光液相生物芯片检测系统研究

随着医疗诊断需求的增加，生物分子检测技术越来越受到人们的重视，液相生物芯片技术作为一种高通量，多通道的分子检测手段在近几年得到了飞速发展。通过层层自组装方法制备以微片为载体的拉曼光谱编码液相生物芯片，并利用自行搭建的一套高灵敏度、高分辨率的光学系统，实现对液相生物芯片的定性与定量分析。光学系统由拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统耦合而成。在拉曼光谱检测系统中激光器发射出785 nm波长的激光，通过二向色镜，带反反射镜与物镜汇聚到样品上，样品产生的拉曼散射光，经物镜，带反反射镜，二向色镜与拉曼滤波片，最后通过凹透镜聚焦到光谱仪的狭缝上，光谱仪色散实现在线阵CCD上拉曼光谱的获取。荧光显微成像系统应用光学成像原理，通过调节凹透镜与405 nm的激发光之间的距离，使激发光通过物镜均匀的照射到样品之上，样品激发出的荧光，通过物镜，带反反射镜，二向色镜，滤波片与相应的凹透镜，最后成像到面阵CCD上。改进传统便携式拉曼光谱检测系统光路并选用相应波段的带反反射镜与焦距20倍的物镜完成拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统的耦合。为了减少两路系统之间的相互影响选用合适的二向色镜以及滤波片，在提高耦合系统获取数据的准确性中有着重要的作用。该系统通过对反应之后的液相生物芯片进行拉曼光谱检测，以完成对每个编码玻片的定性识别，即解码；同时激发反应后液相生物芯片的荧光并采集荧光强度图，根据每个解码玻片上的荧光强度值完成对目标检测物的定量分析。区别于传统荧光编码液相生物芯片, 拉曼光谱编码具有稳定性更强，光谱分辨率更高等优点。该光学系统集拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统于一体，解决了目前未有基于拉曼编码的液相生物芯片的检测系统的问题，并且可同时对多种目标物进行识别和定量分析，提升了实验结果的准确性。     

城市河网尺度的水体光谱指数适宜性分析研究

城市地表水是城市生态环境的重要组成部分，地表水环境高光谱遥感是高光谱遥感的重要应用方向，水体提取是地表水环境高光谱遥感的第一步，其主要任务是从高光谱遥感数据中提取地表水水体轮廓。基于光谱指数的水体提取方法充分利用光谱信息，计算简单，实现容易，提取效果优异。归一化植被指数(NDVI)、归一化水体指数(NDWI)、高光谱差异化水体指数(HDWI)和基于指数的水体指数(IWI)等光谱指数已经广泛应用于湖泊、大江大河等开阔水体提取。近些年来，随着成像光谱技术的发展，高光谱遥感数据的获取能力也突飞猛进，空间分辨率和光谱分辨率不断提高。与江河湖基本在流域内沿地形分布不同，城市地表水一般细小，纵横交错，形成河网。在高光谱遥感数据用于城市体表水提取时，其面临的图像空间分辨率、地物类型和地物复杂等，与江河湖水体提取有很大不同。因此，需要对这些常用的光谱指数在城市地表水提取中的适宜性进行评价。以此做为出发点和目标，以河网密布的江南水乡中国浙江省嘉兴市为研究对象，以应用型航空成像光谱仪(Airborne imaging spectrometer for applications, AISA)获取的高空间分辨率机载高光谱遥感数据为数据源，通过Youden指数确定最佳阈值，将总体分类精度、错分误差、漏分误差、Kappa系数作为衡量指标，分析评价了NDVI，NDWI，HDWI和IWI 4种光谱指数在城市河网提取中的适宜性。结果表明，阴影与水体光谱变化趋势类似，是造成水体提取过程中高错分误差的主要因素。四种指数都可以准确抑制落在植被中的阴影，但无法有效抑制落在建筑物中的阴影。HDWI虽然可以在一定程度上抑制建筑物中的阴影，但是无法有效地抑制亮建筑物背景。通过对不同类型水体和阴影（笼罩下地物）光谱的进一步分析，虽然水体和阴影光谱曲线变化趋势相似，均在560～600 nm附近存在波峰，但是水体和阴影波峰高度存在差异，水体波峰值较大而阴影波峰值较低。因此，通过充分挖掘水体和阴影在560～600 nm处光谱反射信息，有望进一步抑制建筑物阴影，提高城市河网水体提取精度。