从废水到新能源:光催化燃料电池的优化与应用

随着经济的飞速发展,社会对能源的需求日益扩大,对工业废水的无害化处理也提出了更高的要求。光催化燃料电池 (photocatalytic fuel cell, PFC) 在燃料电池中引入半导体光催化材料作为电极,实现了有机污染物高效降解和同步对外产电的双重功能,在废水无害化与资源化利用方面具有潜在的应用价值。半导体光催化电极是PFC系统高效运行的核心组件,增强其可见光响应和光生载流子分离是提高PFC性能的关键策略。反应器结构设计和运行参数优化也有利于改善PFC性能。本文从PFC基本原理和应用入手,综述了PFC在环境污染物资源化处理中的研究进展,并详细阐述了提高PFC的污染控制性能和产电效率的优化手段,为进一步设计高效稳定的PFC系统并实现其在水污染控制和清洁能源生产中的应用提供理论指导。     

水下多级微结构液气界面的稳定性和可恢复性研究

微结构表面浸没水下所形成的液气界面对减阻等应用具有重要意义.液气界面的稳定存在是结构功能表面发挥作用的前提.因此,如何增强液气界面的稳定性以抵抗浸润转变过程,以及在液气界面失稳之后,如何实现去浸润过程以提高液气界面的可恢复性能,均具有重要的科学研究意义和实际应用价值,也是国内外研究关注的热点问题.本文针对具有多级微结构的固体表面,研究其在浸没水下后形成的液气界面的稳定性和可恢复性.通过激光扫描共聚焦显微镜对不同压强下液气界面的失稳过程和降压后的恢复过程进行原位观察,实验结果和基于最小自由能原理的理论分析相吻合.本文揭示了多级微结构抵抗浸润转变以及提高液气界面可恢复性能的机理:侧壁上的次级结构(纳米颗粒、多层翅片)通过增加液气界面在壁面的表观前进接触角增强了液气界面的稳定性;底面的次级结构(纳米颗粒和封闭式次级结构)可以维持纳米尺寸气核的存在,有利于水中溶解气体向微结构内扩散,最终使液气界面恢复.本文的研究为通过设计多级微结构表面来获得具有较强稳定性和可恢复性的液气界面提供了思路.     

油-气-水三相流超声传感器持气率测量*

为探索油-气-水三相流持气率测量难题,该文开展了脉冲透射式超声传感器持气率测量动态实验研究。首先,利用超声传感器与光纤传感器组合,测取了油-气-水三相流中段塞流、混状流、泡状流的响应信号;其次,提取了超声脉冲信号的最大值序列来反映不同流型时超声传感器响应特性,同时,借助双头光纤传感器与相关测速法,计算得到了流体中气泡弦长序列;最后,结合流型与泡径信息,利用超声传感器测量了不同流型下持气率,并分析了不同流型持气率预测的误差来源,为其他油-气-水三相流持气率测量传感器设计提供了借鉴。     

钙钛矿型Sr_（1－x）Bi_xFeO_（3－y）系列物的结构、电性及铁氧化态研究

在１１００℃制备了钙钛矿型非计量系列物Ｓｒ_（１－ｘ）Ｂｉ_ｘＦｅＯ_（３－ｙ），与文献相比，明显具有温度低、时间短、能耗少的特点。用化学分析方法测得其化学式及Ｆｅ离子的平均价态，用ＸＲＤ、交流阻抗、ＩＲ、Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱等方法研究了其结构与性质，该类化合物具有Ｐｍ３ｍ对称性和半导体性质，铁离子会产生电荷歧化现象。     

光电子能谱研究O2和Rb在InSb（111）表面上共吸附

本文利用光电子能谱（ＸＰＳ和ＵＰＳ）技术研究了室温下Ｏ２和Ｒｂ在ＩｎＳｂ（１１１）表面上共吸附，分析了碱金属Ｒｂ在ＩｎＳｂ（１１１）表面上吸附的键合状态以及对衬底的催化氧化作用。结果表明，Ｒｂ与ＩｎＳｂ表面上的Ｓｂ发生化学反应，Ｒｂ在ＩｎＳｂ表面上吸附提高了衬底表面的氧化速率，衬底表面上的Ｉｎ和Ｓｂ被氧化，分别生成锑和铟的氧化物。在Ｏ２吸附的过程中，还观察到两种Ｒｂ的氧化物，即过氧化铷（Ｒｂ２Ｏ２     

外腔反馈对半导体激光器振荡特性的影响

通过有效反射系数的引入，根据激光谐振腔的自再现条件和对腔内光子密度、载流子密度方程的求解，分析了外腔反馈对半导体激光器的阈值增益、振荡频率和输出功率等振荡特性的影响，并通过实验进行了验证.外腔反馈后，半导体激光器的阈值电流从420mA降为370mA，输出功率的斜率效率获得了提高，理论计算的输出功率曲线与实验结果符合的很好. 关键词： 半导体激光器 外腔反馈 振荡特性     

LD泵浦Nd∶LuVO4/Cr4+∶YAG被动调Q激光器

采用大功率半导体激光器端面泵浦Nd∶LuVO4晶体，利用Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收元件，实现了1.06 μm激光的被动调Q运转.在泵浦功率为19.1 W时，获得最高平均输出功率为4.58 W，脉冲宽度为84 ns，单脉冲能量为36.6 μJ以及峰值功率为436.2 W的激光脉冲.     

半导体激光器光束准直系统的功率耦合效率

在长距离无线光通信中，接收点光功率密度与光束发散角平方呈反比关系，为了获得小的发散角和大的功率耦合效率，要求准直系统有较大的数值孔径(NA)，但数值孔径过大会增加像差，因此合理设计功率耦合效率与准直系统的数值孔径就非常重要。该文对半导体激光器光束准直系统中功率耦合效率进行了研究，给出了半导体激光器光束功率耦合效率与k(孔径半径与孔径处等效光束半径之比)的关系表达式，并结合激光器光束准直系统，给出了半导体激光器光束功率耦合效率与准直系统数值孔径的关系表达式。该研究结论对于半导体激光器光束准直系统设计具有参考作用。     

理想气体在热力学中的作用

指出热力学理论是普遍的,不依赖于理想气体.理想气体为热力学理论提供了一个简单的实例,为测量热力学温度提供了一种简单的温度计.