峨山褐煤的分子结构和分子模拟

作为重要的化石能源，褐煤资源潜力巨大、分布广泛但综合利用率低。研究褐煤的分子结构模型，有助于预测褐煤在热解、液化和气化过程中的化学反应机理及反应路径，进而提高褐煤的综合应用水平。以云南峨山褐煤为研究对象，利用傅里叶变换红外光谱、13C核磁共振波谱及X射线光电子能谱等分析测试方法，获取了峨山褐煤的含碳、含氧及含氮结构参数。在此基础上，借助Gaussian 09计算平台，采用量子化学建模的方法构建并优化了峨山褐煤的分子结构模型。研究结果表明：峨山褐煤的芳碳率为39.20%，芳香碳结构主要为苯和萘，且芳香桥头碳与周边碳的比值χ_b为0.07；脂碳率为49.51%，脂肪碳结构主要为亚甲基，季碳和氧接脂碳；氧原子主要存在于羟基、醚氧、羰基和羧基结构中；含氮结构则以吡啶为主。基于元素分析、13C 核磁共振波谱分析，又经过热重实验消除褐煤中残余水分的影响后，计算出峨山褐煤的分子式为C₁₅₃H₁₃₇O₃₅N₂。依据分子式及分析结果计算出峨山褐煤的结构单元含量并构建出其初始结构模型，采用半经验法PM 3基组及密度泛函理论M06-2X/3-21G基组对初始分子构型进行优化。优化后的分子模型具有明显的三维立体特征，芳香环之间较为分散且在空间中排列不规则，芳香簇主要通过亚甲基、醚氧基、羰基、酯基和脂肪环连接，含氧官能团主要分布在分子边缘，脂肪族侧链较多。对优化后的分子模型进行振动频率计算进而获得了分子模型的模拟红外光谱，其与实验红外谱图吻合度良好，证明了峨山褐煤分子结构模型的准确性、合理性。分子结构模型的构建有利于直观地了解峨山褐煤的分子结构特征，从而有助于从微观分子角度研究峨山褐煤的宏观性质。同时，峨山褐煤分子结构模型可为其在热解、液化和气化等领域研究中提供理论指导。     

QEPAS系统中石英音叉模态仿真计算与研究

对石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)系统中常用的石英音叉进行了有限元模态计算，获得石英音叉前6阶振型与模态频率，认知了第4阶对称摆动振型为有效振动，利用单因素法分析了石英音叉的音臂长度l₁、音臂宽度w₁、音臂厚度t、音臂切角θ、音臂圆孔直径d及音臂圆孔高度h对低阶有效共振频率(Fre)的影响，敏感度依次为： l₁> w₁>d>θ>t>h，考虑实际设计情形，筛选出了l₁，w₁，d与h四个石英音叉设计变量，采用Box-Behnken实验设计方案与RSM(response surface methodology)方法，以Fre为函数目标，建立l₁，w₁，d与h的二次回归响应面模型，得到了参数之间的交互作用，利用Design-Expert软件对响应面模型进行设计参数反求，结果表明，在15 000 Hz≤Fre≤25 000 Hz计算区域内误差较小，基本满足QEPAS系统的计算需求，所提出的研究与设计方法具有一定通用性，可为QEPAS系统中石英音叉结构参数设计提供参考。     

将星际化学知识引入大学基础化学教学的意义与模式

20世纪中期兴起的星际化学推进了人类对宇宙产生与演化、生命起源和地球环境的认识。天文学与天体物理学、光谱学、基础化学等多学科的互相结合，为星际化学尤其是对星际空间中新型化合物和化学反应的认知突破起到了重要作用。创造性地提出将星际化学的探索和发现引入大学基础化学教学的方案。在分析星际化学所涉及的典型化学知识和应用实例的基础上，初步探讨了本方案的可行性。将化学与星际化学知识相结合的教学方式在拓宽学生的眼界的同时，可以有效增加课堂的趣味性。     

NaOH改性ZSM-5分子筛在苯、甲醇烷基化反应中的应用

用NaOH溶液对高硅ZSM-5分子筛进行处理,考察其应用于苯-甲醇烷基化反应过程的最佳处理条件,并用XRD、SEM、XRF、NH3-TPD、TPO、BET等手段对试样进行表征。结果表明,NaOH在脱除分子筛硅物种的同时,也会脱出晶粒表面附着物,暴露出更多的酸性位,形成一定量的介孔,进而影响苯-甲醇烷基化性能。当NaOH处理量为2.4 mmol/gcat时,在液体积空速为85 h-1下,烷基化反应中苯的转化率达到38%,相比处理前提高了近16%,且积炭量低,稳定性好。     

可获得高分辨率谱线信息的新型太阳极紫外成像仪

极紫外光谱观测和诊断是研究太阳大气基本物理过程的最重要手段之一。但因为波长短，很多可见光仪器的设计方案不再适用，且极紫外观测只能在太空中开展。国际上现有卫星上的太阳极紫外成像仪和光谱仪都有各自的不足，比如极紫外成像仪不能获得高光谱分辨率的谱线信息；狭缝式光谱仪通过扫描可得到活动区域的信息，但扫描时间过长，对于研究剧烈变化的太阳活动有很大的局限性。这些不足制约了对日冕物质抛射(CME)和耀斑等太阳活动的高精度观测及对其机理的研究：无法看到CME在内日冕的加速过程，而且无法将可见光看到的CME现象同极紫外看到的日面源区直接联系；缺少观测目标的视向速度信息，难以识别CME的触发过程。采用多级衍射成像方式的一种新型太阳极紫外成像仪，除实现传统极紫外成像仪功能外，还可以在太阳活动变化过程中同步获得全日面各区域的光谱信息。新型成像仪可以得到高光谱分辨率数据，用于反演低日冕的等离子体视向速度，获得全日面的速度分布，与同时得到的高空间分辨率图像相结合，可以识别太阳活动现象对应的物质运动, 为空间科学研究提供数据；因为没有狭缝和运动部件，可以实现对大视场的太阳活动区域的高时间分辨率成像，有利于捕捉日面活动的快速变化。新型成像仪采用无狭缝光谱分光成像的设计理念，即同一时间把一定光谱带宽的信息记录到一个二维的图像上，此过程可以看成是从某一个角度将空间和光谱数据立方体投影到一个面上，然后再利用反演得到空间分辨图像和光谱信息。多级光谱成像的光学设计与传统光谱仪最大的不同是其不存在逐行扫描的狭缝，这使得其能够同时获得大视场内太阳的空间信息和光谱信息。因为极紫外波段的特殊性，以及本仪器面向卫星遥感应用，不可能像可见光波段或者医用CT机一样实现很多衍射级的同时成像。因此，新型极紫外成像仪光学系统由反射镜、色散光栅和五个探测器组成，入射的太阳极紫外辐射经过光栅色散后分别由五个级次的探测器接收，其中四个探测器分部接收±1和±2衍射级图像，另外一个接收0级图像。空间信息可以直接从0级图像得到，而光谱信息则需要根据五个级次成像的反演结果得出。介绍了光学系统的设计以及反演算法，并分析了反演算法的误差。光路基于变间距光栅设计，可实现空间分辨率1.8 arcsec·pixel-1, 光谱分辨率7.8×10-3 nm·pixel-1，同时减小了体积和重量，适合空间应用。     

小鼠小梁细胞与肌成纤维细胞的同步辐射红外显微光谱

原发性开角型青光眼是常见的致盲性眼部疾病。眼压升高是原发性开角型青光眼发生和发展最主要的危险因素，是由小梁网途径的房水外流排出系统发生病变、房水流出阻力增加所致。研究表明，房水中存在的转化生长因子-β能够使小梁细胞纤维化，诱导小梁细胞过度增殖，从而阻碍房水外流，导致原发性开角型青光眼的发生。原发性开角型青光眼发病隐蔽，病程进展缓慢，早期没有任何症状，往往到晚期视力视野有显著损害时，才会被发现，因此原发性开角型青光眼的早期诊断尤为重要。同步辐射红外显微成像结合高亮度、高分辨率的同步辐射源，同时配备傅里叶变换红外光谱仪与红外显微镜，可以实现细胞的检测。这对从分子层面获取细胞的变化信息，深入理解疾病的发病机制以及疾病的早期诊断具有非常重要的意义。虽然有很多红外光谱在生物医学领域的研究报道，但是应用红外光谱显微成像技术研究细胞等生物医学体系仍然是亟待发展的领域，并且目前未找到关于红外光谱用于小梁网细胞的检测报道。在体外用转化生长因子-β对老鼠小梁网细胞进行诱导，使其转化为肌成纤维细胞，模拟小梁细胞纤维化过程。对小梁网细胞以及经转化生长因子-β诱导形成的肌成纤维细胞进行同步辐射红外显微成像及光谱分析，并进一步探讨同步辐射用于早期诊断原发性开角型青光眼的可行性。研究表明肌成纤维细胞内的弹性蛋白明显高于小梁网细胞，而弹性蛋白中95%为非极性氨基酸，即氨基酸的侧链基团R基只有C和H两种元素。对比两种细胞的红外谱图，发现在2 934，2 900和2 845 cm-1，肌成纤维细胞的 CH₃，CH₂和CH的伸缩振动明显强于小梁网细胞，推测可能是由于转化生长因子-β诱导后细胞内弹性蛋白增加所致。在细胞层面检测了小梁网细胞的过度增殖，为将来可以直接获取细胞的红外光谱从而检测小梁网细胞的增殖程度，进而检测原发性开角型青光眼等疾病奠定了基础。得出同步辐射红外谱学与显微成像有望成为检测原发性开角型青光眼新手段的结论，也为将来便携式红外显微光谱仪临床实时检测青光眼等疾病提供了依据。     

在线富集/高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用测定玩具中超痕量可迁移六价铬

采用在线富集/高效液相色谱(HPLC)与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用技术,建立了玩具中超痕量可迁移六价铬的测定方法。以10 mmol/L硝酸铵为流动相,样品在Agilent BIO WAX NP5阴离子交换柱(4.6 mm×50 mm,5μm)中富集,再通过阀切换,以75 mmol/L硝酸铵将六价铬洗脱至Dionex AG7阴离子柱(4.0 mm×50 mm,10μm)中分离,最后经ICP-MS进行分析。优化得到在线富集时间为4 min,进样量为900μL,富集流速为0.4 mL/min,洗脱流速为0.6 mL/min。结果显示,六价铬在2～20 ng/L范围内线性良好,检出限为1.93 ng/L,相对标准偏差(RSD)为3.9%。与直接进样相比,浓缩因子约为8.1倍,富集效率约为90%。对欧盟玩具安全指令2009/48/EC规定的3类玩具材料在5、10 ng/L的浓度水平下进行加标回收,回收率为93.4%～111%。     

基于量纲分析和达西定律的地下化学爆炸气体泄漏规律

针对周围是均匀岩石介质的地下化学爆炸，研究爆炸后爆室内气体的泄漏规律.利用量纲分析，得到影响气体泄漏时间的主要物理量，包括气体动力学粘度、爆室内超压、围岩孔隙率及围岩厚度的平方与渗透率的比值等，并初步给出它们之间的函数关系.然后基于达西定律，推导计算气体泄漏时间的解析公式.得到的气体泄漏时间计算公式与通过量纲分析得到的定性函数关系式完全相符，二者从不同的角度对同一问题给出了相容的结果.可为地下化学爆炸气体泄漏的理论分析和规律性研究提供研究思路和工具，为地下爆炸有关的工程估算提供参考依据.     

耐等离子刻蚀陶瓷的研究现状

等离子刻蚀技术是超大规模集成电路制备工艺中不可或缺加工技术.在半导体晶圆尺寸不断增大以及特征尺寸不断缩少的发展进程中,晶圆的污染问题越来越突出.而刻蚀机腔室材料作为晶圆的主要污染源之一,其耐等离子刻蚀性日益受到人们的关注.本文主要介绍耐等离子体刻蚀腔体材料的特性及目前国内外的研究与发展现状.     

秋千参数自激振动的数学模型与数值模拟

将秋千视为变长度单摆,基于归一化高斯函数构造了摆球相对摆杆的速度表达式.在此基础上建立了秋千的非线性动力学微分方程,并据此数学模型对秋千运动进行了数值模拟,得到了秋千的运动规律和功能转化的机制.