水合状态的无定形氧化铁用作高效水氧化催化剂

由于传统化石燃料的不可再生性和使用过程中对环境的污染,近年通过太阳光驱动催化水分解制备氢气或CO_2还原制备甲醇等高能化学燃料是人工光合作用制备太阳能燃料领域的研究重点.水的氧化反应是制备太阳能燃料的重要半反应,为质子或CO_2的还原提供必需的质子和电子,开发基于非贵金属氧化物的高效水氧化催化剂是人工光合作用制备太阳能燃料的重要挑战之一.最近我们课题组的研究发现,无定形氧化钴作为水氧化催化剂时,其本征活性比结晶态的高出一个数量级.与氧化钴催化剂相比,铁基氧化物作为水氧化催化剂具有许多优点,比如成本低、环境友好、对动植物不产生生理毒性.基于此,本文探索了开发制备具有高催化活性的铁基氧化物作为水氧化催化剂.结果发现,氧化铁水氧化催化剂活性不但受其结晶度影响,还与其水合状态密切相关.水合氧化铁在进行室温真空干燥脱水处理后,在Ru(bpy)3~(2+)-Na_2S_2O_8光催化水氧化体系中,其催化水氧化活性降低了一个数量级.热重分析、XRD和拉曼测试等结果表明,室温下进行脱水处理后,氧化铁基本不含有水分子的信号,其体相结构没有发生显著的变化. XRD和拉曼结果表明,催化水氧化测试后回收的氧化铁催化剂结构没有发生改变,表明该水合状态的氧化铁是水氧化过程中真实的催化剂成分,并不是充当前驱体的角色.基于此,我们进一步制备了尺寸较小且为水合状态的无定形氧化铁纳米粒子,后者在Ru(bpy)_3~(2+)-Na_2S_2O_8光催化水氧化体系中显示出极高的催化活性, TOF值高达9.3 s~(-1),基于产生的氧气分子计算的光催化量子效率达到67%.该尺寸较小的水合状态氧化铁纳米粒子还可以有效地负载在SiO_2表面进行催化水氧化反应,循环测试结果表明,负载的水合状态氧化铁纳米粒子连续进行三个催化水氧化循环测试,其活性未明显衰减,显示了较高的稳定性.该结果表明,未来设计铁基氧化物作为高活性的水氧化催化剂时,需要特别考虑其水合状态.     

基于分数阶Tikhonov正则化的激光吸收光谱燃烧场二维重建光路优化研究

为探究基于激光吸收光谱技术的燃烧场二维测量光路布置方式,实现有限投影下更精确的燃烧场二维重建,根据分数阶微积分理论,提出一种基于分数阶Tikhonov正则化的光路优化方法.将经典的整数阶Tikhonov正则化推广到分数阶模式,建立了基于分数阶Tikhonov正则化的光路设计目标函数.利用遗传算法分析(0,1)范围内不同阶数的计算结果,得到最佳光路布置方式.采用近红外波段7185.6 cm^-1的H₂O特征吸收谱线结合20条测试光路对10×10离散化网格区域进行计算,对比分析五种光路布置方式对多种分布模型的重建结果,结果表明,基于分数阶Tikhonov正则化的光路布置方式具有最佳重建效果.研究结果对有限投影条件下激光吸收光谱二维测量光路的优化设计理论研究具有重要意义,可以促进激光吸收光谱技术在复杂发动机燃烧场二维重建及燃烧效率提升方面的应用.     

THERMODYNAMIC AND PARTICLE-DYNAMIC STUDIES ON SYNTHESIS OF SILICA NANOPARTICLES USING MICROWAVE-INDUCED PLASMA CVD

1. Introduction1.1 Silica nanoparticles and synthesis methods Silica (SiO2) nanoparticles are widely used in industry asan active filler for polymer reinforcement, a rheologicaladditive in fluids, a free flow agent in powders, and anagent for chemical mechanical polishing during IC (inte-grated circuit) fabrication (Sniegowski & de Boer, 2000).Silica powder is also used for producing silicon carbide(Koc & Cattamanchi, 1998) or opaque silica aerosols (Leeet al., 1995). Many methods can …     

离子液体中钯催化O-甲氧基炔酮肟醚串联环化/溴化反应

在离子液体[Cpmim]Cl中,利用O-甲氧基炔酮肟醚为反应底物,以5 mol%Pd(TFA)2为催化剂, 2 equiv. CuBr2为溴源,以中等至优良产率(68%～90%)合成了系列4-溴代异噁唑衍生物,其结构均经1H NMR, 13C NMR及HRMS确证.该反应具有产率高、底物适用范围广、原子经济性高等优点.此外,生成的产物通过进一步的修饰与转化可以衍生为结构复杂的、具有潜在生物活性的异噁唑活性分子.     

彩虹自标定方法对混合喷雾比例的原位测量

传统彩虹测量技术标定复杂、精度可重复性差且难以适应密闭空间。一种基于多彩虹谱线自标定方法,可省去原有的标定系统装置,将标定过程内化于对彩虹信号的处理,以水为例的测量偏差仅为0.13%。将该技术应用于混合喷雾液滴组分浓度测量中,探究并优化了参与混合的两种液体组分的方案。实验采用60%乙醇-水混合喷雾,原位测量了混合喷雾场多点组分浓度,测量结果差别可以控制在0.5%以内,表明该方法技术在相关领域的应用潜力。     

OFDMA中继系统中基于QoS保证的资源分配算法

研究了 OFDMA 中继下行链路通信系统中的动态资源分配问题,提出了一种可以保证用户最低 QoS 需求的资源分配算法.首先在简化资源优化问题的过程中,采用等功率分配方法以降低算法复杂度,然后通过拉格朗日松弛优化方法推导出了子载波分配和中继选择最优解,并在此基础上引入用户速率权衡因子,根据速率权衡因子越大的用户,越具有选择子载波和中继的优先权这一准则进行子载波分配和中继选择.仿真结果表明:新算法能够获得较高的系统容量,同时也能很好地保证不同用户的最低速率需求.     

平均间断有限元的强超收敛性及在Hamilton系统的应用

讨论了常微分方程初值问题的k次平均间断有限元.当k为偶数时,证明了在节点上的平均通量(间断有限元在节点上的左右极限的平均值)有2k+2阶最佳强超收敛性.对具有动量守恒的非线性Hamilton系统(如Schr dinger方程和Kepler系统),发现此类间断有限元在节点上是动量守恒的.这些性质被数值试验所证实.