四苯乙烯及其衍生物超声辅助合成与光电性能研究

四苯乙烯及其衍生物被广泛报道具有典型的聚集诱导发光(AIE)性能，在有机发光二极管、荧光离子探针、生物化学成像等诸多领域有着广阔的应用前景。以此为背景，可以将相关前沿议题转化为本科综合实验教学方案。本文针对现有的实验教学方案设计进行了探究和改进，在原有使用McMurry偶联反应制备四苯乙烯的实验方案基础上，利用生色团上不同取代基的推拉电子效应设计平行对照试验，合成溴代、甲氧基取代的四苯乙烯衍生物，实现了荧光发射光谱最大峰波长的显著移动，使得在紫外灯下即可观察到荧光从蓝色到黄绿色的变化。利用超声辅助合成的方法，成功将反应时间从原有的6–8 h压缩至2 h，使之更适应本科教学实验所需的时间空间。除光学性能表征外，本实验还综合了循环伏安法表征产物的能带结构。本实验针对原有方案进行了诸多改进，引入平行实验锻炼科学思维、别出心裁地引入超声辅助合成法，极大地缩短了反应时间，展现出较强的前沿性、绿色性和高效性。     

一道高考题的理论计算与数值模拟

2021年高考题河北卷第10题涉及有限电荷系统的场强与电势分布，其中选项C为考查难点，要求比较两个点的电势高低，笔者用理论分析和数值模拟突破这一难点.     

基于微区LIBS菊石化石中钙元素分布的研究

化石的研究可帮助科学家了解生物的演化进程，并帮助地质学家确定地层年代等地质信息，其中不同年代地层地质元素的变化是地质研究的热门课题。为研究不同年代地层地质元素的变化，搭建了一套微区LIBS实验系统，研究菊石化石中Ca元素的分布情况。采用非对称最小二乘法去除光谱数据的基线，并确定了最优的拟合参数。采用平均值归一化算法以减小光谱强度的相对标准偏差，多元线性回归算法计算模型的回归方程。首先，通过前期实验确定微区LIBS实验系统的最佳测试参数：激光波长为1 064 nm，激光脉冲频率为30 Hz，光谱仪采集延时为700 ns。其次，选取12块经过定量标定的天然岩石样品，从中随机抽取9块样品（闪长岩、闪长玢岩、辉长辉绿岩、粗玄岩、碱长粗面岩、角闪闪长岩、黑色浮岩、斑状角闪石花岗岩、玄武玻璃）作为测试集，其余3块样品（辉石闪长岩、辉石岩、斜长花岗岩）作为预测集。选取Ca Ⅱ 393.186 nm，Ca Ⅰ 422.856 nm，Ca Ⅰ 445.572 nm，Ca Ⅱ 559.031 nm，Ca Ⅰ 616.61 nm五个特征峰的谱线强度作为自变量，测试样品的实际Ca元素含量为因变量，利用多元线性回归算法建立Ca元素的定量分析模型，经预测集检验后得平均预测精度为92.9%。对表面经打磨的菊石化石进行5×5点阵扫描，得到一系列原子光谱数据。根据Ca元素的定量分析模型，计算后得到菊石化石Ca元素的横向分布图，其横向分辨率优于100 μm。作为纵向对比，选取每个测试点的第6，11和16组光谱数据进行处理，分别得到Ca元素的横向分布图。对比可以得到菊石化石Ca元素的纵向分布情况，结果表明菊石化石在平面和空间内均呈现不均匀分布的状态, 推测实验所选取的菊石化石在形成的过程中所处周围地层地质的元素及其含量是动态变化的。菊石化石不仅可以作为判定地层年代的证据，还可以通过对菊石化石的元素分布及含量的研究推测该化石所处地层的元素信息。研究工作对于浅海地层地质的演变、环境的变化具有一定指导意义。     

表面粗糙度对激光诱导击穿光谱信号的影响

硅橡胶复合绝缘子是高压输电线路的关键设备，长期在复杂外界环境条件下带电运行后会发生表面老化，表现为粉化、褪色、粗糙度和硬度上升等现象。粗糙度作为复合绝缘子的老化特征量之一，其测量是复合绝缘子在线带电检测的难题。激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)适用于开展输电线路复合材料的远程在线检测，但粗糙度对LIBS信号的影响还没有得到系统的研究，利用这种基体效应进行绝缘子表面粗糙度的测量尚无报道。制备了不同粗糙度的硅橡胶新样品，与500 kV线路退运的复合绝缘子样品进行对比分析，研究了硅橡胶材料的粗糙度对LIBS信号的影响，结果表明，对于新制备硅橡胶材料随着粗糙度的增加，各主体元素特征谱线强度会随之增强，不同主体元素之间的原子谱线强度比（Si 288.2 nm/C 247.9 nm和Al 394.4 nm/Si 288.2 nm）随之下降，说明样品粗糙度对LIBS测量结果影响显著。但特征谱线强度及不同主体元素原子谱线强度比与粗糙度之间的函数关系不明显，难以用于粗糙度测量。硅橡胶的主体元素为Si，Al，C和O等，考虑元素含量及特征谱线的选取方便选择Si为主要分析元素。对于Si原子谱线强度比，选取了两条上能级相近（E_ki＝40 991.88, 39 955.05 cm-1）的原子谱线（SiⅠ288.2 nm，SiⅠ250.7 nm）作为分析线，在满足局部热力学平衡与光学薄的条件下两条谱线的强度比应为定值，但样品粗糙度的改变会影响脉冲激光烧蚀材料表面的过程，从而改变等离子体的状态，使得谱线强度比值也随之变化。上述两条硅原子谱线强度比和粗糙度建立的定标关系，线性相关系数为0.88。对于500 kV输电线路退运的老化硅橡胶材料，其表面由于老化有部分氢氧化铝填料析出，使得基体成分不均匀性更为显著，其表面也变得更为粗糙，这导致一对谱线强度比值作为定标函数，实用性降低。因此针对老化硅橡胶材料，除了选择Si元素谱线(SiⅠ250.7 nm，SiⅠ251.4 nm，SiⅠ251.9 nm)以外，还引入了Al元素谱线(AlⅠ305.7 nm, AlⅠ305.9 nm)，利用三组谱线强度比进行多元回归分析，对于两个实测粗糙度为2.659和2.523 μm老化硅橡胶样品，LIBS测量的相对误差分别为0.218和0.189。结果表明对同样成分的复合材料，表面粗糙度对LIBS信号的影响是必须考虑的，而利用这种基体效应，开展远程在线测试复合绝缘子表面粗糙度，对于高压输电线路检测运维具有重要的应用价值。     

激光诱导光栅技术测量磁性液体的热扩散系数

在室温和常压下采用激光诱导光栅技术实验测量不同体积分数的磁性液体的热扩散系数,体积分数分别为5%,6%,7%,8%,9%和10%。由于在磁性液体薄片上的升温非常小以及毫秒级的测量时间,自由对流所产生的影响可以忽略不计。用激光诱导光栅技术测的数据与已有文献中的实验数据比较吻合,从而说明该技术在磁性液体的热扩散测量上是可行的。     

大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀的多因素影响分析

本文探究了多个影响因素对大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀(SICP)的影响,以优选出主要影响因素并提供其最佳范围。首先分析了脲酶浓度和温度对脲酶活性的影响;之后通过正交实验设计,进行25种工况的SICP水溶液实验,研究不同因素组合下Ca²⁺利用率的变化规律;最后借助扫描电子显微镜观测不同工况下生成碳酸钙的形态。结果表明:低温有利于脲酶的保存及活性发挥,5 ℃时脲酶活性能保持21 d以上;同一温度下,脲酶浓度越大,脲酶初始活性越高,脲酶完全失活所需时间越短。pH值、脲酶与胶结液体积比是影响Ca²⁺利用率的主要因素。为达到较高的Ca²⁺利用率,脲酶和胶结液最佳体积比为1,氯化钙与尿素最佳浓度比为1.5,Ca²⁺最佳浓度为1 mol/L。当脲酶浓度较低时生成的六面体状碳酸钙较多;随着脲酶浓度的增大,所沉淀的碳酸钙向球形转变。大豆中富含的天冬氨酸是控制碳酸钙形态的重要因素。     

大斯托克斯位移远红光至近红外荧光探针用于检测肝损伤过程中过氧化亚硝酸盐的动态变化

肝损伤是影响公众健康的重大问题之一, 已经引起了人们越来越多的关注. 而过表达的过氧化亚硝酸盐(ONOO^?)在肝损伤等疾病的发病机制中起着重要作用, 被认为是一种与早期肝损伤密切相关的生物活性分子. 因此, 为了探究ONOO^?在肝损伤过程中的作用, 开发可以实现肝损伤过程中ONOO^?高选择性和实时检测的分析方法具有重要意义. 本文报道了一种具有大斯托克斯位移的远红光至近红外(FR-NIR)ONOO^?荧光探针. 由于该探针具有大的斯托克斯位移, 可以有效消除光谱重叠和自吸收的干扰, 从而显著提高成像的信噪比. 此外, 该探针对ONOO^?具有高的灵敏度(检出限为25.8 nmol/L)和良好的选择性, 被成功用于药物诱导肝损伤过程中ONOO^?信号的成像检测.     

光诱导的二芳基烯丙醇氰甲基化合成δ-酮腈的反应研究

以二芳基烯丙醇与溴乙腈为原料,开发了一种可见光诱导的合成δ-酮腈的方法.控制实验的结果表明,该反应可能是通过自由基机理进行的,溴乙腈作为氰甲基自由基源参与到反应中.     

C_(60)与MoO_3混合材料做空穴注入层的单层有机电致发光器件

我们制备研究了基于结构为氧化铟锡(ITO)/C_(60)(1.2nm):MoO_3(0.4nm)/1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi):三(2-苯基吡啶)铱[Ir(ppy)_3](33%,90 nm)/LiF (0.7 nm)/Al (120 nm)的高效绿色磷光单层有机发光二极管(OLED)。分别将C_(60),MoO_3与C_(60):MoO_3混合物作为空穴注入层(HIL)作为对比。TPBi在发光层中起着主体以及电子传输材料的双重作用。在使用电子传输型主体的单层OLED中,空穴注入层性质对于调节电子/空穴注入以获得电荷载流子传输平衡起重要作用。因此,适当调节空穴注入层是实现高效单层OLED的关键因素。由于MoO_3较大的电子亲和能(6.37 eV)会诱导电子从C_(60)的最高占据分子轨道(HOMO)能级转移至MoO_3,从而形成C_(60)阳离子,并使得Mo元素的价态从+6降至+5,C_(60):MoO_3混合就可以较好的调节空穴注入性质。最终实现最大电流效率为35.88 cd·A~(-1)的单层有机发光器件。     

线电荷与带有垂直脊的接地平行导体板所形成的电场及其数值模拟

将保角变换和平面镜像法相结合,求解线电荷与带有低脊的接地平行导体板所形成的电场,讨论几种特殊情形,并利用数学软件MATLAB对场分布进行数值模拟.