单室固体氧化物燃料电池

单室固体氧化物燃料电池使矿物燃料和氧在同一气室中反应发电,具有无需密封、结构简单及抗热和机械性能强的特点,已经显示出作为便携式电源的良好发展前景,近几年来已成为燃料电池领域的一个研究热点.本文较详细地介绍了单室固体氧化物燃料电池的发展背景、特点、工作原理和影响单室固体氧化物燃料电池性能的众多因素,阐述了它的发展历程及最新进展,并对其前景进行了展望.     

受激双层石墨烯量子点中的激子耦合动态变化

有机聚集体中分子间相互作用决定了聚集体的光物理性质,从而显著影响基于此类材料的光伏器件性能. 分子间激子耦合(或电偶极耦合)是一种常见且重要的分子间相互作用. 本文利用瞬态吸收光谱研究了石墨烯量子点二聚体(一种大稠环芳烃的π-π堆叠二聚体)中的激子耦合作用. 发现了瞬态吸收谱随泵浦-探测延时的演化起源于二聚体激发态中激子耦合强弱的动态变化. 通过拟合瞬态光谱,进一步证实了可利用最低能量的两个振动吸收峰的瞬态吸收动力学直接表征二聚体中激子耦合强度的动态变化.     

一价铜催化的N-对甲基苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇的串联反应:一种四氢呋喃类化合物的新合成方法

最近几年来,利用稳定的重氮类化合物和N-对甲基苯磺酰腙类化合物作为金属卡宾前体,在过渡金属催化下通过形成金属卡宾的偶联反应引起了人们广泛的兴趣.金属卡宾前体与有机金属物种反应,可以生成金属卡宾中间体,并发生金属上基团的转移插入过程,得到新的有机金属物种,从而实现丰富的偶联反应.这类经由金属卡宾转移插入过程的交叉偶联反应为构建C?C键,C?N键以及许多环状化合物和不饱和有机分子结构提供了可靠而强有力的工具.本课题组一直致力于研究该类经由金属卡宾中间体的催化转化和偶联反应,报道了在铜催化下,对甲苯磺酰腙以及重氮类化合物可以与端炔反应,通过所形成的炔基铜卡宾中间体的转移插入过程,可高效得到联烯类化合物.该类反应条件相对温和,并且有很好的底物普适性.不仅各种多取代的联烯类化合物,而且苯并呋喃,菲以及呋喃等结构都可由这类铜催化的腙和炔烃的偶联反应来得到.在这些反应中,通过炔基铜卡宾中间体上炔基的转移插入过程,在形成了C(Sp3)-Cu键以后,通过铜的1,3-迁移过程,可以得到联烯结构,随后发生分子内杂原子的亲核进攻或者6π电子环化过程来实现苯并呋喃,菲等杂环类结构的构建.另一方面,该类反应进一步拓展和研究,可望得到其他有价值的有机分子骨架.环状的醚类结构,如四氢呋喃结构,也是有机化合物中常见的结构类型,我们希望从目前已经发展成熟的卡宾前体与炔烃生成联烯的偶联反应出发,通过分子内的串联过程来高效地构建取代的环状醚类结构.我们设想,在炔烃上引入氧原子作为亲核试剂,在形成联烯化合物以后,通过分子内氧原子对联烯基的亲核进攻,来实现串联的分子内关环反应,从而构建环状醚类结构.本文以CuI为催化剂,3-丁炔-1-醇为炔烃偶联组分,采用二芳基对甲苯磺酰腙作为金属卡宾前体,实现了取代四氢呋喃的合成.在对甲苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇类化合物发生偶联反应生成二芳基联烯基化合物以后,采用一锅法实现分子内的关环反应,从而生成亚烯基取代的四氢呋喃化合物.该串联反应不仅具有原料易得和操作较为简便等优点,而且底物普适性和官能团耐受性都较好,多种取代的二芳基腙类化合物都能以较好的收率得到目标产物,从而为四氢呋喃类化合物的合成提供了一种新的方法.该反应进一步展示了经由金属卡宾中间体的交叉偶联反应的普遍性,将在有机化学和有机合成领域具有广泛的研究和应用价值.     

用含氟丙烯酸酯无规共聚物制备超疏水膜

用微乳液聚合法制备了丙烯酸全氟烷基乙酯和甲基丙烯酸甲酯的无规共聚物,并对其进行了表征.采用溶剂挥发成膜法一步制备了具有超疏水性的该聚合物膜,水滴在该聚合物膜上的静态接触角可达151°~160°,滚动角小于3°.通过扫描电子显微镜观察发现该聚合物膜表面分布了许多乳突状突起和微孔洞,并具有微米和纳米尺度相结合的复合杂化结构.该类超疏水表面的形成是由适度粗糙的表面和低表面能相互结合引起的.探讨了该类超疏水膜的形成机理.     

利用扫描电化学显微镜研究过氧化氢检测中电化学消除抗坏血酸

利用扫描电化学显微镜 (SECM)将微探针定位于宏观金盘基底电极的扩散层内 .通过向基底电极施加适当电位以氧化消除电活性干扰物质 (如抗坏血酸 ) ,提高探针电极检测过氧化氢的选择性 .基于此方法 ,系统研究了探针 -金基底电极间距和电极电位对铂微探针检测过氧化氢选择性的影响 .结果表明 ,当探针 -基底电极间距为 2 2 .6μm ,金基底电极和铂探针电极电位分别为 0 4V和 0 5V时 ,探针电极检测过氧化氢不受抗坏血酸 ( 0 0 5mmol·L-1)的干扰 .此时 ,过氧化氢检测的线性范围为 :4× 10 -5～ 1× 10 -3 mol·L-1.基于实验结果 ,提出了在微型化电化学器件制备过程中设计互相靠近的双工作电极 ,利用电化学法消除电活性干扰物以提高检测选择性的新方法 .     

基于文化自信的中外合作办学学科基础课“General Chemistry”课程思政建设探索与实践

“General Chemistry”是面向中外合作办学工科专业学生开设的一门学科基础课。为了提升教学质量,课程引入国外经典教材,在教学过程中面临外来文化的冲击和文化自信缺失的风险。因此,必须通过“General Chemistry”课程思政教学提升学生对自身文化的深度认同。本文中,“General Chemistry”课程思政建设坚持文化自信理念,积极挖掘中国思政元素,将中外思政元素合理融入到教学的每一个环节,不断助推课程思政教学内涵式发展,打造课程思政高效课堂,取得了较好的育人成效。     

基于Au-Ag合金的EC-SERS光谱监测多巴胺氧化还原反应

采用一锅法即柠檬酸盐还原法合成了大小形貌均匀的Au-Ag纳米颗粒,接着利用咖啡环效应,在ITO玻璃表面固定Au-Ag纳米颗粒,制备出了具有表面增强拉曼散射（SERS）响应的活性基底,该基底表现出优异的SERS重现性与均一性。将其作为EC-SERS的工作电极,通过电化学和SERS相结合的方法来检测Au-Ag表面多巴胺（苯酚）和多巴胺（苯醌）的光谱性质,发现可采用H2O2和GSH调制其在1270、1335和1455 cm-1处的SERS光谱强度。最后通过恒电位法探究了多巴胺（DA）在电极上氧化还原的电位依赖性变化,为研究其氧化还原性质提供了新的依据。     

用于可充电器件的有机电极材料

有机化合物作为可充电器件的电极材料可以通过自身电活性部位电荷状态的变化来实现本征的氧化还原反应。除了锂离子电池外,有机电极材料还可以用于其他离子半径更大的金属离子电池(如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Zn²⁺等)。有机电极材料还具有诸多优势,比如结构多样、成本低廉、资源丰富和可持续性高,易于通过适当的材料设计调整其性能等,已被证明在可充电器件中具有重要的应用潜力。然而,有机电极的实际应用仍需要解决一些关键问题,例如导电性差和在常规有机电解液中溶解等。本文介绍了各种具有不同氧化还原活性中心的有机电极材料及其反应机理,包括有机硫化物、有机自由基、亚胺类化合物、偶氮化合物和羰基化合物;重点总结了有机羰基化合物电极材料在性能改善方面的策略以及近5年在可充电器件中的应用;最后,讨论了有机电极材料需要应对的挑战以及未来的机遇。     

便携式投影仪投影物镜设计

针对当前投影仪光源功耗大,光投影稳定性差,系统结构大的缺点,利用Zemax软件,设计出了一款大视场,短焦距,结构紧凑,适用于便携式投影仪的投影物镜系统。经过优化处理,最终获得的结构具有良好的成像质量,在空间频率为80 lp/mm处中心视场MTF≥0.7,0.8视场MTF≥0.6,边缘视场处MTF≥0.48,畸变小于3%,满足给出的设计指标。并且在规定和要求的像元尺寸范围内能量集中度大于85%,照度曲线0.8倍视场以内整体高于90%,能量集中度高,照度均匀性好,与便携式投影仪能很好地搭配使用。     

瞬态横风作用下的高速列车曲线通过安全性研究

为了研究高速列车在瞬态横风作用下的曲线通过安全性,引入瞬态"中国帽"风载模型和计算方法,将瞬态"中国帽"风载化简为作用在车体侧墙中心的横向力、作用在车体中心的倾覆力矩和摇头力矩.介绍了曲线外轨超高的定义和计算方法,根据相关规范选取合理的曲线半径和仿真速度,确定了18种仿真工况.基于多体动力学软件SIMPACK,建立了高速列车动力学仿真模型,完成各项参数的设置.对18种工况下的倾覆系数、脱轨系数、轮重减载率、轮轨垂向力、轮轴横向力等车辆安全性指标进行了分析,得出在曲线外侧施加横风,曲线内侧施加横风和无横风等情况下高速列车的曲线通过安全性规律.