Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料的设计合成及其光催化产氢性能

随着社会经济的快速发展,能源危机和环境污染问题成为世界各国关注的焦点.通过光催化剂将太阳能用于污染物降解、分解水产氢、CO2还原及有机物合成等领域,是解决上述问题的理想途径.过渡金属氧化物TiO2因其稳定性高、催化活性好、制备简单等优点,被认为是最理想的光催化材料.然而,TiO2带隙较宽、光响应范围窄、光量子效率低等缺点限制了其实际应用.将碳或Cr2O3与TiO2结合形成复合结构已被证明可以有效提升其光催化性能.另一方面,金属离子的掺杂可以有效提高氧化钛的可见光响应.本文利用具有高比表面积的金属有机骨架材料MIL-101(Cr)纳米材料作为模板、镉源和碳源,首先在MIL-101(Cr)表面可控生长TiO2纳米颗粒,获得MIL-101(Cr)@TiO2复合结构;然后在氮气保护下碳化形成Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料.碳化后,制备的复合材料具有模板的八面体形貌和高比表面积,MIL-101(Cr)中的Cr元素一部分会形成Cr2O3,一部分会掺杂到TiO2中,使得TiO2的吸收边红移.此外,Cr2O3/C@TiO2中的C有利于光的吸收和载流子的分离.这种独特的纳米结构赋予Cr2O3/C@TiO2复合材料优异的光催化性能.在300 W氙灯照射下,该复合材料光解水产氢的速率为446μmol h?1 g?1,约为纯TiO2的4倍.在可见光照射下,Cr2O3/C@TiO2分解水产氢的速率为25.5μmol h?1 g?1.将获得的粉体催化剂制备成光电极发现,Cr2O3/C@TiO2在全幅光照射下的光电流密度在0.4 V(vs.Ag/AgCl)下达到2.3 mA/cm2,约为纯TiO2的3.5倍.Cr2O3/C@TiO2光催化产氢活性的提高一方面是由于Cr掺杂到TiO2中使得其具有可见光响应,另一方面MIL-101碳化获得的Cr2O3/C有效促进了光生载流子的分离.     

四甲基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化膜的制备和性能

使用四甲基氢氧化铵(TMAH)甲醇溶液在液相中改性聚偏氟乙烯(PVDF),挥发溶剂得到改性聚偏氟乙烯膜(g-PVDF-M),再以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,将苯乙烯接枝到g-PVDF-M膜中,磺化后制得改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化(PVDF-g-PSSA)膜.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和能谱仪的扫描电子显微镜分析了PVDF-g-PSSA膜(TMAH-25)的结构、形貌及硫元素分布情况.通过电化学工作站和气相色谱仪研究了TMAH在甲醇中的不同含量对PVDF-g-PSSA膜质子电导率和甲醇渗透率的影响.结果表明,TMAH使PVDF脱去HF生成碳碳双键,并且苯乙烯接枝到改性的聚偏氟乙烯膜中,磺化后S元素在PVDF-g-PSSA膜内部均匀分布;PVDF-g-PSSA膜的质子电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇溶液中质量分数的增加而增大;TMAH的质量分数为25%时,PVDF-g-PSSA膜的电导率达1.28×10~(-2)S/cm,甲醇渗透率为4.58×10~(-7)cm~2/s.热重分析(TGA)表明,PVDF-g-PSSA膜的热稳性良好,耐热温度高达195℃,PVDF-g-PSSA膜作为电解质材料的直接甲醇燃料单电池(DMFC)功率密度达到16.45 mW/cm~2.     

CuO在CeO2和γ—A12O3上的表面性质及对NO＋CO反应性能的研究

在色谱—微反实验装置上考察了CuO/CeO2、CuO／γ—Al2O3及CeO2改性的催化剂对NO CO的反应性能，并用TPR、XRD、XPS、BET和NO—TPD等技术对上述催化剂进行了表征．结果表明催化剂活性的提高与铜物种在两种载体(CeO2和γ—Al2O3)上的价态(Cu^2 和Cu^ )、分散状态和吸附特性有关．TPR实验显示CuO在CeO2上存在两种还原物种，而在γ—Al2O3上只有一种还原物种．XPS检测表明CuO/CeO2的Cu2p3／2结合能值与Cu^2 和Cu^ 的标准结合能基本吻合，而CuO／γ—Al2O3的Cu2p3/2结合能值接近或略低于Cu^2 的标准结合能．NO—TPD实验表明催化剂表面的NO脱附峰温低于载体表面的NO脱附峰温，而CuO/CeO2表面的NO脱附峰温低于CuO／γ—Al2O3表面的NO脱附峰温，说明NO在CuO/CeO2表面的分解活性大于CuO／γ-Al2O3，而NO在催化剂表面的分解活性大于载体．     

基于氨基酸模糊聚类分析的跨膜区域预测

跨膜蛋白在进化过程中，序列保守性较差，即使是同源蛋白序列的一致性程度也较低，因而在跨膜区预测算法中，通过序列的一致性程度来选取训练集并不能有效地消除预测结果对训练集的过度适应性．本文提出了一种基于氨基酸模糊聚类分析的预测算法，通过氨基酸在各个区域分布的相似性程度进行模糊聚类，从而根据一类氨基酸的分布特性而不是各个氨基酸的分布特性进行跨膜区预测．结果表明，该方法能在一定程度上消除训练集的选取对测试结果的影响，提高跨膜蛋白拓扑结构预测的准确度，特别是提高对目前知之甚少的跨膜蛋白的预测准确度．     

基于Gene Ontology的表达谱与基因功能相似性的相关性研究

聚类是芯片数据分析中被广泛使用的方法。未知基因的功能通常通过其与已知基因在不同生物状态下具有表达相似性来进行预测。然而，还未有人就这种通过表达相似性来进行功能注释的方法的可靠性进行评估。本文利用Gene Ontology对表达相似性和基因功能相似性的相关关系进行了全面的研究。研究表明，尽管表达谱的相似性和基因功能相似性之间有一定的依赖关系，但相关性较弱。在Gene Ontology的三大类中，相对生物过程和分子功能，基因表达谱的相似性更有助于细胞组分的注释。本文的研究结果对于基因功能的预测有一定的指导意义。     

基于锁模光学频率梳的高速数据传输

大数据时代网络数据流量的爆炸式增长给通信系统的容量和数据传输速率带来极大的挑战.本文基于锁模光学频率梳的宽光谱范围和高相位相干性提出了一种高频正交幅度调制信号生成方法,通过电光调制器对光学频率梳进行幅度相位整形并下变频至射频域,生成携带编码信息的高速、高阶、低相位噪声的调制信号,再结合锁模光学频率梳窄线宽、多波长的特性,仅使用单个激光器即可实现基于波分复用技术的大规模并行高速通信.仿真验证了该方案的可行性,随后在100 m的自由空间光链路中使用光子微波信号进行16元正交幅度调制通信实验,实现了误码率低于10^-6的14 Gbit/s数据传输.     

NdF3六边形纳米片的可控合成及发光性能研究

采用水热法,通过调节起始反应溶液中nNd3+/nF-的比值、pH值和螯合剂成功合成了NdF3六边形纳米片.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对合成样品的物相结构及晶粒形态进行了表征,并提出了其可能的生长机制.室温下NdF3六边形纳米片的发射光谱在红外光区904 nm,1066 nm和1330 nm处存在较强的发光峰,最强发射峰位于1066 nm;上转换光谱在522 nm和580 nm处存在较强的发光峰,最强发射峰位于黄光区的580 nm.     

四带近完美吸收双曲超构材料（英文）

当前的多带近完美吸收通常是利用多层叠堆或多特征尺寸组合阵列结构来实现,这给实验制备带来了一定的难度.本文从理论上提出了吸收率高达99%的四窄带近完美吸收,它是通过将单特征尺寸的金属和介电材料阵列置于金属衬底之上而构成.其四带近完美吸收的机理可通过求解双曲超构材料的色散关系,结合波导理论来解释.此外,由于这种多带近完美吸收具有高品质因子的特点,对外界环境的变化较为敏感,因而本文也就其在传感器方面的潜在应用进行了讨论.     

不均匀性:非晶合金的灵魂

非晶合金,即金属玻璃,是一类特殊的由基本化学元素组成的非晶态物质,由于其独特的微观组织结构,展现出了不同于传统晶态合金材料的特殊物性,而成为高性能材料应用领域的重要一员.由于非晶合金的结构无序性,且当前精确表征其微观结构的实验手段缺乏,相应的理论模型也不完善,人们对非晶合金中一些基础物理问题的认识尚且不足,无法形成基本的理论框架来精确地描述其物性产生的微观机理.因而,当前非晶合金研究的核心问题可以概括为:如何建立以微观特征或结构为基础的基本理论框架,准确地概括非晶合金物性的微观机理.在过去几十年里,针对非晶合金的大量研究表明,在非晶合金长程无序的特征中,隐藏着本征的不均匀性和有序,且这些不均匀性的特征与材料物性有着密切的关联,使得建立以不均匀性特征为基础的理论框架成为可能.本文从非晶合金微观特征的不均匀性包括静态不均匀性和动态不均匀性的视角出发,概括性地总结了非晶合金材料与物理研究中取得的丰硕成果,及当前需要关注的重要科学问题,并针对未来可能的研究模式进行了展望.     

基于并行融合网络的航拍红外车辆小目标检测方法

提出了一种基于并行融合网络的航拍红外车辆小目标检测方法.以并行残差块搭建的网络作为主干网络,完成对目标高精度且强鲁棒性的识别和分类.在此网络的基础上进行特征提取与特征融合,提出了基于跨层连接的改进YOLOv3算法,充分利用底层的信息完成对红外车辆小目标的高精度检测与定位.最后,采用soft-NMS替代NMS来缓解目标重...