基于光谱合束技术的透射光栅模拟设计

半导体激光器光谱合束技术能够实现近衍射极限的高功率激光输出,已成为当前研究热点。衍射光栅的性能直接决定光谱合束的激光输出效果。模拟设计了一种针对940 nm波长、熔融石英材料的亚波长透射光栅。基于严格耦合波理论对光栅结构进行初步设计,运用Rsoft软件依次对光栅占空比、脊高和周期等参数进行优化确定,同时分析了各个参数对光栅衍射效率的影响。所设计的透射式光栅实现第-1级衍射级次的波分复用功能,衍射效率达到91.2%(TE模式),同时压缩其他衍射级次,使其衍射效率降到1.2%以下。同时在光栅入射角度59°±3°范围内保持90%以上的衍射效率,实现高功率激光输出的同时具有较高的误差容错率,易于调节,满足光谱合束技术的要求。     

层状双金属氢氧化物及其复合材料加速电解水制氢的研究进展

随着经济社会的不断发展和能源的不断消耗,开发清洁能源已引起研究者们的广泛关注。层状双金属氢氧化物(LDH)具有典型的层状结构、制备难度低、组成易调节等优点,在电催化分解水方面表现出可与贵金属催化剂相媲美的性能。目前LDH催化剂仍然存在稳定性不足、活性位点辨别不明、电催化反应机理模糊不清等科学问题亟待解决。本文首先介绍了LDH材料的性质和制备方法,重点从元素和化合物对LDH材料结构和性能的调控、取代阳极OER以及海水氧化三个方面综述了LDH材料在电催化制氢方面的研究进展,阐述了LDH复合材料的形貌、界面作用及化合物之间的协同作用。最后对LDH材料更深层次的研究方向作出展望。     

Pt/DNA-MWCNTs/GC电极制备及其H2O2还原的电催化活性

将DNA功能化多壁碳纳米管（MWCNTs）复合材料修饰于玻碳基底（GC）表面制得DNA-MWCNTs/GC电极,并在此基础上电沉积负载Pt纳米颗粒构建了一种新型无酶H₂O₂传感电极. 利用扫描电子显微镜（SEM）表征制得的修饰电极,同时通过循环伏安法和计时电流法研究了该传感电极的H2O2响应性能. 结果表明,该传感电极的H₂O₂检测在0.04 ~ 18.07 mmol·L^-1浓度范围内成线性相关,检出限3.85 μmol·L^-1（S/N = 3）,且有良好的重现性、稳定性与选择性.     

黑小麦麦麸戊聚糖的部分酸水解特征与甲基化分析

研究了黑小麦麦麸戊聚糖(AEPH)的部分酸水解特征及其糖链的取代度和取代方式等结构信息. 分别采用0.02, 0.1和0.2 mol/L的三氟乙酸(Trifluoroacetic acid, TFA)对AEPH进行部分酸水解, 结合甲基化分析、 GC-MS和HPLC等方法对AEPH的糖链结构和相对分子质量分布进行了分析. 结果表明, 戊聚糖AEPH的糖残基主要由阿拉伯糖(Araf)和木糖(Xylp)组成. 其取代度(A/X), 即Araf与Xylp的比值为0.60, 并具有较高的相对分子质量(M_w=3.81×10⁵). AEPH的主链由Xylp残基通过1→4连接形成木聚糖. 主链Xylp在O2, O3或O2/O3位被Araf单取代或双取代. 非取代(u)、 单取代(m)和双取代(d)Xylp残基的组成比例为57.7∶22.0∶6.2. 非取代与取代Xylp的比值为2.1, 双取代与单取代Xylp比值(d/m)为0.3. Araf主要以非还原性末端T-Araf以及通过1→2和1→5连接形成低聚阿拉伯糖的形式与主链Xylp相连, 或与T-Xylp相连形成戊聚糖分子的支链.     

半导体激光光栅外腔光谱合束压窄光谱的理论研究

介绍了一种减少半导体激光器阵列光栅外腔光谱合束(SBC)整体光谱展宽的方法,通过加入一组变形棱镜对传统光谱合束结构进行了改善。变形棱镜的作用实现减小半导体激光线阵输出光斑宽度,减小入射到光栅上的入射角度进而减小整体的光谱线宽。采用发光单元宽度为100 m、周期为500 m、由19个发光单元组成的常规CM-Bar条进行光栅-外腔光谱合束技术的理论推导及软件模拟,得到了光谱线宽为3.2 nm。与通过增大柱透镜焦距来减小光谱线宽的方法相比,此方法的优势是保证了整体光谱合束的整体结构在500 mm以内,使得各个发光单元有足够反馈量,抑制光束间串扰,保证合束后的光束质量和效率。     

盐封后碳化钼电催化剂的制备及其氢析出性能（英文）

碳化钼具有低廉的价格、优越的催化性能以及良好的稳定性而被人们认为是极好的可以替代Pt等贵金属的氢析出反应(HER)催化剂。本工作采用钼酸钠和2,6-二氨基吡啶为反应原料,之后不断进行盐封的过程直到前驱体被紧紧包覆在NaCl的晶格中,最后置于惰性气氛下煅烧即可制得盐封后碳化钼。本工作采用了扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散x射线光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)等技术对盐封后碳化钼的形貌、组成以及晶体结构进行了表征。结果表明盐封后的产物形貌并不均一,其中包括纳米颗粒及纳米棒。比较Mo_2C/SS与Mo_2C的TEM图,可以发现盐封后Mo_2C的尺寸变小,表明盐封的方法可以有效地避免颗粒的团聚。根据产物的氮气吸脱附等温线得到的催化剂的Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积,盐封后Mo_2C的BET表面积由2.55提高至8.14 m~2·g~(-1),可以证明盐封过程中孔的生成。EDS、XRD及XPS分析的结果表明盐封后的产物是斜方晶系的Mo_2C,并且表面由于被氧气氧化而带有氧化钼。结合XPS和周转率(TOF)数计算的结果,可以说明盐封过程中孔的形成有助于暴露更多活性位点,然而同时也扩大了与氧气的接触面积,催化剂表面形成的氧化钼的含量也增多。因此,催化剂表面活性中心即碳化钼所占的比例降低。另一方面,氧化钼的法拉第反应产生的赝电容会与碳化钼催化剂的双电层电容叠加,导致得到的比容量数值偏大。而氧化钼的赝电容效应对Mo_2C/SS催化剂的影响是更显著的,因此盐封后的TOF数降低。同Mo_2C相比,Mo_2C/SS展现出更高的HER质量活性的原因可归结如下:(1)盐封过程中大量孔的形成有助于提高产物的BET表面积并暴露出更多的活性位点;(2)盐封后的多孔结构和较大的表面积有利于传质传荷;(3)盐封后碳化钼的Tafel斜率由145降至88mV·dec-1。总的来说,盐封后碳化钼的HER活性有了明显的提高,当电流密度达到10 mA·cm-2时,过电位为175 mV左右。盐封后碳化钼的Tafel斜率为88 mV·dec-1,证明催化剂表面发生的氢析出反应遵循Volmer-Heyrovsky机理并以电化学脱附步骤为反应的速控步骤。     

基于新能源材料与器件专业的理论教学*——绝对电位和相对电位

为培养新能源材料与器件专业学生的科研与创新能力,以新能源热点前沿“电化学还原CO₂”作为切入点,引导学生明晰绝对电位和相对电位,掌握参比电极,揭示实际电位的意义,探索将基础理论教学与科研前沿相结合。融合专业研究前沿和基础理论能激发学生的专业兴趣,让学生重视科学严谨性和前沿性,为培养能用于新能源方向、具有综合素质的专门人才奠定基础。     

基于Nafion固定磷钼酸和石墨烯共修饰PEDOT膜电极的电化学过氧化氢传感器

以玻碳电极（GCE）为基底电化学聚合制得聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）膜修饰电极,再通过Nafion共固定磷钼酸和石墨烯构建了一种新型的无酶电化学H₂O₂传感器. 利用扫描电子显微镜（SEM）表征制得的修饰电极,并通过循环伏安法和计时电流法研究了传感器对H₂O₂的响应性能. 结果表明,在优化条件下,该传感器对H₂O₂还原具有良好的电催化性能,检测H₂O₂的线性范围为2.91×10^-6 ~ 1.83×10^-2 mol•L^-1,检出限和灵敏度分别为9.90×10^-7 mol•L^-1（S/N = 3）和112.5 μA•（mmol•L^-1）^-1. 此外,该传感器还具有良好的重现性和选择性.     

Yield estimation of metallic layers in integrated circuits

In the existing models of estimating the yield and critical area, the defect outline is usually assumed to be circular, but the observed real defect outlines are irregular in shape. In this paper, estimation of the yield and critical area is made using the Monte Carlo technique and the relationship between the errors of yield estimated by circular defect and the rectangle degree of the defect is analysed. The rectangular model of a real defect is presented, and the yield model is provided correspondingly. The models take into account an outline similar to that of an original defect, the characteristics of two-dimensional distribution of defects, the feature of a layout routing, and the character of yield estimation. In order to make the models practicable, the critical area computations related to rectangular defect and regular (vertical or horizontal) routing are discussed. The critical areas associated with rectangular defect and non-regular routing are developed also, based on the mathematical morphology. The experimental results show that the new yield model may predict the yield caused by real defects more accurately than the circular model. It is significant that the yield is accurately estimated using the proposed model for IC metals.     

两电子氧还原制备过氧化氢：贵金属催化剂的几何与电子结构调控的研究进展

通过两电子氧还原反应(2e-ORR)电化学合成过氧化氢(H₂O₂)的显著优势是高成本效益和环境友好性，且可以实现H₂O₂的按需现场生产，其关键技术之一是安全、经济和高效2e-ORR催化剂的开发。本文概述了利用2e-ORR制备H₂O₂贵金属基催化材料近10年的研究进展。从ORR反应机理出发，介绍了贵金属表面反应途径的调节旋钮，即*OOH结合能和O2吸附模式；重点总结并举例说明了贵金属材料的几何结构和电子结构调控的方法学，强调了平衡优化催化活性和选择性的重要性；此外，简要介绍了基础实验室中2e-ORR催化剂性能的评估方法；最后，讨论了贵金属电催化合成H₂O₂的挑战和前景，特别是催化剂的稳定性和成本的客观评价。旨在为新型2e-ORR催化剂的理性设计提供参考。