水分子在均三嗪基g-C3N4上的吸附

气体分子与光催化剂之间的相互作用对于光催化反应的触发非常重要.对于TiO2,ZnO和WO3等传统金属氧化物光催化剂上的水分解反应而言,已有许多报道研究了水分子在它们表面的吸附行为.结果表明,水分子与催化剂表面的原子形成了O-H…O氢键.石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种具有可见光响应且化学性质稳定的光催化剂,对其进行修饰以增强其分解水产氢性能的研究非常多.本文通过密度泛函理论计算,全面研究了水分子在均三嗪(s-triazine)基g-C3N4上的吸附情况.首先构建了一系列初始吸附模型,考察了各种吸附位和水分子的朝向.通过比较分析计算得到的吸附能,确定了一种最优的吸附构型,即水分子以竖直的朝向吸附于褶皱的单层g-C3N4表面.水分子中的一个极性O-H键与g-C3N4中一个二配位富电子的氮原子结合形成了分子间的O-H…N氢键.其中,H原子与N原子的间距为1.92?,O-H键的键长由0.976?增至0.994?.进一步通过计算Mulliken电荷,态密度和静电势曲线分析了该吸附体系的电子性质.结果发现在分子间氢键的桥接作用下,g-C3N4上的电子转移至水分子,由此导致g-C3N4的费米能级降低,功函数由4.21 eV增至5.30 eV.在该吸附模型的基础上,考查了不同的吸附距离.当水分子与g-C3N4的间距设为1至4?时,几何优化后总是能得到相同的吸附构型,吸附能和氢键长度也十分相近.随后,通过改变吸附基底g-C3N4的大小和形状,验证了这种吸附构型具有很强的重复性.将2′2单层g-C3N4吸附基底替换为2′2多层g-C3N4(2至5层),3′3和4′4单层g-C3N4,以及具有不同管径的单壁g-C3N4纳米管后,水分子的吸附能随着体系原子数的增多而增大,但吸附模型的几何结构和电子性质基本不变,包括O-H…N氢键的形成和键长,以及电子转移和增大的功函数.另外还研究了非金属元素(P,O,S,Se,F,Cl和Br)掺杂对吸附能的影响.构建模型时,杂质原子以取代二配位氮原子的方式进行掺杂,水分子放置于杂质原子上方.结果显示,引入杂质原子后水分子的吸附能增大,在理论上从吸附的角度解释了元素掺杂增强g-C3N4分解水活性.总之,本文揭示了一种在分子间氢键的作用下,具有高取向性的水分子吸附的g-C3N4构型,这有助于g-C3N4基光催化剂上水分解过程的理解和优化设计.     

甘蓝夜蛾信息素类似物的设计合成及初步活性研究

甘蓝夜蛾隶属鳞翅目夜蛾科,主要危害甘蓝、西兰花、萝卜等十字花科蔬菜。与传统的化学农药防治相比,昆虫信息素防治具有专一性强、灵敏度高、绿色环保、同时不会误伤天敌等优点。但天然信息素易降解、持效期短,长期单一使用会诱导昆虫产生抗性等问题。针对这些问题,本文设计并合成了4种结构新颖的信息素类似物:反-11-十六碳烯-3-氯丙酸酯(G1)、反-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯(G2)、11,12-二氟十六烷基-1-醇(G3)、11,12-二氟十六烷基乙酸酯(G4),并表征了其结构。通过触角电生理试验(EAG)初步测试了G1~G4的室内生物活性。     

竞争非局域非线性向列相液晶中亮孤子

针对热效应的非局域程度和分子取向效应的非局域程度不等的情况,利用JUNG P S等提出的模型研究了具有竞争非局域非线性效应的向列相液晶中的亮孤子特性.通过变分法得到光束振幅、宽度、啁啾和位相等参数随传输距离的变化规律,即光束振幅和宽度与入射光的功率息息相关,光束宽度随热非局域程度增加单调递减,随热非线性系数增加单调递增.在此基础上给出和入射光束功率密切相关的势能函数.利用势能函数预言了入射光束功率越大亮孤子宽度越小.通过解变分方程组可得,入射光功率为4或8时,光束宽度均随传输距离周期性震荡.这两个震荡趋势有明显的区别,功率为4时光束传输过程中宽度始终大于或等于初始宽度,功率为8时光束传输过程中宽度始终小于或等于初始宽度.该变化规律与数值仿真结论一致.     

基于腔面非注入区的半导体激光器的热特性分析

利用Ansys有限元分析软件模拟了宽条形激光器腔面在不同生热率条件下对有源区温度的影响,并对带有腔面非注入区的激光器结构进行了热分析,比较了不同长度的非注入区结构的器件的温度特性。腔面的温升对器件可靠性影响极大,计算结果表明随着非注入区宽度的增加,芯片前腔面有源区的温度明显降低。结果为采用非注入区结构提高COD阈值功率提供了设计参考。     

射频等离子硫钝化GaAs(100)的表面特性

采用射频等离子方法,对Ga As(100)衬底片表面进行干法硫等离子体钝化,旨在得到性能稳定含硫钝化层。样品经过360℃温度条件下的快速热退火,光致发光(PL)测试表明,钝化后的样品PL强度上升了71%。同时,钝化样品的稳定性测试结果表明,样品放置在实验室空气中30 d,其PL强度未出现明显变化,说明Ga As的等离子体干法硫钝化具有较好的性能稳定性。     

基于ZEMAX高功率半导体激光器光纤耦合设计

随着半导体激光器光源在激光加工领域的应用不断拓展,研制高耦合效率的半导体激光器光纤耦合模块变得十分重要。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,本文应用ZEMAX光学设计软件进行仿真模拟,将12只波长为808 nm、输出功率为10 W的单管半导体激光器通过合束方法高效率耦合进光纤。耦合光纤芯径为150μm、数值孔径为0.22,光纤输出功率为116.2 W,耦合效率为96.8%。     

CS2中对苯醌n-π*单-三态跃迁的可见吸收光谱及其共振拉曼光谱

测量了对苯醌(p-benzoquinone,PBQ)在CS2中的可见吸收光谱,论证了该实验中发现的507 nm带来源于PBQ的n-π*单-三态跃迁.基于液芯光纤内共振拉曼散射可以提高拉曼光谱强度109倍这一技术,在10-3～10-6 mol·L-1的浓度范围首次探测到514.5 nm激光激发该跃迁而产生的共振拉曼光谱(1 439cm-1).分析认为该谱线来源于PBQ的n-π*单-三态跃迁的羰基伸缩振动(v c-o).实验发现,随着PBQ溶液浓度的降低,该谱线的拉曼频移发生蓝移.文章的研究结果将有助于理解PBQ电子结构与其光物理特性的相互关系,便于获得更丰富的分子结构信息.     

秋水仙碱及其天然类似物(-)-N-乙酰秋水酚甲醚的不对称合成（英文）

采用相对简单的不对称合成方法,完成了秋水仙碱及其天然类似物(-)-N-乙酰秋水酚甲醚(NCME)的形式全合成.首先经简单醛、酮的Aldol缩合完成碳骨架的构筑,然后经手性亚磺酰胺诱导的不对称还原胺化反应,廉价、高效地合成了手性胺中间体;再经过高价碘试剂的氧化关环,构筑该类生物碱的三元环结构.本策略为该类生物碱的简便、快速合成提供了有效方法.     

还原氧化石墨烯包覆MOF衍生In2Se3用于钠离子电池负极(英文)

MOF衍生金属硒化物由于其有序的碳骨架结构和高导电性,被认为是钠离子电池极具前景的负极材料。它们具有快速的电子/离子输运通道,有利于钠离子的嵌入和脱出。然而,循环过程中的大量体积膨胀会导致结构坍塌。为了解决这个问题,通过表面改性在MOF衍生金属硒化物表面引入了一个二维的还原氧化石墨烯网络,既可以缓解体积变化,又能加速电子转移。实验证实这种策略是有效的,在1 A·g^-1下500次循环后,包覆了还原氧化石墨烯的复合材料电极容量保持率提高到了95.2%。相比之下,不含还原氧化石墨烯的容量保留率仅为74.2%。此外,由于还原氧化石墨烯网络和MOF衍生In₂Se₃协同作用,在0.1 A·g^-1下显示出了468 m Ah·g^-1的优越容量。而在相同的电流密度下,未包覆还原氧化石墨烯的只产生393 m Ah·g^-1的比容量。采用循环伏安法(CV)研究了In₂Se₃@C/rGO电极的电化学过程,结果表明其具有良好的电化学反应活性...