基于离子液体的炭材料制备、改性及应用

离子液体因其熔点低、液态温域宽、蒸气压低、热稳定性高、电导率高、电化学窗口宽、结构可设计及对许多化合物的亲和性等系列性能而引起人们广泛关注。离子液体在炭材料制备、改性领域展示出了良好的前景及巨大的应用潜力,可直接作为碳源,经过高温炭化实现杂原子掺杂制备多孔炭材料;离子液体也可充当反应介质和致孔剂,将生物质转化为多孔炭材料;此外,由于离子液体与炭材料相容性较好,可以用于多孔炭材料改性制备炭复合材料。基于离子液体的炭材料在电催化、超级电容器、吸附分离及生物医学等领域具有潜在的应用价值。本文总结了基于离子液体炭材料的制备、改性及应用最新研究进展,并着重介绍了其在能源和环境相关领域的应用。     

巫山县乡村地区公路网通达性空间格局研究

以巫山县为研究区域,运用GIS技术,以乡镇和行政村为节点单元,采用公路网密度、乡镇间直达性指数、乡镇内直达性指数、居民点道路临近性、乡镇间节点可达性指数、乡镇内节点可达性指数、干线衔接距离、地形位指数8项指标,引入熵权-TOPSIS模型,综合分析和评价巫山县乡村地区公路网通达性及其空间分布格局。研究表明,各项指标对巫山县乡村公路网的影响程度由高到低为：公路网密度＞地形位指数＞干线衔接距离＞居民点临近性＞乡镇内直达性指数＞乡镇间节点可达性指数＞乡镇内节点可达性指数＞乡镇间直达性指数;除中心城区外,各乡镇贴近度为0.170 0＞0.831 9,区域差异明显,其中铜鼓最高,当阳最低;整体上,巫山县乡村公路通达性以中等、较好等级为主,通达性空间格局总体以铜鼓、建平、三溪为核往外围扩散,与交通干线骨架吻合度较高,呈现“三核、一环、一域”的空间格局。研究成果对巫山县山区乡村公路网建设和优化有一定的指导作用,在一定程度上完善了乡村地区公路网通达性分析和评价方法。     

巫山县乡村地区公路网通达性空间格局研究

以巫山县为研究区域,运用GIS技术,以乡镇和行政村为节点单元,采用公路网密度、乡镇间直达性指数、乡镇内直达性指数、居民点道路临近性、乡镇间节点可达性指数、乡镇内节点可达性指数、干线衔接距离、地形位指数8项指标,引入熵权-TOPSIS模型,综合分析和评价巫山县乡村地区公路网通达性及其空间分布格局。研究表明,各项指标对巫山县乡村公路网的影响程度由高到低为：公路网密度＞地形位指数＞干线衔接距离＞居民点临近性＞乡镇内直达性指数＞乡镇间节点可达性指数＞乡镇内节点可达性指数＞乡镇间直达性指数;除中心城区外,各乡镇贴近度为0.170 0＞0.831 9,区域差异明显,其中铜鼓最高,当阳最低;整体上,巫山县乡村公路通达性以中等、较好等级为主,通达性空间格局总体以铜鼓、建平、三溪为核往外围扩散,与交通干线骨架吻合度较高,呈现“三核、一环、一域”的空间格局。研究成果对巫山县山区乡村公路网建设和优化有一定的指导作用,在一定程度上完善了乡村地区公路网通达性分析和评价方法。     

木糖-软模板水热法制备硼掺杂分级多孔炭球及其电化学性能

以D-木糖为炭源,月桂酸钠为模板剂,硼酸为掺杂剂,通过水热炭化方法制得硼掺杂分级多孔炭球（BPC_S）。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、N₂吸附-脱附测试、X射线光电子能谱（XPS）、顺磁共振波谱（EPR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）、X射线粉末衍射（XRD）、热重（TG）分析对样品进行表征。结果表明：月桂酸钠作为介孔造孔剂的同时,通过与D-木糖间的氢键作用使有机-有机自组装过程自发进行并形成窄尺寸分布（2~5 μm）规整炭球;硼酸在水热中催化炭源脱水降解,并以BC₃、BCO₂和BC₂O的形式掺杂在炭球上,掺硼后炭球与水表面接触角降低,润湿性提高。经CO₂活化、月桂酸钠高温分解以及胶质炭球的堆积分别产生微孔（0.5~1.2 nm）、介孔（3.14~35.00 nm）和大孔（60~146 nm）并形成分级结构。当硼酸加入量为0.927 5 g时多孔炭球（BPC_S-1）的电化学性能最佳,在6 mol·L^-1 KOH三电极体系中电流密度为0.5 A·g^-1时,比电容达287.12 F·g^-1;两电极体系中电流密度为0.5 A·g^-1时比电容达151.34 F·g^-1,能量密度达5.3 Wh·kg^-1;电流密度为5 A·g^-1时进行1 000次充放电循环,电容保持率仍达96.43%。     

协同的共价-超分子聚合物

共价聚合物性质稳定但缺乏动态性，超分子聚合物动态性有余而机械性能不足.受生命体中超分子聚合物工作机制的启发，我们将共价聚合物和超分子聚合物整合到同一体系，并采用有效的连接方式将两者关联，进而融合甚至放大2种聚合物的性能优势，发展了协同的共价-超分子聚合物.本文从协同的共价-超分子聚合物的概念及特点出发，介绍了这一特殊形式的聚合物.然后，总结了现有的用于构筑协同的共价-超分子聚合物的聚合策略.进一步地，重点介绍了协同聚合物的结构和性能表现，阐明协同聚合物的性能优势和构效关系.最后，指出了协同聚合物未来发展所面临的关键问题和重要挑战.协同的共价-超分子聚合物体系的提出，可用于克服单一聚合物体系存在的固有缺陷，推动实现超分子聚合物的现实应用，也为发展机械性能和动态性俱佳的智能高分子材料提供新思路.     

要重视科研管理人才的培养

科研管理人才是科学技术队伍的重要组成部分。重视科研管理人才的培养,对发展我国科学技术事业具有重大的现实意义。对研究所的建设也会有积极的影响。<一>重视科研管理人才的培养,首先是由当代科学技术发展的规律和趋势决定的。     

基于冠醚和柱芳烃主客体识别的超分子聚合物材料

超分子聚合物材料是高分子科学、超分子化学和材料科学3个学科相结合的产物.通过精妙的设计,我们不仅可以赋予它传统高分子材料所拥有的光学、电学以及力学等性能,同时还可以使其具有超分子材料的动态可逆性和刺激响应性.已用于构筑超分子聚合物材料的主客体识别体系有很多,从识别体系中的主体来说,包括基于冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲、柱芳烃等大环的主客体体系.其中,冠醚作为第一代大环主体,它的模板合成直接开辟了超分子化学这一领域,而柱芳烃是最近发展起来的一类新的大环主体,它具有刚性的骨架,并且制备简单,容易功能化,同样也受到超分子化学家们的广泛关注.本文着重综述了我们课题组基于冠醚和柱芳烃主客体识别所构筑的超分子聚合物材料.在这些材料的制备中,我们利用了主客体识别的刺激响应性、可逆性和选择性,来实现对这类材料的组装结构以及功能的精确调控.     

Cu、N共掺杂TiO2纳米管光催化重整甘油制备合成气

通过碱性水热-离子交换法制备了Cu、N共掺杂TiO₂纳米管(Cu/N-TNT),对其光催化重整甘油制备合成气性能进行了研究。结果表明,Cu/N-TNT具有富含氧空位(O_V)的管状结构,N以Ti-N形式取代部分O形成杂质能级,Cu以Cu²⁺形式掺杂在催化剂晶格间隙和表面,Cu、N共掺杂促进TiO₂表面电荷有效分离,有利于其光催化重整甘油制备合成气活性和选择性的提高。紫外光照射8 h时,掺Cu量为0.15%的Cu/N-TNT催化剂上CO和H₂产量分别为7.3和8.5 mmol·g^-1,是原始TiO₂的9.1和70.8倍,n_H2/n_CO从0.52提高为1.18,n_CO/n_CO2从0.21提高至0.42。Cu/N-TNT表面N和O_V为醛类脱羰和甲酸脱水生成CO提供反应活性位点,Cu作为浅势阱提高光生电子-空穴分离效率。光生空穴(h⁺)是光催化重整甘油制备合成气过程中的主要活性物种,大量羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^-)会导致甘油过度氧化,使CO选择性降低。     

Cu、N共掺杂TiO2纳米管光催化重整甘油制备合成气

通过碱性水热-离子交换法制备了Cu、N共掺杂TiO₂纳米管(Cu/N-TNT),对其光催化重整甘油制备合成气性能进行了研究。结果表明,Cu/N-TNT具有富含氧空位(O_v)的管状结构,N以Ti-N形式取代部分O形成杂质能级,Cu以Cu²⁺形式掺杂在催化剂晶格间隙和表面,Cu、N共掺杂促进TiO₂表面电荷有效分离,有利于其光催化重整甘油制备合成气活性和选择性的提高。紫外光照射8h时,掺Cu量为0.15%的Cu/N-TNT催化剂上CO和H₂产量分别为7.3和8.5 mmol·g^-1,是原始TiO₂的9.1和70.8倍,n_H2/n_CO从0.52提高为1.18,n_CO/n_CO2从0.21提高至0.42。Cu/N-TNT表面N和O_V为醛类脱羰和甲酸脱水生成CO提供反应活性位点,Cu作为浅势阱提...     

基于维恩近似修正的热红外温度和发射率反演算法

温度和发射率是热红外遥感中的两个最重要的参数.提出了一种基于维恩近似修正和阿尔法获得法(ADE)的温度和发射率的反演方法.对维恩近似从基本原理上进行修正,利用ADE计算光谱大致形状以确定发射率最大最小的波段,推导出了在修正维恩近似后各个波段发射率的关系,再利用这个关系以及最大最小值差(MMD)模型计算实际的发射率.在MMD模型的选择上,比较了两种模型的精度,选择了精度较高的模型应用到算法中.从算法的计算精度以及与别的方法的比较中可见,算法的精度和稳定性都比较好,温度的反演误差在1K以内,发射率反演误差在0.015以内.