选择性油水分离材料

水是人类赖以生存的基础,其重要性不言而喻。但是,当前水环境日益恶化,水污染日益加重,尤其是石油泄漏和有机污染物肆意排放给环境和生态系统造成了不可挽回的损害。因此,高效油水分离已成为亟待解决的问题。当前主要通过物理吸附、化学分散以及生物降解等方法进行油污清理;化学分散和生物降解法易对海洋环境造成二次污染,而物理吸附具有易于回收及无污染等优点。本文综述了近年来物理过滤和物理吸附油水分离材料的研究现状及尚待解决的难点,同时也展望了该领域未来研究的热点及发展方向。     

二维长周期光子晶体的高阶多分辨率分析

针对长周期二维光子晶体带隙特性分析时，由于时间微分离散阶数较低，传统时域多分辨率算法容易出现误差积累而导致入射波发生形变，最后影响带隙特性分析的现象，提出了具有强稳定特性的高阶龙格库塔多分辨率算法，通过高阶的时间迭代来减少晶体结构中数值波的时域形变，得到稳定而准确的带隙特性。结果表明了改进算法在分析长周期光子晶体传输特性时的有效性和可靠性。     

三维石墨烯基材料的制备、结构与性能

石墨烯具有单层碳原子组成的六方晶系晶体结构及独特的电学、化学、力学和热学性质。然而,由于石墨烯片层之间较强的π-π键和范德华力,导致易团聚或堆积,使其比表面积大幅减小,严重损害其性能。解决上述问题的最有效方法之一是构建具有多孔结构的三维石墨烯基材料,不仅保留了石墨烯优秀的导电性能和力学性能等本征特性,而且获得密度低、比表面积大、孔隙率高等结构优点,进而满足吸附剂、催化剂载体、生物传感器及电池与超级电容器电极材料等先进功能材料领域的应用需要。因此,开发三维石墨烯基材料的先进制备方法成为本领域研究的热点方向。本文综述了三维石墨烯基材料的现有制备方法,包括自组装法(水热还原法、化学还原法及冷冻干燥法)、模板法(胶体模板法、模板辅助化学气相沉积法及模板辅助水热还原法)和3D打印法(直写成型法、喷墨打印法、熔融沉积成型法、光固化成型法、选区激光烧结法及选区激光熔融法),总结了上述方法的优点及当前存在的主要问题,并且对三维石墨烯基材料制备技术的发展方向进行了展望。     

单负色散材料光子晶体的带隙特性研究

针对单负色散材料构成的光子晶体的带隙特性进行了详细地研究.首先采用传输矩阵法分析计算了该结构的带隙产生与材料介电常数、磁导率色散特性间的关系,然后计算了带隙宽度和中心频率受入射场极化方式、入射方向、介质材料厚度比例缩放和厚度无序的影响程度,最后分析并对比了单负色散材料和普通材料构成的渐变周期光子晶体的传输特性.结果证明单负色散材料可以在光子晶体中引入一种受结构参数影响很小的带隙,同时和普通材料相比,在渐变周期结构中可以有效地拓宽Bragg带隙宽度,改善传输特性.     

化学共还原法制备Mo/Ni双金属纳米颗粒及其催化制氢性能研究

采用化学共还原方法,以ISOBAM-104作为保护剂制备了Mo/Ni双金属纳米颗粒,并研究了ISOBAM-104用量、还原过程中KBH_4用量、金属离子浓度等对其催化KBH_4制氢性能的影响.结果表明:R_(ISO)=40 (R_(ISO)为ISOBAM-104与金属盐的物质的量的比),R_(KBH_4)=5 (R_(KBH_4)为KBH_4与金属盐离子的物质的量的比),金属离子的浓度为2 mmol·L~(-1)时,Mo_(10)Ni_(90)的催化制氢效果最好.在303 K的条件下,Mo_(10)Ni_(90)的催化活性达1 134 mol-H_2·mol-cat~(-1)·h~(-1),其催化KBH_4水解反应的活化能为39.84 kJ/mol.同时Mo/Ni双金属催化剂具有良好的耐久性,在九次重复试验后,其催化性能无明显降低.     

二维光子晶体的龙格库塔多分辨分析

二维光子晶体带隙特性分析过程中,由于传统时域多分辨率算法的时间微分离散阶数较低,所以易导致色散误差积累而使晶体结构内传播波形产生时域形变,大大降低了特性分析的准确性.针对这一现象,提出了可变精度龙格库塔多分辨率算法,算法通过高阶的时间迭代来减少晶体结构中数值波的传播变形,使频率特性分析不再受时间微分引起的波前失真的影响,并在时域和空域上同时具有任意高阶的收敛特性,以得到稳定而准确的带隙特性分析结果.通过具体算例的数值仿真,验证了改进策略在分析光子晶体传输特性时的有效性和可靠性.