修饰吡啶衍生物的染料敏化光阳极水氧化性能的研究

染料敏化光电化学电池(DSPECs)是构建人工光合作用体系的潜在方式,其优势在于可通过优化染料结构来拓展可见光吸收范围,从根本上提高太阳能利用效率.染料敏化光阳极在受激发产生电荷分离之后,激发电子注入TiO₂半导体导带,由于其导带位置比传统的可见光半导体,如BiVO4和Fe3O4等相比较负,因此理论上可以在较小的偏压下取得较大的光电转换效率,也更有利于和光阴极相耦合实现无偏压分解水.电荷传输动力学研究表明,注入到TiO₂导带的电子向氧化态光敏剂和催化剂的回传是造成体系能量损失的主要原因,集中体现在光电流密度和效率的降低.目前,已经报道了多种手段来减少DSPECs光阳极表面的电子回传,包括使用带有长烷基链的锚定基团对水氧化催化剂进行修饰,在半导体表面引入电子中介体以及使用核-壳结构的基底等.其中,SnO2/TiO₂基底被广泛应用在染料敏化光阳极中,这种基底可以提高光生电子的注入效率,同时两种金属氧化物之间的异质结有效抑制了电子回传,从而提高了DSPECs的光电活性.然而,核-壳结构基底需要使用原子层沉积技术来制备,所以操作相对复杂.本文基于Ru-bda(bda=2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸)结构的分子水氧化催化剂和带有磷酸修饰基团的三联吡啶钌通过共吸附的方式制备染料敏化光阳极,在不使用核-壳结构基底的情况下,利用吡啶衍生物对TiO₂电极表面的修饰来减少电子回传.本文利用一系列吡啶衍生物作修饰负载在TiO₂光阳极上(TiO₂|RuP,1;RuP=Ru(4,4'-(PO3H2)2-2,2'-联吡啶)(2,2'-联吡啶)2;1=Ru(bda)(L)2,bda=2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸,L=(10-吡啶-4-基氧基)癸基)膦酸.在100 mW/cm2的白光照射下(λ>400 nm),TiO₂|RuP,1,P1(P1=4-羟基吡啶)光阳极在0.4 V(vs.NHE)的外加偏压下获得了1 mA/cm2的光电流密度,其光电流比未修饰吡啶的光阳极增加了42%.同时,其入射光子-电流转化效率在470 nm波长的单色光光照下达到最大,为13.6%.经过吡啶衍生物所修饰的光阳极光电性能和文献中利用核-壳结构基底所制备的类似光阳极性能相当,且光电流密度随吡啶对位取代基供电性能的增强而增大.瞬态吸收光谱和电化学阻抗谱测试表明,吡啶吸附在光阳极上能有效地抑制界面上的电子回传,延长电荷分离寿命,是光电流增加的根本原因,这也表明有机小分子修饰是提高染料敏化光阳极性能的简单、有效的策略.     

基于优化面积光谱指数的玉米叶片叶绿素值估测

综合使用光谱技术对作物养分进行实时、有效诊断,有助于作物的精准管理、保障产量和减少环境污染,提高肥料利用率,并且为定量估测作物生化组分状况提供了一种新的途径。光谱指数是进行作物叶片叶绿素实时估测的重要指标,然而由于受到环境条件及内在生化成分的影响,估测结果不尽满意。为了进一步提高光谱指数在估测作物叶片叶绿素含量时的抗干扰能力和敏感性,于2020年在内蒙古玉米种植典型区域进行不同氮梯度的田间试验,在玉米的四个关键生育时期获取叶片的光谱反射率和叶绿素值,通过建立基于面积的光谱指数和叶片叶绿素值的关系模型并进行光谱指数的优化及评价。结果表明,生育时期对面积光谱指数与叶片叶绿素值的关系有显著影响。前人研究的基于面积的光谱指数在玉米苗期时对于叶片叶绿素含量的估测效果较差,而对抽雄期叶片叶绿素含量的估测效果最佳。基于优化算法构建的面积光谱指数显著提高了光谱指数对叶片叶绿素含量估测的准确度和稳定性,基于优化算法的优化三角形植被指数(OTVI)、优化叶绿素吸收积分指数(OCAI)和优化双峰面积归一化差值指数(ONDDA)在不同生育时期上比前人研究的面积光谱指数具有更强的叶绿素含量估测能力,估测模型的决定系数R2在0.94～0.99之间。与优化三角形植被指数(OTVI)和优化叶绿素吸收积分指数(OCAI)相比优化双峰面积归一化差值指数(ONDDA)在估测春玉米不同生育时期叶片叶绿素含量方面更为稳定,预测模型验证结果的决定系数R2为0.94,并且验证误差最小,RMSE和NRMSE%分别为2.29%,3.94%,模型估测值与实测值的验证斜率为0.996,接近1。综上所述,ONDDA是一个实用且适合于估测不同生育时期叶片叶绿素含量的面积光谱指数。     

永磁环缺口中磁场强度的解

如图所示是一个带有很窄缝隙的永磁环,磁化强度大小为M,求图中所标各点的B和H. 书上解法一般是这样的: 设磁环表面环绕的面束缚电流密度大小(即单位长度上束缚电流密度)为i’,则 i’=M 由于缺口很窄,磁环就相当于一闭口的通电螺线管,所以磁环内磁感强度为因为B在磁介质边界上法向连续, B1=B2=B3=B =μ0M(忽略漏磁)这样就得到答案 但是,我们将看到这答案是违反安培环路定理的.设缺口宽为 di,磁环实际长为 d2,把上述答案代入安培环路定理　H· dl=NI( I为自由电流),得但是很明显NI=0,这就导致矛盾的结果: Md1=0 问题就出在近似.对有缺…     

一种具有二维状组装体结构的氢键结合超分子水凝胶的制备

近年来,基于低分子量有机凝胶因子(low molecular mass organic gelators)[1]形成的超分子水凝胶得到了广泛关注.     

羟基新戊醛直接电氧化合成羟基新戊酸的研究

在硫酸水溶液中,以质子交换膜为隔膜,以羟基新戊醛为原料,在PbO2电极上直接电氧化制取羟基新戊酸.研究了羟基新戊醛浓度、pH、温度及氧化电位对目标产物选择性和电流效率的影响.结果发现,pH对产物选择性和电流效率的影响最大.选择性最高可达92.6%,电流效率最高可达61.4%.用高效液相色谱分析反应过程中原料和产物的浓度变化.通过熔点、红外光谱和元素分析对分离提纯后的产物进行了表征.     

基于相位差混合处理方法的高分辨力成像技术

为了提高成像系统的分辨能力, 并尽量减小系统的复杂度, 本文将相位差波前探测技术和相位差图像恢复技术结合起来构成相位差混合处理方法, 给出了点目标和扩展目标情况下混合处理方法的数值仿真结果, 并针对点目标情况进行了实验验证. 实验表明, 在像差较大的情况下, 直接用事后处理方法无法得到满意的结果. 在三种湍流强度下, 经混合方法处理后得到光斑的半高宽分别由自适应光学系统校正后的5.1, 5.1和5.0个像素减小到3.3, 3.2和3.0个像素. 可以看出, 利用相位差混合处理方法得到的图像明显优于单独的事后图像处理方法和自适应光学校正, 相位差混合处理方法在高分辨力成像领域有着巨大的应用潜力.     

相位差波前检测方法应用于平移误差检测的实验研究

相位差波前检测方法由于其结构简单,对环境要求低,测量精度较高等优点,被应用于诸多领域.本文针对拼接型天文望远镜中主镜的共相位检测问题,对相位差波前检测方法在拼接主镜各子镜间平移误差测量进行理论分析,并搭建了实验光路.实验结果表明:相位差波前检测方法对拼接镜平移误差的测量精度高于λ/20(λ为波长),满足系统对拼接平移误差的要求.     

基于优化光谱指数的牧草生物量估算

牧草生物量是天然和人工草场产出的一个重要指标,能直接反映牧草的长势,它的实时监测是制定合理的草地管理和放牧制度的前提。然而,传统的样方法费时、费力很难满足草地生物量监测的实时性要求。近年来,随着高光谱遥感的发展,为草地的快速、无损的监测提供了可能。通过对内蒙古天然和人工草地生物量及其冠层光谱数据分析,探讨了不同类型光谱指数在估算牧草生物量的鲁棒性。研究表明,由于冠层结构和生物量的影响,不同类型草地冠层的光谱反射存在巨大的差异,从而使现有光谱指数对天然草地和不同品种人工草地牧草生物量的预测能力存在显著的差异(R2=0.00～0.65)。在荒漠草原低生物量的条件下,受土壤背景影响不同光谱指数预测能力较小,而在青贮玉米高生物量条件下,基于红光的光谱指数容易发生饱和失去敏感性。把不同草地类型的数据结合后进行简单比率和归一化窄波段光谱指数的波段优化,与出版的光谱指数相比优化后的归一化光谱指数(normalized difference spectral index, NDSI）显著提高了牧草生物量的预测能力,预测生物量模型的决定系数最高(R2=0.72)。敏感性分析进一步证明了基于波段优化算法的优化光谱指数NDSI,(ration spectral index, RSI）有最低的噪声,从而能更好的预测牧草生物量。波段优化算法可以有效提高遥感估算草地牧草生物量的精度,光谱指数及其优化波段的选择会直接影响模型的预测能力。     

Ti-46Al-2Cr-2Nb和Ti6Al4V合金的干摩擦学性能对比研究

本文以商业Ti-6Al-4V合金为参照,考察了Ti-46Al-2Cr-2Nb(原子比)金属间化合物在不同载荷和速率下的干摩擦学行为,结果表明:Ti-46Al-2Cr-2Nb和Ti6Al4V合金的摩擦系数几乎相同,而Ti-46Al-2Cr-2Nb金属间化合物比Ti-6Al-4V具有更好的抗磨性;Ti-46Al-2Cr-2Nb和Ti6Al4V合金的磨损率均随载荷的增加而增加,Ti-46Al-2Cr-2Nb合金磨损率随滑动速率增加而增加,Ti-6Al-4V合金磨损率却随滑动速率增加呈下降直至稳定的趋势;Ti-46Al-2Cr-2Nb合金的磨损机制主要为疲劳磨损,Ti-6Al-4V合金的磨损机制为塑性变形,犁沟和剥落.     

自驱动Janus微球的分数Brownian运动研究

Janus微球是形状规则但表面构成不同的特殊颗粒.在PIV实验平台上,以Pt-SiO2型Janus颗粒(Φ=1μm,Φ=2μm)为研究对象,获取了通过非对称催化分解H2O2产生自驱动情况下颗粒的不规则运动轨迹,通过统计得出不同观测时间下Janus颗粒在不同浓度H2O2溶液(0%,2.5%,5%,10%和15%)中的Hurst指数,实验清晰地表明了颗粒轨迹所具有的无规则运动与定向运动的叠加以及反常扩散特征.随后将这一复杂运动分解为随机的Brownian(布朗)运动、自驱动及随机转动的共同作用,并得出了不同因素所主导的特征时间尺度,合理地解释了所观察到的现象.