面向大规模定制的建筑工业化住宅混合装配线平衡优化研究

为解决大规模定制工业化住宅混合装配线平衡问题,以预制构件均匀消耗为目标建立了混合装配线生产优化模型,并基于目标追随法(GCA)和建筑工业化住宅的建造特点,提出相应的求解算法.通过所构建的优化模型及算法,可对随机输入的工业化装配顺序进行优化,进而获得预制构件消耗速率均匀的优化装配顺序.最后,通过案例分析验证了优化模型的有效性,优化结果表明优化后的生产序列的预制构件消耗更为趋近于平均消耗水平,能够获得更为均匀的预制构件消耗速率,进而提升工业化住宅项目的准时性及效率.     

镍基光催化产氢助催化剂

近年来,化石能源的持续使用导致能源短缺和环境污染问题日益突出,因此,人们一直致力于开发新的清洁可再生替代能源.其中,氢气因其燃烧热值高、燃烧产物无污染等优点被认为是最具发展潜力的清洁能源之一.自从1972年日本东京大学Fujishima教授和Honda教授首次发现TiO_2单晶电极光催化分解水可以产生氢气以来,非均相光催化制氢被认为是实现可持续制氢最有潜力的方法之一.然而,由于光催化剂普遍存在缺少活性中心、表面反应速率低、光生载流子快速复合、热力学势垒高等制约因素,因此如何在光催化产氢反应中提高催化剂的量子效率和稳定性仍是目前所面临的一项巨大挑战.将电催化剂(用作助催化剂)负载到不同的半导体表面后,其表现出较高的光催化分解水产氢活性和稳定性.一般来说,采用贵金属(如铂、金和银)作为助催化剂可有效地提高半导体的光催化产氢性能.然而,贵金属成本高、丰度低,大大限制了其广泛应用.在非贵金属中,镍基助催化剂因其成本低、活性高、稳定性好而表现出较好的应用前景.本文主要针对用于光催化制氢反应的镍基助催化剂进行综述.首先,对镍基助催化剂的光催化动力学研究进行了总结,从光捕获、光生载流子的分离、半导体的本体及界面电荷输运、助催化剂捕获载流子及其表面电催化反应等过程进行详细分析,发现协同考虑和优化上述过程是开发高效产氢光催化剂的关键.同时,通过不同方法对催化剂改性并担载合适的镍基助催化剂,从而集成设计光催化剂是一种具有较好应用前景的策略.然后,对镍基电催化剂在催化制氢反应中应用的基本原理进行分析,系统地从组成工程、纳米结构工程、界面工程、表面工程和杂化工程方面综述了电催化剂的设计策略;并对镍基助催化剂的作用进行分析,包括:增加析氢活性中心,降低活化能,提高光催化效率,促进电荷的分离和传输,降低电化学析氢过电位和增强催化析氢动力学等.同时,对镍基助催化剂活性位的原位表征及反应路径相关文献进行了简要总结.通过上述分析得出以下结论:为设计高效的光催化产氢催化剂体系,需要综合考虑并优化镍基助催化剂表面的电催化产氢性能、捕光半导体中的电荷分离/转移及它们之间的界面电荷分离性能.本文着重对基于提高光捕获率(包括设计分级光催化剂、利用表面敏化和开发宽光谱光催化剂)、增强电荷分离(包括设计纳米结构、构建肖特基结、构造II/p-n型异质结和建立直接Z型异质结)、增强半导体/助催化剂的界面相互作用、提高助催化剂的电催化活性(包括增加活性位数量、加强单个活性位本征活性和实现高分散/限阈效应)四种改性策略进行了较详细的讨论和比较,为设计高活性和高稳定性的镍基产氢光催化剂提供了新的设计思路.最后,对镍基产氢助催化剂进行了展望.一方面,进一步开发新型镍基析氢助催化剂和半导体异质结,通过调节和优化助催化剂的半导体/助催化剂界面结构和电导率,从而达到最优光催化效率.同时,应尝试通过工艺简单、易规模化的方法制备更多金属、多功能、超薄二维镍基纳米片、核壳和限制性纳米结构及单原子等催化剂体系,并将其应用于开发高效的光催化制氢催化剂.另一方面,进一步采用多种原位表征技术,如XAS研究、EPR测试和拉曼光谱技术等,精准地分析镍基催化剂上的析氢活性中心,深入分析不同异质结和助催化剂中的电荷载流子转移/分离动力学.同时,通过DFT精确计算反应势垒、氢吸附能和水分子吸附/解离特性等相关信息,进而充分理解电荷载流子动力学和反应途径,明确镍基助催化剂活性中心表面电催化反应机理.希望在不远的将来,根据镍基析氢活性中心的详细结构与性能关系,可以精准地设计、构建高效的镍基析氢活性中心,为高效光催化产氢,并为最终开发新的清洁可再生替代能源提供效的催化技术.     

沉积压力对氢化非晶硅薄膜特性的影响

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)系统,以乙硅烷和氢气为气源,普通钠钙玻璃为衬底制备了氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜,研究了沉积压力对非晶硅薄膜的沉积速率、光学带隙以及结构因子的影响。采用台阶仪、紫外可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜等手段分别表征了a-Si∶H薄膜的沉积速率,光学带隙、结构因子和表面形貌。结果表明： 随着沉积压力的增加,沉积速率呈现先上升后下降的趋势,光学带隙不断下降。当沉积压力小于210 Pa时,以SiH键存在的H原子较多,而以SiH₂或SiH₃等形式存在的H较少; 当沉积压力大于210 Pa时,以SiH₂,(SiH₂)_n或SiH₃等形式存在的H较多。通过结构因子的计算,发现沉积压力在110～210 Pa的范围内沉积的薄膜质量较好。     

建筑墙体对电磁脉冲响应的FDTD分析

 采用时域有限差分法和傅里叶变换对电磁脉冲作用于建筑墙体后发生的反射和透射进行了比较全面的研究分析。采用周期边界实现了不同建筑墙体对电磁脉冲响应的数值计算，对计算的结果进行了讨论分析，研究结果表明：钢筋阵对低频段的屏蔽效果很好，当频率增加时，屏蔽效果变差。混凝土墙的频域波形具有明显的周期性，存在许多谐振频率，谐振时透过很大，谐振频率由墙的厚度、磁导率和介电常数决定，要提高墙的屏蔽效果必须增加墙的电导率，以达到一个比较好的屏蔽效果。钢筋混凝土墙的屏蔽效果和反射特性由钢筋和混凝土墙共同调制决定。     

铝诱导非晶硅薄膜晶化动力学研究

为探讨其晶化过程及动力学机理,本文采用磁控溅射技术制备Al/Si薄膜,并利用快速光热退火制备微晶硅.通过采用不同的衬底温度及对铝膜进行退火处理,探究其晶化动力学过程.利用拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征.结果表明:退火及衬底加热均能在界面形成非共融的硅铝化合物;延长退火时间能使Al/Si界面充分扩散,达到成核条件.较大的铝晶粒及其择优取向,能有效改善铝诱导晶化效果.     

磁控共溅射法沉积的硅量子点SiN_x薄膜的光谱特性

采用双极脉冲和射频磁控共溅射沉积法在不同温度的Si(100)衬底和石英衬底上制备了富硅SiNx薄膜。在氮气氛中,于1 050℃下采用快速光热退火热处理,获得了包含硅量子点的SiNx薄膜。采用Fourier变换红外光谱、Raman光谱、掠入射X射线衍射和光致发光光谱对退火后的薄膜样品进行了表征。结果显示:Fourier变换红外光谱中出现了富硅Si—N键,表明薄膜为富硅SiNx薄膜;当衬底温度不低于200℃时,薄膜样品的拉曼光谱中出现了硅纳米晶的Si—Si振动横光学模,掠入射X射线衍射中出现了明显的Si(111)和Si(311)的衍射峰,证实了硅量子点的形成;发现存在一最佳衬底温度(300℃),该条件下获得的硅量子点的数量和晶化率最高;衬底温度为300和400℃的样品的光致发光光谱中均有3个可见荧光峰,结合拉曼光谱结果,用纳米晶硅的量子限域效应和辐射复合缺陷态对荧光峰进行了合理解释;由光致发光光谱计算出的衬底温度为300和400℃的样品的硅量子点平均尺寸分别为3.5和3.4nm。这些结果有助于优化含硅量子点的SiNx薄膜的制备参数,在硅基光电子器件的应用方面有重要意义。     

基于聚丙烯酸交联组装单层SiO_2纳米粒粗糙表面及其细胞捕获

以玻片为载体(Subs),聚丙烯酸(PAA)为交联剂和柔性体,SiO_2纳米粒为刚性体,人B淋巴细胞瘤Ramos细胞为目标细胞,TD05适体为细胞捕获配体(Apt),在载体上交联组装了结构为Subs-PAA1-SiO_2-PAA2-Apt的细胞捕获支架。该支架既有小尺度的刚性结构,即SiO_2纳米粒,又有柔性结构,即聚丙烯酸PAA1和PAA2。前者增加了载体的粗糙度,而后者不仅能够固载多重捕获配体,也能够有效降低宏观载体对细胞捕获的空间位阻。结果表明,支架具有良好的纳米粒结构,未发现纳米粒的融合甚至消失;支架的特异性捕获是非特异性吸附的16倍,被捕获细胞表现出较高的纯度;同时,支架具有较高的捕获效率,捕获细胞数是通常的单层刚性纳米粒支架的8.3倍。由此表明,该文构建的结构新颖的纳米粒柔性支架实现了目标细胞的高效率、高纯度捕获,将为肿瘤细胞的分析检测提供可靠的样本。     

免疫亲和柱净化/高效液相色谱-串联质谱法检测婴幼儿配方乳粉中生物素含量

建立了免疫亲和柱净化/高效液相色谱串联质谱法测定婴幼儿配方乳粉中生物素的方法。样品用磷酸盐缓冲液溶解,并通过生物素免疫亲和柱净化后,采用Ultimate AQ-C18(2.1 mm×100 mm,3μm)色谱柱分离,以甲醇-0.1%甲酸(30∶70)为流动相,进样量为5.0μL,流速为0.3 mL/min,柱温为30℃,并经电喷雾电离串联质谱在多离子反应监测(MRM)模式下进行测定,定量子离子为227.2,定性子离子为227.2、96.9,碰撞能量分别为10、30 V。结果显示,生物素在0.1~1.0μg/mL范围内线性关系良好,方法检出限为20.3μg/kg。对空白试样进行3个浓度水平的加标回收实验,测得加标回收率为92.7%~98.5%,相对标准偏差为1.7%~1.9%。该方法具有样品处理简单、灵敏度高、重现性好、分析时间短等优点,可以满足婴幼儿配方乳粉中生物素含量的测定要求。     

衬底温度对含硅量子点的SiCx薄膜结构及其光学特性的影响

采用磁控共溅射沉积法,以Si靶和SiC靶为靶材,单晶Si(100)和石英为衬底,在不同衬底温度下沉积了富硅SiCx薄膜.在氮气氛下于1100 ℃退火,得到包含硅量子点的SiCx薄膜.采用傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、掠入射X射线衍射和吸收谱对退火后的SiCx薄膜进行了表征.结果表明:当衬底温度从室温(25℃)升至300℃时,薄膜的晶化率增至71.3;,硅量子点尺寸增至8.9 nm,而光学带隙则减至2.42 eV;随着衬底温度进一步升高,薄膜的晶化率降至63.1;,硅量子点尺寸减小至7.3 nm,而光学带隙却增加至2.57 eV;当衬底温度从室温(25℃)升至400℃时,薄膜的吸收系数呈先增大后减小趋势.在本实验条件下,最佳衬底温度为300℃.