酰胺连接的共价有机骨架的制备及其在水中高效光催化性能

光催化是将太阳能转换为化学能的绿色可持续发展途径,有望解决日益严重的能源危机和环境污染问题.在光催化过程中,半导体材料作为光催化剂,负责可见光的捕获、光生载流子的生成和传输以及氧化还原反应,在整个光催化系统中起着决定性的作用.共价有机骨架材料(COFs)是一类新兴的半导体光催化剂,已被证明在可见光诱导的水分解、二氧化碳还原、有机转化反应和水中污染物降解方面具有应用前景.然而,大部分COFs是通过可逆反应构筑的,在水中及苛刻条件下的稳定性差.因此,提升基于COFs的光催化剂在水相中的光催化活性和循环稳定性仍然面临巨大挑战.本文提出了一种新策略,即通过实现多重协同效应,设计和开发2D-COFs作为在水中的高效非均相光催化剂.通过后合成策略将亚胺键连接的2D-COFs氧化,制备了两种具有丰富三嗪结构单元的以酰胺键连接的2D-COFs(命名为COF-JLU18和COF-JLU19).结果表明,COF-JLU18和COF-JLU19具有高比表面积和孔体积,其比表面积分别为1156和541 m2/g;COF-JLU19具有比相似拓扑结构的亚胺COF-JLU17更好的水蒸气吸附性能.此外,COF-JLU19表现出了极高的化学稳定性,在水中、盐酸和氢氧化钠溶液中浸泡两天,其结构和结晶性均没有发生明显变化.由此可见,酰胺键不仅可以增加材料骨架的亲水性,还能够提高COFs对水的稳定性.本文制备的酰胺键连接的COF-JLU19材料,在光降解罗丹明B水溶液(RhB)反应中可以获得高达0.69 min?1的光降解速率常数,活性明显优于其他光催化剂,如C3N4等.COF-JLU19具有较好的催化活性主要归因于以下两方面:一方面,良好的亲水性和固有孔隙率之间的协同效应可以增强COFs在水中对染料的吸附能力,使其光催化活性得到有效提升;另一方面,高的结晶度和优秀的稳定性使酰胺键连接的COFs在多相光催化中实现稳定循环利用.为了扩展COFs的应用前景,本文还制备了一种基于酰胺键连接COFs的静电纺丝膜,在以太阳光为光源的光降解罗丹明B水溶液实验中表现出较高的光催化活性和重复使用性.综上,本文提出的多重协同效应为基于COFs的高效光催化剂的设计提供了一种有效策略.     

基于BDS/GPS和百度地图的现代有轨电车监控系统的设计

为实现对现代有轨电车车辆的位置及运行状态进行实时监控,设计了一个基于BDS/GPS和百度地图的现代有轨电车监控系统;定位终端以具有我国自主知识产权的BDS/GPS双模定位模块为主,RFID系统作为辅助定位手段;数据通过HTTP的GET方法提交至服务器,由服务器端的PHP页面自动处理后存储到MySQL数据库,中心管理平台显示页面调用百度地图API,将数据显示在百度地图上;最终该系统可以实时获取并存储列车的位置坐标、速度、时间等信息,并在百度地图上以点、线和图表的形式显示出车辆的坐标和运行轨迹等;测试结果表明,该系统运行稳定,定位精度高,获取数据准确、时延小,能够满足应用需求。     

风云三号C星全球导航卫星掩星探测仪首次实现北斗掩星探测

全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)是国际首台北斗系统(BDS)和全球定位系统(GPS)双系统兼容掩星探测仪, 2013年9月23日随风云三号卫星C星(FY3 C)发射入轨, 目前已测得大量掩星数据. 介绍了FY3 C-GNOS的组成; 统计了2013年10月12日全天的FY3 C-GNOS掩星事件及其全球分布情况; 通过与GPS精密定轨结果进行对比分析, 测试了BDS在轨实时定位精度, 检验了BDS掩星产品的可靠性和一致性. 初步分析结果表明: 14颗BDS卫星在轨运营的条件下, BDS和GPS兼容掩星探测仪可将掩星事件数提高约33.3%; BDS实时定位平均偏差优于6 m, 标准偏差优于7 m; 5-25 km高度范围内, BDS与GPS内符合精度大气折射率优于2%, 温度优于2 K, 湿度优于1.5 g/kg, 压强优于2%, 电离层峰值密度优于15.6%. GNOS的在轨正常运行及BDS与GPS掩星定位精度及反演产品的一致性为北斗掩星探测的业务化运行奠定了基础.     

2.5THz量子级联激光器的研制

基于束缚态到连续态跃迁有源区能带结构,实现了2.5THz量子级联激光器的连续波工作。激光器的输出频率随电流可在2.45~2.47THz之间可调,在连续波工作模式下的最高输出功率大于6.0mW,最高连续波工作温度为60K,阈值电流密度为120A/cm2,经Si透镜整形后的输出光斑为高斯分布。     

EAST极紫外空间分辨光谱分析软件的开发

基于Matlab软件的图形用户界面开发环境(GUIDE)设计开发了一套交互式界面，可以自动读取、解析原始数据，开展波长标定，将谱强度与谱仪系统空间测量位置以及EAST实验放电时间等信息相关联，从而快速、便捷地计算杂质离子发出的线光谱强度的空间分布并绘图。该空间分辨光谱分析软件的开发和应用大大提高了谱仪数据处理和分析的便捷性和效率，保证了放电期间数据处理的准实时性。     

硫代多联吡啶铂(Ⅱ)配合物的合成、性质及在光催化制氢中的应用

合成了2个新配体4-(4-硫代乙酸)甲苯基-6-苯基-2,2’-联吡啶HC^N^N(PhCH2SCOCH3)(L3)和6-(4-硫代乙酸)甲苯基-2,2’-联吡啶HC^N^N(CH2SCOCH3)(L5)及其发光的铂(Ⅱ)配合物ClPtC^N^N(PhCH2SCOCH3)(C3)和ClPtC^N^N(CH2SCOCH3)(C5).通过1H NMR谱和质谱对它们的结构进行了表征,采用X射线单晶衍射分析确定了C3的晶体结构.利用紫外-可见吸收光谱、发射光谱及激发态寿命测定研究了它们的光物理性质和电化学性质,以及配合物作为光敏剂在光催化制氢中的应用.通过系列配合物产氢效率的比较,揭示了它们的产氢效率和激发态寿命的关系.     

矩阵奇异值分解及其在高维数据处理中的应用

矩阵奇异值分解能够实现对高维数据的局部特征提取及维数约减,在智能信息处理和模式识别研究领域具有十分重要的应用价值.首先分析了高维数据处理所面临的困境,并对常用的降维算法进行简单的归纳总结;然后阐述了矩阵奇异值分解的基本原理及其在维数约减和数据压缩中的物理意义;接着通过分析两种建立在奇异值分解基础上的PCA与LSA降维算法的数学导出过程,进一步给出了两者的等价性证明;最后总结了矩阵奇异值分解的优缺点,并且预测了高维数据处理技术未来的发展趋势.     

多壁碳纳米管修饰碳黑微电极同时测定多巴胺和抗坏血酸

制备了多壁碳纳米管修饰碳黑微电极,研究了多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)在该修饰电极上的电化学行为.实验表明,在pH 7.0的PBS缓冲溶液中,该修饰电极对DA和从均具有显著的催化氧化作用,AA与DA的氧化电位分别为30 mV和280 mV(vs.SCE).利用二次导数线性扫描伏安法测定,DA与AA的线性范围分别为6.0×10-9～2.0×10-4 mol/L和2.0×10-7～1.0×10-3mol/L,检出限为2.0×10-9mol/L 和1.0×10-7mol/L.方法已用于人工合成样品的分析.     

微孔碳分子筛表面含氧基团对H_2O_2催化分解的动力学影响

多孔碳的表面含氧官能团对其吸附及催化性能的影响受到越来越多的关注[1-2],表面含氧基团对活性炭催化醇脱水[3]、乙苯脱氢[4]、O2还原为过氧化氢[5]、Fe(II)与O2氧化反应[6]已有报道.     

槲皮素化学修饰碳糊电极吸附溶出伏安法测定痕量铅

建立了用槲皮素修饰碳糊电极测定痕量铅的新方法 ,在 0 .1 0mol L甲酸盐缓冲液 (pH 4.3 )中 ,于 -0 .1 0V(vs.SCE)搅拌富集 ,再在 -0 .70V静止还原 40s后 ,阳极化扫描 ,于 -0 .42V左右获得一灵敏的铅阳极溶出峰。在最佳条件下 ,富集不同时间 ,其二次导数峰电流与Pb2 + 在 1 .0× 1 0 - 8～ 8.0× 1 0 - 7mol L和 2 .0× 1 0 - 9～ 6.0× 1 0 - 8mol L两个范围内呈线性关系 ,检出限为 8.0× 1 0 - 1 0 mol L(S N =3 )。同时初步探讨了电极反应机理。