Facile preparation of MgAl2O4/CeO2/Mn3O4 heterojunction photocatalyst and enhanced photocatalytic activity

Novel Mn₃O₄-promoted double p?n junction MgAl₂O₄/CeO₂/Mn₃O₄ heterojunction photocatalyst was constructed by one-step synthesis method and two-step synthesis method. The X-ray powder diffraction, Fourier transform infrared spectrum, X-ray photoelectron spectroscopy, optical and photoluminescence demonstrated that the MgAl₂O₄/CeO₂/Mn₃O₄ heterojunction photocatalyst was synthesized by the two-step synthesis method comprehends a high crystallinity, charge carrier migration and separation efficiency, and relatively low optical absorption coefficient. The MgAl₂O₄/CeO₂/Mn₃O₄ heterojunction photocatalysts were efficiently used as simulated sunlight-driven n-n and p-n double junction photocatalyst for the simultaneous degradation of methylene blue (MB) dye. The continuous double p?n junction MgAl₂O₄/CeO₂/Mn₃O₄ heterojunctions strengthened the function of single n-n or p-n junction and guided the charge carrier migration and separation direction; thus, the oxidation and reduction reactions occur at the active site of spatial separation and prevent the recombination of electrons and holes. The results suggest that the continuous double p?n junction MgAl₂O₄/CeO₂/Mn₃O₄ heterojunctions are very promising candidate material for enhancing the photocatalytic activity in the photocatalytic degradation of MB dye.     

催化剂筛选：火山型曲线成因理论解析及其在多相催化中的应用

多相催化对于现代社会来说具有极其重要的意义,催化剂的理性设计/筛选是现代催化化学研究者的一个重要的目标。其中,火山型曲线是一个的重要工具。它指出对于一个催化反应来说,其催化活性针对关键物种吸附能来说呈一条先上升后下降的曲线,要求最佳催化剂对中间体的吸附能不能太高也不能太低。近几十年来,密度泛函理论等第一性原理计算方法的发展让许多催化剂表面反应微观物理量的计算成为了可能,这极大地拓展了火山型曲线的应用范围。 然而,对于火山型曲线根源的解释,人们却并非了解得十分清楚;一些基本科学概念的理解很多还是基于经验性的Sabatier原理：吸附太弱不利于吸附、太强不利于脱附。针对该问题的科学解析,本文进行了详细的动力学探究,试图以完全数学解析的方式回答催化反应中火山型曲线的必然存在性、产生根源及在催化活性预测中的内涵。本文采用了两步催化模型以及微动力学来进行速率方程的推导,并考虑BEP关系(基元反应的能垒与其反应焓存在线性关系)的应用,最终将整体反应速率转化为中间体吸附能相关的单值函数。基于对该函数的系列推导和分析,得到如下基本结论：(1)从数学上以一个完全的解析形式证明了催化反应中火山型曲线的存在。(2)通过对比催化反应与与之对应的气相反应,我们证明了：若无催化剂参与反应,则火山型曲线不会产生;由于催化剂表面的参与,随着催化剂吸附能力的增强,其表面会因为吸附作用而被占据毒化,导致反应速率存在一个最大值,即形成火山型曲线。从概念上讲,火山型曲线的根源是由“吸附过程引发表面活性位占据”这一自毒化效应造成的,它的存在可能体现为多相催化的基本属性。(3)数值模拟解析展示了表面反应与气相反应的区别,印证了我们的数学解析结论。同时,通过一定的简化,我们对火山型曲线中各部分的斜率进行了研究。结果发现,对于吸附决速过程,催化反应和气相反应斜率相同,其差别主要出现在脱附决速过程。在此阶段由于吸附能过大,表面被毒化,表面反应速率开始下降;而气相反应的速率依然上升。(4)表面反应速率方程的分解和简化结果表明,最佳催化剂在反应中的空活性位点覆盖度和其BEP关系的斜率存在内在关联关系(θ*opt=1–α),据此讨论了其在催化剂寻优过程中的意义。尝试解释了(a)合成氨反应中正逆反应所需最佳催化剂不同的现象;(b)合成氨或CO甲烷化反应最佳催化剂为前过渡金属、而CO/NO氧化等为后过渡金属这一典型催化现象的物理图像。最后,针对火山型曲线理论框架在实际催化剂理论筛选寻优中的应用,我们简要综述了本课题组近年来在光解水制氢Pt基助催化剂和染料敏化太阳能电池的对电极材料设计方面的理论进展。     

基于数字微镜阵列光调制的激光防护系统

提出一种基于数字微镜阵列(DMD)的激光防护系统设计方案, 利用DMD的光调制作用减少强激光对光电成像设备的损坏.详细介绍了系统的工作原理、DMD及CCD的选型、投影光路和光学转换系统的设计, 运用相移莫尔法进行了图像像素的调校.模拟实验结果显示, 该系统可在不同光斑半径和光强的条件下成功识别激光光斑中心点的像素坐标和半径, 实现对光斑对应区域的微反射镜控制, 激光光强可衰减70%以上.     

白光数字散斑图像频域自动识别技术——用于逐点分析的数字相移法

提出了一种应用于白光数字散斑图像频域位移测量技术的数字相移方法,利用计算机本身的能力,无需增加任何设备,通过计算机生成的四幅图像进行相移计算,得到逐点分析的条纹的未去包裹图像,从该图像确定位移的方向和大小,实现了白光数字散斑图像的全自动化处理。白光数字散斑方法设备简单,对环境的要求低,无需防振和相干光源,引入本文提出的数字相移技术,由于充分利用了计算机数字图像处理的功能,在未增加任何设备的情况下实现了全自动位移测量,是一种适合工业现场测量的有发展前途的位移测试的技术。     

双频投影栅线法测量三维物体形状算法的讨论

本文对用双频投影栅线法测量物体表面三维形状的现有计算方法作了比较，并进行数值模拟计算，给出比较结果，指出各方法的优劣。     

三维相移电子散斑干涉法在柴油机机身中的应用

本文通过一新的三维电子散斑干涉方法，结合四步相移技术和图象处理技术，从三幅全场散斑位相条纹图分离出独立的u、υ、w场位移。测量系统的特点是用三个激光器作为光源，一个PZT相移器推动三个反射镜产生参考光并实现相移以及CCD摄像机前放置大错位剪切镜。将该测量系统应用到柴油机机身部件测量上，得到了机身主轴承孔周的三维位移场，并将此结果作为有限元计算的边界条件，得到了精确的柴油机机身计算结果，证明这一新技术可为柴油机零部件的强度和刚度分析评价提供一种十分有效的方法。     

用三步相移法测量温度场

提出了一种采用双参考光光路，并在再现阶段引入相移的方法来测量火焰温度场，克服了在记录阶段引入相移的不足，采用这种方法不仅可以测量准静态场，而且可以测量瞬态场。本文在计算温度时还采用了新的求解方法，守验表明这种方法提高了测量的速度和精度。     

FFT动态相位重建算法的滤波窗影响分析

为了优化相位重建算法，针对波面干涉图的傅里叶频谱，分析了不同滤波窗口的分布特征和频谱响应，通过计算机仿真和实验测试，确定了FFT动态相位重建算法的最佳滤波窗口类型。其中处理仿真干涉图重建的波面与原始波面的波面峰谷值残差为0.008 5λ，波面均方根值残差为0.000 1λ；处理实验干涉图获得的波面与移相干涉测量法获得的波面峰谷值残差为0.009 3λ，波面均方根值残差为0.000 5λ。结果表明:选取Hamming窗进行滤波处理并重建的相位经拟合后得到的波面较参考波面的面形残差最小，相位重建精度优于0.01λ，可进一步应用于大口径光学元件的测量中。     

两步晶化法合成纳米SAPO-34分子筛及其催化性能

分别以拟薄水铝石、硅溶胶和磷酸为铝源、硅源和磷源,四乙基氢氧化铵为模板剂,采用两步水热晶化法合成出粒径为200～300 nm的纳米级SAPO-34分子筛.采用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、29Si 、27Al、31P MAS NMR、SEM、BET和NH3-TPD等手段对合成的SAPO-34分子筛进行...     

High coercive Nd-Fe-B magnets fabricated via two-step sintering

The fabrication of Nd₁₁Dy₄Fe_76.5TM_2.5B₆ (TM=Co, Cu, Al, and Nb: at%) sintered magnets via a two-step sintering process was demonstrated. A densification of greater than 99% was achieved using the two-step sintering of the Nd-Fe-B powder. This process produced a sample with an average grain size of 6.2 μm in the Nd₂Fe₁₄B phase, resulting in an enhancement of the coercivity compared to that of the isothermally sintered sample. The suppression of grain growth was considered to be affected by the relatively low temperature during the two-step sintering and by the presence of a B-rich phase at the triple junction. Consequently, the two-step sintering process led to suppression of grain growth and a uniform grain size distribution, which resulted in improved magnetic properties, in particular in the intrinsic coercivity.