聚倍半硅氧烷以不同方式改性纤维素绝缘纸的机理研究

本文运用分子动力学方法,建立了纯纤维素模型和一系列聚倍半硅氧烷以不同方式改性的纤维素绝缘纸模型,并对其热力学性能进行了计算、对比和讨论. 实验结果表明,各聚倍半硅氧烷纤维素改性模型的性能均优于未改性模型,并且当两条纤维素分子链作为取代基通过化学键接枝在聚倍半硅氧烷分子上(M2模型)时,改性效果最佳,其内聚能密度与溶解度参数的值相较于未改性模型提高了9%,拉伸模量、体积模量、剪切模量、柯西压的值分别提升了38.6%、29.5%、41.1%和29.5%,此外本文还计算并分析了各模型的自由体积分数和均方位移,结果显示,相较于其他模型,M2模型中的化学键在避免使纤维损失强度的同时,增加了分子链间的纠缠,使纤维素分子链占据了更多自由体积,从而使体系具有更小的自由体积分数,抑制了纤维素的链运动,进而提升了纤维素绝缘纸的热稳定性,这从微观角度解释了化学处理影响改性效果的机理.     

用于KDP晶体的桥式聚倍半硅氧烷防潮膜

 以间苯亚甲基二异氰酸酯与氨丙基三乙氧基硅烷反应制备了具有长桥链结构的聚倍半硅氧烷前驱体,利用制备的前驱体在碱性条件下水解缩聚制备了桥式聚倍半硅氧烷溶胶,并采用提拉浸涂法对磷酸二氢钾（KDP）晶体镀膜。通过1H NMR 对前驱体进行结构定性,利用²⁹Si MAS NMR和N₂吸附-脱附表征对凝胶结构进行了分析,用AFM对薄膜的表面形貌进行了研究,通过湿度为60%时KDP晶体光学性质的变化考察了薄膜的防潮性能。利用三倍频和基频激光测试了薄膜的抗激光损伤性能。结果表明:这种桥式聚倍半硅氧烷薄膜对KDP晶体具有很好的防潮保护作用,并显示了较好的抗激光损伤性能。     

笼形倍半硅氧烷NMR的研究

笼形倍半硅氧烷是一类典型的多面体有机-无机分子复合物. ²⁹Si NMR是测定这类含硅化合物结构的有效方法. 利用²⁹Si NMR对6种笼形八聚倍半硅氧烷的结构进行了研究,结合所得数据探讨了这类化合物中取代基电负性对²⁹Si NMR化学位移的影响.根据¹H,¹³C NMR数据及各峰归属可以进一步判断笼形倍半硅氧烷取代基R的类型和结构.     

超支化高分子桥联聚倍半硅氧烷复合物的NMR研究

以三羟甲基丙烷(TMP)为内核,二羟甲基丙酸(DMP)为支化单元用准一步法合成了重均分子量为12100的第四代端羟基脂肪族超支化聚酯(HBPE-G4),用3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(TPIC)对它进行了端基改性,并以其为桥联剂,与聚倍半硅氧烷(PMSQ)复合制备出超支化高分子桥联聚倍半硅氧烷复合物．利用固体核磁共振(NMR),傅立叶红外(FI-IR),分子纳米粒度分析等方法表征了改性超支化高分子和复合物的结构和反应程度,并通过测量¹³C T₁,¹H T₂,¹H T_1ρ研究了体系中各组分的运动性能,以及超支化高分子与聚倍半硅氧烷之间的相容性．     

闪电等离子体连续光谱轮廓形成机理研究（英文）

利用光谱范围为400～1 000 nm的无狭缝光栅光谱仪记录了云对地闪电放电光谱,在可见光谱的低频段观测到丰富的一价氮离子谱线,没有明显观测到其他重要的离子谱线。闪电通道内大量电子在电场作用下向地面倾泻使通道快速加热,沿通道径向温度降低,通道表面附近氮离子与电子的相互作用增强从而产生连续辐射。闪电的连续辐射机制主要包括轫致辐射和复合辐射,对应于氮离子与自由电子的库仑碰撞和对自由电子的捕获。当等离子体温度低于10 000 K时,轫致连续辐射谱为平坦谱,其对连续谱在可见光范围内的轮廓特征没有明显影响。复合辐射方面,以类氢离子经典辐射理论为基础,引入非类氢的复杂离子近似计算方法,用Gaunt因子进行量子力学修正,分析氮离子的复合辐射过程。据此导出连续光谱复合辐射系数与波长的函数关系,由关系式绘制氮等离子体连续辐射光谱的特征曲线,与闪电连续光谱观测结果进行比较,发现等离子体表面电子温度与连续辐射光谱谱峰的位置密切相关;引入氮离子的有效核电荷数Z*对连续谱的阶跃特征和谱翼展宽特性有显著影响。对比发现,当Z*为3时,理论曲线与连续光谱的轮廓特征高度一致。Z*的取值范围由离子种类决定,有效荷电荷数Z*能很好地解释闪电等离子体在给定波长下连续光谱的阶跃特征。     

固体核磁共振研究半晶聚-3-羟基丁酸酯和聚羟基丁酸戊酸酯的分子动力学（英文）

本文在150～370 K温度范围内,采用固体核磁共振(NMR)测定了半晶聚-3-羟基丁酸酯(PHB),以及3-羟基戊酸酯单体质量分数分别为5%(PHBV5)和12%(PHBV12)的聚羟基丁酸戊酸酯共聚物在实验室坐标系和旋转坐标系条件下质子的自旋-晶格弛豫时间T_1和T_(1ρ).通过弛豫时间随温度变化的理论拟合,分别获得上述半晶聚合物晶区和结晶区的分子动力学参数(包括E_a和t_0).这些结果从分子水平上阐述了PHB结构修饰和增强的原因.     

改性血红蛋白诱导手性聚苯胺的合成（英文）

本文首次研究了改性血红蛋白诱导的手性聚苯胺的合成.研究结果显示血红蛋白在经历拆分、失活和包埋后能够成功地诱导手性聚苯胺的产生,意味着血红蛋白可以在任何苛刻的反应体系中作为手性诱导剂使用.通过对改性血红蛋白诱导合成的手性聚苯胺的性质进行研究后发现,失活血红蛋白诱导合成的手性聚苯胺具有良好的手性、稳定性和晶形结构.从血红蛋白中拆分得到的珠蛋白能够诱导手性聚苯胺的产生,但是拆分得到的血红素部分不能诱导手性聚苯胺的合成.研究结果还表明,包埋的血红蛋白诱导合成的手性聚苯胺的产率、搀杂状态和晶形结构都比较差,说明相比较之下包埋对于血红蛋白诱导合成手性聚苯胺是不利的.研究结果证明血红蛋白的结构对于手性聚苯胺的形貌有重要影响.     

纤维素和甲醇共催化热解制备对二甲苯（英文）

本文对纤维素和甲醇在不同金属氧化物改性的ZSM5催化剂作用下共催化快速热解实现一步制备可再生对二甲苯的过程进行了研究.结果表明,镧改性的ZSM5催化剂是生产生物基对二甲苯的有效催化剂.对二甲苯的选择性和产率主要由催化剂酸性、反应温度和甲醇含量决定.在20%La_2O_3-ZSM5(80)催化剂作用下,纤维素与33wt%甲醇共催化快速热解获得对二甲苯的最高收率和对二甲苯/二甲苯的最高比率分别为14.5 C-mol%和86.8%.本文详细研究了催化热解过程中催化剂的失活,基于产物的分析和催化剂的表征提出了由纤维素制备对二甲苯的可能反应途径.     

低能强流离子注入丁腈橡胶的表面改性（英文）

丁腈橡胶是一种广泛使用的合成橡胶,目前应用于各种非轮胎制品。离子注入被认为是一种提高丁腈橡胶表面特性的有效手段,比如降低摩擦系数、提高耐抗性等。最近,为了理解辐照效应对于硫化橡胶的功能特性如摩擦系数和硬度等的影响,利用北京大学离子源测试平台将N~+和H~+注入丁腈橡胶表面进行研究。离子注入完成以后,对丁腈橡胶表面的摩擦系数、硬度、耐热老化性能、摩擦特性以及耐磨损性能进行了分析。     

基于硅氧烷修饰的苝二酰亚胺氟离子荧光传感器（英文）

通过简单的一步反应合成了一种新型含硅氧烷基团的苝二酰亚胺(PDI-TES)荧光传感器。结合小角X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和动态光散射等实验方法,阐明了PDI-TES的晶体结构、自组装行为和检测性能。实验结果表明,PDI-TES具有良好的热稳定性和有序的晶体结构。此外,由于Si—O键的断裂,PDI-TES对氟离子具有较高的选择性和灵敏度,检出限低至1.58×10~(-6) mol/L。这些优良的检测性能和简单、低成本的合成方法,有望使PDI-TES成为一种实用的氟离子检测荧光传感器。     

包膜肥料用改性聚乙烯醇膜材料降解性的研究（英文）

采用自然环境暴露和田间埋土试验,利用质量变化、红外光谱和电镜扫描技术研究自行研发的包膜肥料用改性聚乙烯醇膜材料的降解性。自然暴露和田间埋土试验结果表明,研发的膜材料均具有一定的降解性,且降解率随培养时间增加呈现上升的趋势。两种试验条件下,降解率最高的膜材料可达到35%以上,其中柠檬酸作为改性剂研发的膜材料降解性远远强于环氧树脂作为改性剂研发的膜材料。柠檬酸/聚乙烯醇/硅藻土复合膜材料因硅藻土的添加使得降解性能进一步增强,强于未改性的膜材料。而环氧树脂/聚乙烯醇膜材料虽然有一定的降解性,但是相较于对照差别不显著,添加硅藻土之后也不能明显增加其降解率。红外光谱表征结果显示,膜降解后一些主要基团C=O,C=C,=C—H的数量较对照有所减少,透射率增强,这说明膜发生了一定的降解。电镜扫描结果显示膜降解后表面变粗糙、凹凸不平,也说明该膜材料具有一定的降解性。红外光谱和电镜扫描的结果与质量变化试验的结果相一致,能够更客观地表征膜材料的降解性。研发的聚乙烯醇改性后的膜材料既能有效控制养分释放,又能在自然环境中自行降解,又不对环境造成危害,适合作包膜肥料用的膜材料。     

不同种类岩石的太赫兹光谱特征研究（英文）

准确认识不同种类的岩石特征对地质构造、结构与年代的判断至关重要。常规光学显微手段虽然可以对岩石的颜色与表面形貌进行直接观测,但是对岩石种类的判断往往凭靠经验,一些颜色相近的矿物容易混淆,所得结果并不准确。光谱方法能够在不同频段给出样品的多个光学参数信息,通过建立光学参数与样品自身物性的联系,可以从多个维度确定样品的性质,从而有望实现对不同矿物成分与含量定性、定量评价。太赫兹光谱具备一定的穿透能力,能够透过一定厚度的岩石,是研究岩石物理性质的合理手段。基于太赫兹光谱技术,对取自不同地区的花岗岩、灰岩、砂岩和油页岩样品进行测试,分别计算得到每个样品的等效折射率n、衰减系数a,并以a为横坐标、n为纵坐标作图,结果表明,相同岩性岩石的n与a基本呈线性相关关系,而对于不同类型的岩石,其n随a的线性变化趋势存在明显区别。进而研究了岩石中的组成、结构等信息与其太赫兹光谱响应的联系,分析了不同岩性岩石的光谱响应机制,结果表明:花岗岩与灰岩的结构较为致密,其矿物组成是影响太赫兹光谱响应的主要因素,利用太赫兹参数能够估算岩石中铁、镁元素的相对含量;砂岩的成分较为单一,太赫兹光谱响应受孔隙度的影响;而对于油页岩来说,由于有机质具有强吸收、低折射率的特点,其有机质含量越高,折射率越低,对太赫兹吸收越强。结果表明,太赫兹光谱技术有望成为岩石物理性质现有研究手段的合理补充,为其评价、分析提供新技术、新指标,有着极其光明的应用前景。     

聚乙烯醇中的紫外偏振线性聚炔分子（英文）

本文通过研究共轭线性碳链分子,聚炔H(C≡C)_nH(n=5～7)的电子吸收带,设计了适用于UV的光偏振膜.激光烧蚀的聚炔分子被分散在聚乙烯醇膜中.结构各向异性的性质使得多炔分子的UV吸收跃迁偶极子与分子轴平行,并且吸收仅发生在沿着分子轴具有电子矢量幅度的电磁波上.多炔分子在固体聚乙烯醇膜中作为特定波长入射光的偏振分量之一的选择性吸收剂.使用可旋转的偏振UV光研究包含聚炔分子的拉伸聚乙烯醇膜的吸收强度的角度依赖性,并根据线性二向色性理论中有序参数进行分析.     

基于级联方程的量子耗散半经典方法（英文）

提出基于级联方程的半经典方法,通过把时间演化的变量由密度矩阵变为相空间矩,极大提高计算效率,同时仍保持着对体系环境相互作用的非微扰处理.以级联量子主方程[J. Chem. Phys. 131,214111 (2009)]为例展示了半经典级联方程的导出,以非谐振子的线性光谱为例演示了数值模拟的方法和结果.     

氧化石墨烯猝灭罗丹明6G荧光的机理研究（英文）

本文采用稳态与瞬态荧光测量技术,研究了一系列具有不同C/O比率的氧化石墨烯(GO)纳米片猝灭罗丹明6G(R6G)荧光的行为机制.发现GO纳米片上的羰基官能团在R6G的荧光猝灭过程中起主导作用,其静态猝灭机制可用"作用球"模型来描述,并且GO与R6G所形成的基态复合物也是导致R6G荧光静态猝灭的原因之一.本工作为R6G/GO体系的荧光猝灭机理提供了有益的解读.     

不同退化程度与人工恢复方式对草原土壤胡敏酸结构的影响（英文）

该研究主要探讨不同退化程度和人工恢复方式对草原土壤胡敏酸结构的变化特征,为退化草原恢复提供理论依据。在鄂尔多斯沙地不同退化样地与人工恢复草地,对草原土壤的腐殖酸进行了分离提取,采用元素分析、~(13)核磁共振(NMR)等方法对荒漠草原土壤退化与恢复过程中土壤胡敏酸(HA)不同官能团的含量变化进行分析,并用因子分析法研究它们的结构特征和差异。结果表明:不同退化及恢复阶段HA碳骨架相似,但各类碳原子(官能团)的含量不同,芳香族和脂肪族结构在胡敏酸结构中发挥了重要作用。退化阶段,土壤HA的芳香碳减少,碳水化合物减少,土壤HA的氧化程度增加,疏水程度降低。恢复阶段土壤芳香碳含量增加,碳水化合物含量增加,疏水程度略有降低。土壤退化及恢复阶段,胡敏酸(HA)的结构变化最大的部分是芳香碳、取代脂肪碳结构,其次是羧基和酯基碳和未取代脂肪碳结构。植被恢复对腐殖酸结构的变化有重要的影响,本氏针茅区和本氏针茅+油蒿区的HA结构中芳香化程度和复合程度较高,氧化程度低。围栏样区内土壤胡敏酸(HA)的酸度相对较高,芳香化程度和复合程度仍然较低。因此,土壤胡敏酸结构特征的变化可以反映草原土壤的退化程度,进一步揭示草原土壤退化的机制。     

基于改进谱聚类的重叠绿苹果识别方法（英文）

水果的可见光谱目标识别是实现农业自动化采摘至关重要的一步。在水果识别的过程中,由于重叠和遮挡的影响使得目标识别困难,识别率不高。本文针对自然环境中果实重叠的识别问题,利用谱聚类算法对图像进行分割,然后使用随机霍夫变换实现果实的识别和定位。针对传统算法运算复杂度高,运算速度慢的问题,本文提出了基于均值漂移和稀疏矩阵原理的改进谱聚类算法。首先使用均值漂移算法对图像进行预分割,均值漂移是一种用于密度梯度的无参估计法。该算法实质是一种迭代,先计算出偏移量,根据偏移量移动点,如此反复,直到偏移量为零即收敛到一点为止。利用均值漂移算法除去大多数的背景像素,为减少谱聚类算法的计算量做准备。然后提取预分割图像的有用信息即图像中像素对之间相似度的描述,将提取的图像特征信息映射到稀疏矩阵中,并使用K-means算法将其分类。得到最终的分类结果,实现对预处理图像的再次分割。然后恢复图像分割区域的颜色,使用彩色向量梯度提取边缘轮廓,对得到的轮廓图像使用随机霍夫变换,并在检测过程中设置半径参数的范围从而进一步加快算法的运行速度。经过检测可以得到目标的圆心坐标和半径,从而实现重叠绿苹果的识别。降低了谱聚类的数据处理量,提高了算法的运行速度。经过试验分析和算法对比,该算法得到较高的重合度95.41%,较低的误差率4.59%和误检率3.05%。     

基于光谱吸收特征的土壤重金属反演及吸附机理研究（英文）

土壤中的重金属含量较少,难以在光谱曲线上表现出明显的特征,现有的土壤重金属反演实验多是通过统计的方法寻找重金属的敏感波段,不能准确解释土壤重金属的反演机理,难以建立土壤重金属反演的普适性模型,通过分析铁锰氧化物、有机质、粘土矿物在土壤光谱曲线上的吸收特征,深入研究了土壤重金属对可见光近红外光谱的影响,分析了褐土中的重金属反演机理。以徐州试验田为例,共采集80个土壤样本。首先,利用ASD地物光谱仪测定土壤样本的光谱反射率,并采用电感耦合等离子体质谱仪检测土壤样品中的Cr, Cd, Cu, Pb和Zn的含量。然后,土壤光谱经过包络线去除处理,与重金属相关的吸收峰在480, 1 780和2 200 nm附近,所显现的吸收峰主要受土壤中的铁锰氧化物、有机质、粘土矿物的影响。在吸收峰位置提取了光谱吸收特征的四个参数:Depth_(480), Depth_(1 780), Depth_(2 200)和Area_(2 200),分析了它们随五种重金属含量变化的增减趋势,发现四个参数数值与五种重金属含量有很强的相关性。分析单个变量反演重金属发现,参数Depth_(480)反演Cr和Pb的效果较好,参数Area_(2 200), Depth_(1 780)反演Cd, Cu和Zn的效果比较好。同时使用四个光谱吸收特征参数,利用最小二乘法、岭回归法、支持向量回归法求取回归系数,建立的五种重金属含量的反演模型比使用单变量建立的反演模型预测能力强且稳定,五种重金属Cr, Cd, Cu, Pb和Zn反演效果最好的验证集决定系数分别是0.71, 0.84, 0.92, 0.80, 0.89。结果表明,在此研究区域Cr和Pb容易被铁锰氧化物吸附,而Cd, Cu和Zn更容易被有机质、粘土矿物吸附。此研究为探究土壤光谱特征与土壤重金属含量之间的关系提供了参考。     

CEST成像不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用比较（英文）

本文通过比较7 T场强下化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer,CEST)成像技术不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用效果,探讨了客观无创的帕金森氏病研究方案.使用Bruker PharmaScan7 T小动物磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)扫描仪,对经1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)急性造模前及造模后第3、10天的小鼠黑质、皮层及海马进行扫描,计算弛豫时间T_1、T_2、MTR_(asym)(magnetization transfer ratio based on asymmetry analysis)、MTR_(rex)(magnetization transfer ratio yielding R_(ex))、AREX(apparent exchange-dependent relaxation)及5池拟合后的胺峰面积Area_(amine)、酰胺峰面积Area_(amide),结果显示仅黑质中融合了倒Z谱分析和5池洛仑兹拟合所得的量化指标MTR_(rex)、AREX及Area_(amine)在造模后显著减小,与黑质免疫组化结果一致,而T_1、T_2以及基于Z谱非对称性分析的MTR_(asym)未见统计学差异,这表明此量化方式消除了直接饱和效应及磁化转移效应的影响,准确性上要优于Z谱非对称分析法,更能正确地提示帕金森氏病黑质的变化.     

云南省不同产地茯苓菌核中汞元素含量研究（英文）

茯苓菌核在亚洲具有悠久的药用历史,也是北京传统小吃"茯苓夹饼"原材料。研究旨在测量和评价中国云南地区茯苓菌核的总汞含量。与其他种类蘑菇子实体相比,茯苓菌核汞含量较低。汞含量(干物质)的范围为0.004 1~0.019mg·kg~(-1),中位数为0.011mg·kg~(-1),总体平均值为(0.011±0.004)mg·kg~(-1),表明云南不同产地茯苓菌核中Hg含量受到复杂山地类型的影响较大。对每天食用含有50g茯苓菌核的茯苓夹饼Hg摄入量进行健康评估,人均每天Hg摄入量为0.000 003 4~0.000 016mg·kg~(-1),按成人体重60kg计算,人均每天Hg摄入量为0.000 009 2~0.000 55mg。研究结果显示,茯苓菌核中Hg元素含量较低,其摄入量低于健康限量标准。同时,煎煮后的茯苓菌核中Hg摄入量也低于健康限量标准,由茯苓菌核制成的茯苓夹饼Hg含量较低。