新型铽配合物掺杂SiO2荧光纳米粒子的制备

以荧光物质铽的配合物为核，二氧化硅为外壳，制备了大小均匀的新型稀土配合物荧光纳米粒子。实验采用油包水的反相微乳液法，在四乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTEOS）的共水解下进行。通过透射电子显微镜（TEM）观察，所得的纳米粒子呈球形，大小均匀，直径在30nm左右。纳米粒子呈现很强的铽配合物发光，且发光性质十分稳定。可通过表面的氨基方便地与生物分子偶联，可作为一种优秀的时间分辨荧光标记物。     

Tb^3＋配合物的电子振动光谱研究

采用时间分辨荧光光谱系统测量了几种稀土Ｔｂ３＋配合物的＾７Ｆ６－＾５Ｄ４电子跃迁的激发光谱，同时测量了与该跃迁及配合物中配位基团的相关的电子振动光谱。结合电子振动跃迁的理论分析，研究了这些电子振动光谱的强度和位置的特征。及其与Ｔｂ＾３＋周围配位情况的关系，表明电子振动光谱有可能用作稀土在其梧合物或在生物分子中结合位置的微结构光谱探针。     

丙烯酰胺和葡萄糖烯丙基酰胺共聚水凝胶的合成与性能

用葡萄糖内酯与烯丙基胺反应制备了葡萄糖烯丙基酰胺单体（AAG），然后与丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺共聚得到含糖结构的水凝胶，研究了交联剂浓度和单体配比对共聚合的影响，用红外光谱和热重分析对其结构和热稳定性进行了表征，并计算了干凝胶的热分解活化能，研究了温度、盐的浓度，溶液的PH值及蛋白质对水凝胶的膨胀比的影响，结果发现水凝胶的膨胀比随着温度的提高或盐浓度的增大而略有增加，在高或低的PH时膨胀比由于糖组分的水解也有一定的增加，水凝胶在蛋白质丰在时发生收缩，表明二者发生了键合作用。     

碱性沸石催化对二甲苯-甲醇侧链烷基化反应的特性

用离子静电势、弱酸中毒法及红外光谱法表征了交换型和浸渍型碱金属离子沸石的酸碱性,并将其与对二甲苯-甲醇的侧链烷基化反应的活性和选择性相关联。结果表明,反应活性和选择性与催化剂酸碱性之间有较好的关系。Rb~+,Cs~+浸渍的LiX,NaX,KX沸石,通过Rb~+,Cs~+离子与体系的相互作用,被“诱发”成为有明显碱性功能的沸石催化剂。从红外光谱观察到碱金属离子沸石有一定强度的碱中心吸收带。还观察到LiX,NaX沸石上的呲啶吸附中心。     

上转换纳米颗粒荧光寿命测量数据采集与处理

为了测试分析上转换纳米材料(up-conversion nanoparticles, UCNPs)的荧光寿命，设计了一种针对UCNPs进行荧光寿命信号数据高速采集并测量输出的系统。该系统通过MATLAB编写虚拟原始荧光信号并完成滤波和数据拟合，将数据程序脚本嵌入LabVIEW中进行计算和处理，在上位机显示荧光信号波形、拟合数据波形、荧光个数、荧光寿命以及寿命极值等。研究结果表明:该系统软件仿真和数值计算模拟取得了基本一致的结果，在背景噪声一定的情况下，两者误差在3%以内，具有良好的稳定性和准确性。本研究工作对UCNPs荧光寿命测量系统的研发有一定指导价值。     

基于循环神经网络的海冰弯曲强度预测分析

海冰弯曲强度是确定锥体海洋平台、船舶和港口码头等斜面工程结构冰载荷的重要参数，是海冰力学性质的主要研究内容。本文首先对2009—2010年的渤海海冰三点弯曲试验数据进行总结，分析了温度、盐度、密度及孔隙率对海冰弯曲强度的影响。基于现场试验数据建立了海冰弯曲强度的循环神经网络（recurrent neural network,RNN）预测模型，并采用随机梯度下降法和Adam优化算法对RNN预测模型进行了优化。本预测模型将海冰温度、盐度、加载速率和密度等参数作为输入，将海冰弯曲强度作为输出。在建模过程中，数据被随机排序和归一化处理，并采用评价指标评估其模型的准确性，对RNN预测模型进行优化。将RNN模型对海冰弯曲强度的预测结果与试验经验公式结果进行了对比。预测结果表明，RNN模型对海冰弯曲强度的预测精度显著优于试验经验公式分析结果。该预测模型能有效解决海冰弯曲强度与其影响因素间的复杂的非线性关系，可为海洋工程结构的抗冰设计提供参考依据。     

青少年坐姿时腰部受力数值模拟

为了定量研究青少年坐姿时腰部受力情况,根据静力学原理,结合人体测量学对青少年坐姿时腰椎各节段所承受的重力矩进行分析,探讨腰椎各节段竖脊肌的肌力大小以及腰椎各椎体所承受的剪切力和挤压力.对腰椎部位进行CT扫描,应用Mimics和Ansys软件对数据进行三维重建并分析.通过分析发现腰椎各节段承载的负荷与躯干前倾角度密切相关,在脊柱前曲逐渐增大时,上位体重对腰椎的压力在竖直方向的分量减小而在水平方向的分量增大,从而引起周围软组织水平方向负荷的增加.躯干前倾角度为30°时,各椎体最大应力自上而下依次分别为:4.01MPa、7.26 MPa、7.29 MPa、11.07 MPa、15.64 MPa,各椎间盘的最大应力自上而下依次分别为:1.3 MPa、1.81 MPa、1.83 MPa、2.19 MPa.有限元法分析结果表明:椎体是承载应力的主要结构,椎间盘起到传递载荷的作用,坐姿时椎体的前下方出现应力集中现象;在坐姿时应尽量减少脊柱的前倾角度,将脊柱的前倾角度控制在30°范围之内,以降低椎体及椎间盘所承受的负荷,从而减少腰椎及其椎间盘损伤的风险.     

冷蒸气发生-原子荧光法测定海水中超痕量汞

采用具有高稳定度汞灯漂移校准系统的原子荧光光度计作为检测器，在对原子荧光光度计的仪器和检测条件进行优化后，建立了以硫酸-过硫酸钾消解海水样品，冷蒸气发生-原子荧光法测定海水中超痕量汞的方法。在载气、辅助气、屏蔽气流量分别为200、100、500 mL/min，还原剂硼氢化钾浓度为0.05%（质量分数），载流为含有0.05%重铬酸钾（质量分数）的2%硫酸溶液（体积分数）的最佳分析条件下，汞的线性范围为0～0.25μg/L，相关系数为0.999 7，检出限为0.000 7μg/L。对汞质量浓度为（1.00±0.06）μg/L的海水标准物质进行6次平行测定，汞的相对标准偏差为2.95%，相对误差为-0.10%。对两种低汞含量海水样品进行6次平行测定，汞的质量浓度测定值分别为0.012、0.016μg/L，相对标准偏差分别为6.80%、4.70%，加标海水样品汞的回收率为86.67%～100%。该方法检测海水中的超痕量汞具有较高的准确性和稳定性。     

金属氧化物基杂化型聚合物太阳电池研究

以有机共轭聚合物为电子给体和无机纳米结构为电子受体组成的杂化型聚合物太阳电池(HPSC), 是一类新型的光伏器件. HPSC将有机物和无机物的光学、电学和力学等性能集成在一起, 其最显著的优点体现在材料来源丰富、性能互补且可调控、易实现低成本组装及轻便等方面. 金属氧化物纳米结构具有环境友好、可见光区透明且易合成等特点, 是很有发展前景的电子受体材料. 本文首先简要介绍了HPSC电池的研究现状、工作原理、器件结构、和稳态及动态表征方法, 然后重点综述了在基于ZnO和TiO₂纳米结构的HPSC方面的研究进展, 包括载流子传输动力学理论模型、高效电池材料与器件的设计和制备、及纳米结构特性相关的器件性能等. 最后, 对我们的研究成果进行了总结, 并展望了电池的后续研究方向和发展前景.     

有机-无机复合纳米材料的传感应用及机理

有机-无机杂化复合纳米材料可以在微观尺寸上将有机和无机组分相结合,使复合材料兼具两种组分的优点,实现所需的性能或功能,因此成为材料学的研究热点之一。本文以有机荧光染料罗丹明、三苯胺和金属配合物发光材料为母体,制备出一系列对汞离子、铜离子、铁离子等常见金属离子具有明显光谱响应的探针类材料并选取合适的支撑基质组装成有机-无机复合材料,实现了对金属离子和一些阴离子的目视比色传感。不同离子的加入及加入顺序都会对探针类材料的吸收及发光光谱造成明显的变化。以不同的金属离子或氧气作为输入值,以吸收强度/发光强度作为输出值,模拟了分子水平的逻辑门,拓展了这些材料的应用。为了解决背景荧光干扰,我们利用六角相的β-NaYF4纳米晶为激发源,采用二氧化硅进行包覆,然后将荧光探针分子固载到二氧化硅表面,得到了对金属离子具有传感性能的核壳型的上转换纳米复合材料。在近红外激发下能够显示明亮的上转换绿光发射,同时对金属离子具有较好的选择性、较高的灵敏度,并且其荧光强度表现出对汞离子浓度的线性响应。这种纳米复合材料的上转换光学性质、汞离子传感性能使它们在分析化学、生物化学等领域有潜在的应用价值。