超低浓度甲烷在Cu/γ-Al2O3催化颗粒流化床中的燃烧特性

采用流化床燃烧技术,使用自制Cu/γ-Al₂O₃颗粒作为催化剂床料,实验研究了超低浓度甲烷在流化床中催化燃烧时床层温度(450~700℃)、流化风速比ω(1.5~4)、进气甲烷体积分数(0.3%~2%)等对甲烷燃烧效率的影响。结果表明,床层温度是影响甲烷催化燃烧反应的关键因素,甲烷的转化率随着床层温度的升高而增加;床层温度达到650℃时,甲烷含量低于1%的超低浓度甲烷其转化率超过95%,继续提高床层温度至700℃且控制流化风速比ω≤2可以实现甲烷的完全转化;甲烷转化率随着流化风速和进气甲烷浓度的增加而降低,当ω>3.5时,温度对甲烷转化的影响减弱,未燃烧的甲烷含量增大。动力学实验发现,床层温度较低时,催化反应受动力学控制,测得催化反应的活化能E_a为1.26×10⁵J/mol,反应级数m为0.73,当温度t>450℃时,扩散作用影响显著,反应级数增大。     

纳米Ti02／碳化树脂复合催化剂的合成及其光催化性能研究

利用一种简单、快速的方法合成了纳米TiO2／碳化树脂(B)复合催化剂。对其组成、结构、尺寸及其光催化性能进行了表征。结果表明，该复合材料为由碳、氢、氧和钛等4种元素组成的纳米材料，尺寸约30nm，其中Ti和O的堆积结构为锐钛矿型；在该复合材料中，B为具有活性基团和不同长度碳—碳共轭链的大分子，且与TiO2之间存在着某种化学作用,复合材料所具有的特殊电子结构不仅使其能吸收紫外—可见区的全程光波。而且对光生电荷具有很高的分离能力，从而表现出较高的光催化活性。     

锂离子电池硅氧化物负极首次库伦效率的影响因素与提升策略

硅氧化物(SiO_x, 0<x≤2)具有高的比容量和低的嵌锂电位, 且体积膨胀率显著低于纯硅负极, 因而被认为是替代传统石墨负极材料的理想选择之一. 然而SiO_x负极在首次嵌锂过程中表面形成的固体电解质界面膜(SEI)以及大量的不可逆产物, 造成其首次库伦效率偏低, 严重阻碍了SiO_x负极的实际应用. 本文从SiO_x的结构模型出发, 系统阐述了SiO_x负极的嵌锂机理以及首次库伦效率低的原因; 归纳了SiO_x负极首次库伦效率的提升策略及其研究进展; 并对提升SiO_x负极首次库伦效率的未来发展方向进行了展望.     

Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料的设计合成及其光催化产氢性能

随着社会经济的快速发展,能源危机和环境污染问题成为世界各国关注的焦点.通过光催化剂将太阳能用于污染物降解、分解水产氢、CO2还原及有机物合成等领域,是解决上述问题的理想途径.过渡金属氧化物TiO2因其稳定性高、催化活性好、制备简单等优点,被认为是最理想的光催化材料.然而,TiO2带隙较宽、光响应范围窄、光量子效率低等缺点限制了其实际应用.将碳或Cr2O3与TiO2结合形成复合结构已被证明可以有效提升其光催化性能.另一方面,金属离子的掺杂可以有效提高氧化钛的可见光响应.本文利用具有高比表面积的金属有机骨架材料MIL-101(Cr)纳米材料作为模板、镉源和碳源,首先在MIL-101(Cr)表面可控生长TiO2纳米颗粒,获得MIL-101(Cr)@TiO2复合结构;然后在氮气保护下碳化形成Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料.碳化后,制备的复合材料具有模板的八面体形貌和高比表面积,MIL-101(Cr)中的Cr元素一部分会形成Cr2O3,一部分会掺杂到TiO2中,使得TiO2的吸收边红移.此外,Cr2O3/C@TiO2中的C有利于光的吸收和载流子的分离.这种独特的纳米结构赋予Cr2O3/C@TiO2复合材料优异的光催化性能.在300 W氙灯照射下,该复合材料光解水产氢的速率为446μmol h?1 g?1,约为纯TiO2的4倍.在可见光照射下,Cr2O3/C@TiO2分解水产氢的速率为25.5μmol h?1 g?1.将获得的粉体催化剂制备成光电极发现,Cr2O3/C@TiO2在全幅光照射下的光电流密度在0.4 V(vs.Ag/AgCl)下达到2.3 mA/cm2,约为纯TiO2的3.5倍.Cr2O3/C@TiO2光催化产氢活性的提高一方面是由于Cr掺杂到TiO2中使得其具有可见光响应,另一方面MIL-101碳化获得的Cr2O3/C有效促进了光生载流子的分离.     

共蒸发三步法制备CIGS薄膜的相变过程

本文采用共蒸发三步法沉积Cu(In,Ga) Se2 (CIGS)薄膜,其中关于Cu化合物的相转变过程是制约吸收层质量的关键.本文详细研究了三步法工艺中吸收层由贫Cu薄膜向富Cu薄膜转变的相变过程,通过X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)及扫描电镜(SEM)结合的方法总结出三步法工艺的相变过程.     

Rotation, scaling, and translation invariant local watermarking technique with Krawtchouk moments

A rotation, scaling, and translation invariant local watermarking is proposed with one or two Krawtchouk moment(s) of the original to estimate the geometric distortion parameters including rotation angle, scaling factor, and translation parameter. Krawtchouk moments can be used as private key of watermark extractor. Watermark is inserted into perceptually significant Krawtchouk moments of original, and watermark based on Krawtchouk moments is local. Independent component analysis (ICA) is utilized to extract watermark blindly. Experimental results show that this method has a good robustness against distortions preformed by watermark benchmark—Stirmark.     

光的折射定律(Snell定律)演示实验装置

基于光子动量在不同媒质分界面上沿分界面方向守恒原理,制作了光的折射定律演示装置.使用该装置可演示入射角连续变化,折射角也自动遵循折射定律相应变化.本文介绍了该演示装置的原理、构造及使用方法.     

负载于多壁碳纳米管上卟啉锡的可见光催化活性

采用超声-回流方法制备了反式-二羟基-5,10,15,20-四苯基卟啉锡髧(SnP)和多壁碳纳米管(MWNTs)复合物光催化剂(SnP/MWNTs),用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线光电子能谱等方法对其进行了表征。研究了SnP/MWNTs在可见光照射下对罗丹明B催化降解的性能,并结合电化学阻抗谱和伏安特性等测试对其可见光催化降解机理进行了讨论。结果表明,SnP优异的可见光吸收能力结合MWNTs强的电子转移能力,有效地促进了光生电子的转移,使SnP/MWNTs显示出优异的可见光催化活性,可见光照射5h后,对罗丹明B的降解效率达92%。     

化学交联葡萄糖基取代聚膦腈水凝胶制备和胰岛素释放研究

在合成了葡萄糖基和甲氧乙氧基共取代聚膦腈的基础上,进一步通过向聚膦腈主链引入一定量带自由氨基的取代基,与戊二醛反应交联后,获得了具有化学交联点的聚膦腈水凝胶.该水凝胶与伴刀豆球蛋白(Con A)结合后,水凝胶的溶涨平衡性能表现出对葡萄糖浓度的依赖性.将负载有胰岛素的聚膦腈水凝胶交替置于含不同葡萄糖浓度(4 mg/mL和1 mg/mL)的介质中,可检测到在高浓度葡萄糖环境下,胰岛素的释放明显加快,而当葡萄糖的浓度降低后,在一段时间内几乎检测不到胰岛素的释放,但随着浸泡时间的延长,仍会逐渐出现胰岛素从凝胶缓慢扩散释放的现象.以上研究表明,化学交联的葡萄糖基取代聚膦腈水凝胶可用于对胰岛素的葡萄糖响应释放.