单原子催化的最新进展

单原子催化剂由于其自身兼具均相催化剂的"孤立活性位点"和多相催化剂易于循环使用的特点,近年来受到了广泛关注.本综述概括了2015至2016年单原子催化领域的重要进展,重点介绍了新的催化剂制备方法、单原子金催化剂在CO氧化中的进展、单原子钯/铂催化的选择性加氢反应以及铂或非贵金属单原子催化剂在电化学中的应用等.在催化剂的合成方面,用传统的湿化学方法制备的单原子催化剂通常金属负载量较低,使得催化剂的常规表征比较困难.最近发展的一系列新型合成方法例如原子层沉积法、高温蒸汽转移法、光介还原法以及热解法等制备M?N?C等非贵金属催化剂等,尽管有不同程度的局限性,但均可以成功制备高负载量的单原子催化剂.单原子催化剂的载体得到了拓展,除传统的金属氧化物外,金属有机框架材料和二维材料等均被用于单原子催化剂的制备.在单原子催化剂的应用方面,金由于较高的电负性和与氧的弱相互作用能力,因而与氧化物载体作用较弱,不易形成单原子催化剂.但近期报道了成功制备的单原子金催化剂,在CO氧化反应、乙醇脱氢和二烯加氢反应中都有不错的进展.本文还介绍了铂和钯单原子(合金)催化剂在加氢反应中的优异活性及选择性,表明了单原子催化剂在选择性上的优势.将一种金属掺杂到另一种金属基底中制备的单原子合金催化剂也因其特异的性能备受关注.此外,对于化工生产中典型的均相催化反应,如氢甲酰化,单原子催化剂在无外加膦配体的情况下表现出高活性的同时还能很好地控制化学选择性,甚至达到令人满意的区域选择性,从实验上证明了单原子催化剂有望作为沟通均相催化和多相催化的桥梁.单原子催化剂在电催化和光催化中也得到了快速发展.铂单原子催化剂因其高原子利用率和高稳定性,在析氢反应和氧还原反应中有着良好的应用前景.另一方面,非贵金属特别是Co单原子催化剂在光电催化中因其优异的活性和巨大潜力得到了较深入的研究.除了上述进展,单原子催化领域还有许多基本问题需要继续深入研究,对单原子催化剂更加全面透彻的认识将为设计发展新型催化体系,扩展单原子催化领域提供指导和借鉴.     

基于单目视觉边缘频谱的散焦图像测距算法研究

为了实现基于单目相机的弱或无表面纹理特征目标精确测距,提出了一种基于保留边缘频谱信息的改进散焦图像测距算法。通过对比以傅立叶变换和拉普拉斯变换为计算核心的两种经典散焦测距理论,构建相应的清晰度评价函数,根据灵敏度更好的频谱清晰度函数选择基于频谱的散焦测距法,并根据频谱清晰度函数在保留目标边缘信息的基础上选择频域计算范围,从而进行测距。为验证算法的可行性,本文采用6组不同的鸭蛋样本,获取不同光圈、不同距离的散焦图像,利用该改进算法求解鸭蛋到相机镜头的距离。实验结果表明,基于边缘频谱保留的散焦图像测距改进算法具有良好的测距效果,相关系数为0.986,均方根误差为11.39 mm,并发现对于斜放拍摄的鸭蛋图像进行图像旋转处理后,可有效地提升测距能力,均方根误差从11.39 mm下降至8.76 mm,平均相对误差从2.85%下降至2.28%,相关系数提升至0.99。基本满足了弱或无表面纹理特征目标测距的稳定、精度等要求。     

基于核酸适配体修饰的纳米金双与门逻辑开关检测牛奶中的三聚氰胺和环丙氨嗪

通过使用适配体、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、三聚氰胺和环丙氨嗪控制金纳米粒子的聚集和分散,设计了简单的双与门逻辑开关用来检测牛奶中的三聚氰胺和环丙氨嗪。首先,基于适配体T31与三聚氰胺的强特异性,通过CTAB的加入控制纳米金的聚集,制作了一个与门逻辑开关(AND logic gate 1)检测是否存在三聚氰胺。此逻辑开关用肉眼可识别的三聚氰胺检出限为0.24 mg·L^-1,借助分光光度计的检出限(LOD)为85μg·L^-1。根据适配体Tcy1与环丙氨嗪的强特异性,通过CTAB的加入控制纳米金的聚集,设计了与门逻辑开关(AND logic gate 2)。此逻辑开关用肉眼可识别的检出限为0.17 mg·L^-1,借助分光光度计的检出限(LOD)为9.0μg·L^-1。因此,通过这一逻辑开关组可以实现牛奶中三聚氰胺和环丙氨嗪的快速检测。     

卷曲方式对Rh原子在单壁碳纳米管内外吸附的影响

碳纳米管曲率与卷曲方式是同时存在并影响金属原子在碳纳米管内外吸附行为的重要因素, 单独研究卷曲方式对金属吸附行为的影响较困难. 选取曲率相近、卷曲方式不同的扶手椅型(6, 6)、锯齿型(10, 0)与手性(8, 4)单壁碳纳米管(SWCNT), 利用密度泛函理论研究了Rh原子在SWCNT内外的吸附行为. 构型优化表明:由于SWCNT卷曲方式不同, 导致Rh原子在(6, 6),(10, 0)与(8, 4)SWCNT内外吸附的稳定构型不同; 不同卷曲方式亦使SWCNT与Rh原子相互作用的C原子不同, 导致Rh 关键词： 密度泛函理论 单壁碳纳米管 Rh原子 卷曲方式     

高比表面积Cr2O3-α-AIF3催化剂的制备和应用

采用炭硬模板法制备了高比表面积Cr2O3-α-AIF3催化剂.该催化剂的合成过程主要包括三步:(1)将一定浓度的蔗糖溶液浸渍到Cr203-y-Al2O3中,然后经过热处理,使得蔗糖分解为炭;(2)将含炭的Cr2O3-y-Al2O3固体在400℃用HF气体进行完全氟化;(3)在高温下利用燃烧法除去炭硬模板.对所制备的催化剂进行了X射线衍射(XRD),氮气吸脱附曲线,氨气程序升温脱附(NH3-TPD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)和X射线能量散射(EDX)技术表征.结果表明,氟化过程对Cr2O3-α-AIF3催化剂比表面积有重要影响,在最佳实验条件下,能够得到比表面积为115 m2·g-1的催化剂.此催化剂对催化裂解二氟乙烷(HFC-152a)制备氟乙烯(VF)的催化活性明显高于直接氟化制备的Cr2O3-α-AIF3催化剂,这是因为高比表面积的Cr2O3-α-AIF3催化剂具有较大的酸量.     

水泵吸水池内部流动PIV试验的深入分析

ＰＩＶ技术是一种新型的流动量测手段，使用这种技术能够容易的得出流场中的速度分布情况，在此基础上进行深入分析，还可以得到许多十分重要的流动参数。这里，对水泵吸水池内部流动的ＰＩＶ试验进行深入分析，得出如下的流动参量：吸水口处的环量分布、测量面上的涡度分布、交叉面处的三维速度分布，另外，对试验中所拍摄的图片进行分析，可以得出吸入涡中气核大小的分布情况．     

Discovery of Anti-SARS Coronavirus Drug Based on Molecular Docking and Database Screening

The active site of 3CL proteinase (3CL^por) for coronavirus was identified by comparing the crystal structures of human and porcine coronavirus. The inhibitor of the main protein of rhinovirus (Ag7088) could bind with 3CL^pro of human coronavirus, then it was selected as the reference for molecular docking and database screening. The ligands from two databases were used to search potential lead structures with molecular docking. Several structures from natural products and ACD-SC databases were found to have lower binding free energy with 3CL^pro than that of Ag7088. These structures have similar hydrophobicity to Ag7088. They have complementary electrostatic potential and hydrogen bond aeceptor and donor with 3CL^pro, showing that the strategy of anti-SARS drug design based on molecular docking and database screening is feasible.     

Au/FeOx-羟基磷灰石催化CO氧化反应中羟基磷灰石和FeOx的作用

近期我们报道了Au/FeO_x-羟基磷灰石(HAP, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)催化剂应用于CO氧化反应的研究结果,该催化剂不仅具有很高的低温CO氧化活性和反应稳定性, 同时也具有很好的高温抗烧结性能, 即使600℃焙烧后依然能够维持很好的CO氧化反应活性. 为了进一步研究Au/FeO_x-HAP催化CO氧化反应中HAP和FeO_x的作用, 本文对该催化剂进行了更加深入的表征. X射线光电子能谱结果表明, HAP能与Au和FeO_x形成强相互作用, 进而在高温条件下稳定Au和FeO_x纳米粒子. 根据原位漫反射红外结果, FeO_x则主要通过改变反应路径和中间产物的方式起到促进催化剂CO氧化活性的作用. 结合透射电镜, 穆斯堡尔谱和原位漫反射红外结果可知, Au/FeO_x-HAP催化剂良好的反应稳定性源于其优异的抗碳酸盐累积能力.     

Study of mode propagation with 632.8-nm laser in tapered fiber

The material dispersion of a tapered fiber is described by Sellmeier＇s equation. The dependence of refractive index on wavelength and doping concentration is discussed. A He-Ne laser with the output wavelength of 632.8 nm is used in the experiment. When the cutoff frequency of the fiber is less than the laser frequency, the guiding modes of a singl~-mode fiber （at 1550 am） are investigated. The results show that the original single-mode fiber becomes a multi-mode waveguide. The propagation and mode coupling of the light in the taper region are analyzed. By controlling the taper end size of the fiber, the unique tapered fiber can convert a multi-mode beam into a single-mode one.