Real-time positioning technology of train based on optical fiber coherent Rayleigh backscattering北大核心CSCD

With the rapid growth of railway mileage in China, the degree of heavy load of railway wagons continues to increase. An interference technology based on Rayleigh backscattering signal in optical fiber was proposed by using existing communication optical cables along railway lines. When the fiber vibrated slightly, the phase and refractive index of the fiber at disturbed position changed, which resulting in the Rayleigh backscattering light. By performing differential calculation on the Rayleigh signal curves before and after the operation, the location of the interference light intensity signal corresponded to the location of the disturbances was obtained. Based on this method, the recognition and positioning of railway vehicles were realized. By collecting and analyzing the time-domain and frequency-domain signal, the signal strength, train length, the number of carriages and other characteristics were extracted, and the model of railway vehicles were accurately recognized. Compared with traditional positioning technologies, this technology could realize long-distance monitoring, and the sensing fiber was buried underground on both sides of the railway, which was conducive to the concealment and protection of optical fiber. Experimental results show that the positioning error of the system is within ±10 m, and the detection of railway speed and position within 25 km can be realized. © 2022 Editorial office of Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

可见光响应Fe3+-聚酰亚胺网络的合成及光诱导自由基聚合

将清洁、安全的太阳能(尤其是可见光)转化为化学能以合成高分子材料,一直是光催化领域的研究热点和难点.其关键问题是发展新型光催化材料,提升其在高分子合成环境下的光催化活性及稳定性.由于共轭微孔聚合物网络的独特优点,例如光电性能易调控、比表面积高以及结构相对稳定等,在光催化领域应用日益广泛.与其它共轭微孔聚合物网络相比,聚酰亚胺网络具有更高的光稳定性和耐化学腐蚀能力;同时,可用于合成聚酰亚胺网络的单体丰富,合成方法可靠,易于从分子层面调控其光电活性,提升其光催化活性.由于以上优点,基于聚酰亚胺网络的光催化体系在光诱导合成高分子材料领域展现出良好的应用前景.然而在实际应用中,聚酰亚胺网络却面临光催化活性不足的困扰.为解决此问题,本研究组曾设计,合成了以4,4',4'-三氨基三苯胺为核的聚酰亚胺网络,利用4,4',4'-三氨基三苯胺的给电子能力,促进聚酰亚胺网络中光生电子/空穴对的分离,有效提升了聚酰亚胺网络在可见光作用下对水相中有机污染物的光降解效率.在已有工作的基础上,本文设计、合成出一种新型聚酰亚胺网络,并通过配位作用,在聚酰亚胺网络网络中引入Fe^3+离子掺杂,提升其光催化性能,在有机环境中实现可见光诱导自由基聚合.首先,以三聚氰胺为电子给体单元,以1,4,5,8-萘四甲酸二酐为电子受体单元,通过酰亚胺缩聚反应构建出含电子给体-受体交替结构的聚酰亚胺网络(MPI);然后,通过浸渍法将Fe^3+离子引入到MPI网络内,制备出Fe^3+-聚酰亚胺网络(Fe@MPI).通过傅里叶变换红外光谱,粉末X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱对Fe@MPI的结构进行表征.结果显示,Fe^3+主要通过配位键的形式与MPI网络结合.同时,结合XRD谱图与扫描电子显微镜和透射电子显微镜结果可见,Fe^3+并非以氧化物或其它铁盐的形式简单地沉积在聚酰亚胺网络上,而是以Fe^3+-MPI配位作用均匀分布在MPI网络内.此外,XRD及氮气吸附实验结果表明,引入Fe^3+会破坏MPI网络的有序程度,导致复合材料的结晶度下降,但并不影响其多孔结构.通过紫外漫反射光谱和光电流谱对Fe@MPI的光吸收能力和光生电子/空穴对分离能力进行表征,结果显示,MPI网络与Fe^3+配位后,其光谱响应范围可拓宽至1250 nm,而其光电流响应强度也较纯MPI提升了3.5倍,表明引入Fe^3+配位可有效促进光生电子/空穴对的分离.基于其优异的光电性能,我们以Fe@MPI为光催化剂,在30℃下实现了甲基丙烯酸甲酯的可见光诱导自由基聚合,制备出分子量可达31.3×10^4 g mol^-1的聚甲基丙烯酸甲酯.同时,与MPI和FeCl3相比,Fe@MPI在相同条件下具有更高的催化效率,与其光电性能相吻合.最后,催化剂回收、循环实验表明,Fe@MPI易于回收,且具有良好的结构和性能稳定性:四次循环实验后,其结构和光催化活性均可基本保持不变.     

纳米材料力学行为的原子尺度模拟研究

对几何尺寸极小的纳米材料而言,数值模拟是与实验测试同样有效的研究手段, 而且,当材料特征尺寸更小、缺乏可用的测试系统时,数值模拟可能是唯一的方法.介绍了近年来纳米材料力学行为的原子尺度数值模拟研究方面的若干新进展,重点综述了采用分子动力学模拟与第一原理计算对纳米材料的晶格不稳定性、理想强度、界面断裂、碳纳米管的力电特性和铁电纳米材料的力电特性等问题的研究结果.总结介绍了纳米材料原子尺度模拟中一些实用的计算策略和方法,并提出了若干需要进一步研究的问题.      

方圆大战

学完了圆的面积与长方体、正方体,"圆圆"和"方方"就活跃在我的脑海里.它们不停地在我的脑子里转,互不相让. 一天,"圆圆"和"方方"决定通过事实决出一个胜负,俗话说"一山不容二虎",赢的那一方将永远占据我的脑子,输的一方退出.     

有机分子荧光光谱中的AIE和ACQ现象

基础化学实验室主要开设基础类、大面积通识课程,开课对象以非化学专业、低年级本科生为主。基础化学实验室在实践教学活动过程中往往涉及危险化学试剂以及高温、高压等危险操作,加之新形势下大类招生不断扩大,基础类课程教学任务与日俱增,基础化学实验室的安全运行管理面临的挑战更加严峻。以西安交通大学基础化学实验室为例,介绍了我校基础化学实验室现状及在安全运行与管理方面存在的问题和解决对策,为同类型化学实验室的安全运行与管理提供借鉴与参考。     

大共轭分子用于TiO_2光催化效率和界面增强的策略

利用光催化技术,将占太阳光能很大比重的可见光部分转化为能量密度更高的电能或化学能,并使之器件化,成为各国科技工作者关注的重点和热点。基于TiO_2光催化技术,针对影响光催化效率提升的光谱响应范围窄、光吸收能力弱和光生空穴复合等问题,本文主要以苝类和吡咯并吡咯二酮类有机材料为例,综述了大共轭分子分子聚集特性、TiO_2基光催化材料拓宽光谱响应能力和增强界面结合的策略与最新研究进展,对TiO_2基复合材料的下一步研究工作进行了展望。     

佝偻病婴幼儿血微量元素测定及临床研究

为探讨婴幼儿佝偻病和血微量元素锌、铁、铜、钙、镁、铅、镉水平的关系,以2003-2004年在保健门诊就诊的佝偻病婴幼儿120例为研究组,随机选择同一时期进行常规保健的健康婴幼儿100例为对照组,用原子吸收分光光度法对两组小儿进行了血锌、铁、铜、钙、镁、铅、镉含量测定。结果表明,佝偻病组血锌(52.42±12.80)μmol/L,与对照组相比差异非常明显(P<0.001);血铁(7.21±2.5)μmol/L,血铅(65±18.23)μg/L,与对照组相比差异明显(P<0.05)。可见佝偻病婴幼儿多伴有锌、铁缺乏和血铅偏高,治疗的同时要注意补锌补铁,并要防治铅过量。     

免柱基质固相分散萃取联用高效液相色谱测定喜树果中喜树碱的含量

建立了一种简单、快速、环保的免柱基质固相分散萃取(FMSPD)方法用于喜树果中喜树碱的萃取。基于七元瓜环(Q[7])对喜树碱的识别作用,将Q[7]作为FMSPD的固相分散剂,选择性地从喜树果中萃取出喜树碱,并将其转移到水相,采用高效液相色谱-紫外检测器(HPLC-UV)直接测定其含量。对各种影响萃取效率的因素,包括Q[7]的用量、研磨时间、加入水的量以及溶液的pH值进行了考察。在优化的实验条件下,建立的FMSPD-HPLC-UV分析方法的线性范围为1.0～100μg/mL,检出限(S/N=3)为0.15μg/mL,日内和日间精密度分别为4.5%和5.2%。4个浓度水平的加标回收率在97.1%～119.3%范围内。对3个不同产地喜树果中喜树碱的含量进行了测定,F检验法和t检验法表明,本方法与传统超声提取法之间无显著性差异,本方法具有更简单、快速和不使用有机溶剂的优点。     

高效液相色谱法测定染发类化妆品中26种禁用着色剂EI北大核心CSCD

样品经乙酸铵水溶液或甲醇四氢呋喃混合溶剂超声提取,于Phenomenex Gemini C18色谱柱上进行色谱分离,以甲醇、乙腈和pH 6.0的20 mmol/L乙酸铵溶液为流动相进行梯度洗脱。选择250,400,485,530和620 nm作为检测波长进行定量分析。考察染发类化妆品中膏霜类、蜡质类、喷雾类和摩丝类4种不同基质中26种禁用着色剂的回收率和相对标准偏差(RSD)。结果表明:在1~100 mg/L范围内,26种禁用着色剂的色谱峰面积与质量浓度呈线性关系,相关系数(R^(2))大于0.999。在高、低2个不同添加水平下,各目标化合物在4种基质中的回收率均在87.9%~112.9%之间,RSD小于10%,方法的定量限为5~50μg/g。     

超临界流体黏度的拉曼光谱测量方法研究

超临界流体黏度的测量对于工业应用具有重要意义。本文利用流体的拉曼光谱随压力的变化关系,基于泊肃叶流动规律,提出超临界流体黏度的非接触式光学测量方法。首先,对甲烷及其混合物、二氧化碳及其混合物的拉曼光谱随压力的变化规律作综述分析,分析表明可以利用甲烷及其混合物的拉曼光谱较为精确地获取体系压力,但利用拉曼光谱精确测量二氧化碳及其混合物压力的方法有待进一步研究。接着,对测量系统作理论设计和灵敏度分析。测量系统由储气罐、可控压力的高压注射泵、温控平台、毛细管阵列和拉曼光谱仪等部件组成,毛细管阵列进出口压力变化显著,用于测量甲烷及其混合物的黏度具有较高灵敏度。