基于第一性原理的单层WS2热输运特性研究

二维WS₂是一种层状过渡金属硫化物,因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS₂声子的输运特性,分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS₂晶格热导率的影响机理,计算了其声子的临界平均自由程,提出通过调整阻断频率的方法来调控WS₂的晶格热导率。研究结果表明：单层WS₂在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,声学声子支起主要作用,特别是纵向声学(longitudinal acoustic, LA)声子支对单层WS₂热导率的贡献百分比最大(44.28%);单层WS₂声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率。本文研究可为基于单层WS₂纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导。     

非金属掺杂改性g-C3N4光催化降解水中有机污染物的研究进展

近年来,石墨相氮化碳(g-C₃N₄)以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点,成为新兴的可见光响应非金属光催化剂,被广泛应用于光催化降解有机污染物领域。然而,纯g-C₃N₄对可见光的吸收效率较低且光生电子和空穴复合速率快,导致其光催化活性处于较低水平。基于g-C₃N₄的非金属特性,通过非金属掺杂可以有效提高g-C₃N₄的光催化性能,引起了学者们的广泛关注。本文介绍了目前非金属掺杂g-C₃N₄复合材料常见的制备方法,着重归纳了不同类型的非金属掺杂g-C₃N₄光催化降解水中有机污染物的相关研究进展,探讨其作为光催化剂在可见光条件下降解有机污染物的相关机理。最后,提出目前g-C₃N₄基复合材料在光催化降解水中有机污染物中所面临的挑战,旨在为非金属掺杂g-C₃...     

创新流体实验仪器,探索创新型人才培养

实验教学是理论联系实践的关键环节,对于学生的综合素质培养和提高有重要意义,而传统的实验教学模式已难以满足社会对工程应用型创新人才的要求.本文结合流体力学实验教学改革实践,探讨了改进自制流体力学实验仪器设备对提升大学生创新精神和创新能力的作用.创新化的实验教学,有助于激发学生自主实验的积极性,进而增强了他们应用已学知识解...     

Mo/MCM-22分子筛碳化钼活性中心结构及甲烷活化机理的密度泛函理论研究

 应用密度泛函理论研究了Mo/MCM-22分子筛上碳化钼活性中心的几何结构和电子结构,以及甲烷在该活性中心上的活化机理. 设计了两种结构的活性中心模型: Mo(CH2)2(模型A)和Mo(CH)CH2(模型B); 它们都嫁接在MCM-22分子筛超笼边缘的T4位的Brnsted-酸性位上,用3T簇模型代替分子筛的骨架,对所设计的模型进行了几何结构优化和电子结构分析. 结构优化结果显示, Mo与CH2端基以双键结合,键长为0.18～0.19 nm, 而Mo与CH端基以叁键结合,键长为0.17 nm. 通过自然键轨道分析,证明中心钼原子以配位键与骨架氧原子结合. 根据前线分子轨道的分析,预测了甲烷活化反应将发生在甲烷分子的HOMO和钼活性中心的LUMO之间,即 C-H 键的电子流向 Mo-C 键的π*轨道. 甲烷 C-H 键发生异裂, H+和H3C-基团分别与 Mo-C 键上的Mo和C成键. 在模型A上,甲烷活化反应的活化能为119.97 kJ/mol; 在模型B上,甲烷的H原子可以分别结合到CH2端基和CH端基上,对应的活化能分别为91.37和79.07 kJ/mol.     

基于平面度的燃料电池电化学性能模拟

 固体氧化物燃料电池的翘曲会影响电极-盖板界面的接触情况,从而影响电化学性能,对相关制造工艺提出了很大的挑战．为了分析燃料电池平面度对放电过程的影响,揭示其潜在的风险,我们建立了两个基于有限元法的仿真模型,对考虑平面度缺陷的燃料电池封装和放电进行分析．在对固体氧化物燃料电池进行平面度测量的基础上,首先建立了具有真实燃料电池翘曲特性的几何模型,分析封装过程中接触压力的分布情况．然后将接触电阻的仿真结果导入到三维多物理场耦合模型中,模拟具有平面度缺陷的燃料电池电化学性能．计算结果展示了燃料电池两侧封装过程中接触压力的分布情况．通过对比有接触电阻和无接触电阻的燃料电池电流密度,分析了电池与盖板的接触对放电过程的影响．结果表明,燃料电池的凹陷面较难达到满意的接触状态,需要比凸起面更大的封装压力．燃料电池表面接触电阻的变化将引起电流传导路径的变化,产生局部高电流或低电流．这项工作强调了在燃料电池中保持均匀分布的接触电阻的重要性,为今后的优化工作奠定了基础．     

多孔介质结构对渗流惯性效应的影响规律研究

本文通过局部展开算法研究了多孔介质中排列结构对非线性渗流规律的影响．计算结果表明：规则排列结构的渗流标度律和渗流方向相关,然而非规则排列结构的渗流标度律不依赖于渗流方向而只依赖于多孔介质的几何结构．伴随着排列结构的非规则程度增强,不同方向的渗流阻力变化规律的差异性减小．当流场输运区域较为复杂且不存在较宽直通道时,渗流阻力在较宽雷诺数范围内体现出较为明显的标度律特性．周期性强非规则排列结构中不同区域大小的模型却具有相似的渗流阻力的标度律特性,同时标度律特性与孔隙度的大小相关性不大．阻力非线性标度律由多孔介质结构的不同而取值为2至3之间．     

C60吡咯烷羧酸衍生物的合成及其在水溶液中的聚集行为

C60与亚氨基二乙酸甲酯[NH(CH₂COOMe)₂]的光化学反应制得2,5-双(甲氧羰基)富勒烯吡咯烷(1), 产率为52% (基于已反应的C60). C60吡咯烷衍生物1与氯乙酸甲酯(ClCH₂COOCH₃)的N-烃基化反应, 在微波辐射、无溶剂及相转移条件下, 得到2,5-双(甲氧羰基)-N-(甲氧羰基)甲基富勒烯吡咯烷(2), 产率47%(基于C60吡咯烷衍生物1). C60吡咯烷衍生物1和2用NaH, CH₃OH水解后, 经盐酸酸化得相应的二羧酸衍生物3和三羧酸衍生物4, 产率分别为65%和53% (基于C60吡咯烷衍生物1和2). C60吡咯烷衍生物1～4的结构由¹H NMR, ¹³C NMR, IR, FAB-MS和元素分析证实. 用电导法测定了C60吡咯烷二羧酸3和三羧酸4钠盐的临界聚集浓度(CAC), 分别为3.58×10^－4 mol/L (3)和3.33×10^－4 mol/L (4). 这一结果被C60吡咯烷衍生物3和4, 在临界聚集浓度(CAC)附近的UV-Vis光谱的特征变化所支持. 透射电子显微镜(TEM)和静态光散射(SLS)等方法也被用于检测C60吡咯烷衍生物3和4在临界聚集浓度(CAC)时的聚集行为, 结果显示, C60吡咯烷衍生物3在缓冲溶液中(0.001 mol/L NaCO₃-NaHCO₃), 其聚集体粒径的大小(R_g≈21 nm)不同于C60吡咯烷衍生物4 (R_g≈23 nm). C60吡咯烷二羧酸3钠盐的临界聚集浓度(CAC)比C60吡咯烷三羧酸4钠盐的临界聚集浓度(CAC)大, 聚集体粒径大小的不同, 表明C60单加成衍生物加成基团中羧基(COOH)数目的多少对其聚集行为的影响. 用化学发光法分别检测了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4在缓冲溶液(0.05 mol/L NaCO₃-NaHCO₃)中对邻苯三酚自氧化产生的超氧阴离子(O₂^－·)的清除活性. C60衍生物3和4对 O₂^－· 的清除呈现有明显的剂量效应, 但当超过一定浓度时(3: ～3.50×10^－4 mol/L, 4: ～3.25×10^－4 mol/L), 清除效率出现转折, 并下降. 这一现象与电导率测定时出现的CAC现象相一致, 进一步证实了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4在较高浓度的水溶液中有聚集的倾向, 也说明了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4的聚集会影响其清除超氧阴离子(O₂^－·)的活性.     

Density Functional Theory Study on the Adsorption of Dioxygen on Small Pt-Pd Clusters

1 INTRODUCTION The bimetallic nanoclusters are of standing inte- rest since they can exhibit catalytic, electronic and optical properties distinct from those of corre- sponding pure nanoclusters[1～4]. Palladium and pla- tinum, well known for their catalytic properties, are often used as the catalyst in different fuel cells[5～8]. Several experimental results illustrate that for the oxygen reduction reaction (ORR), which is one of the primary reactions taking place in many fuel cells and…     

聚光光伏系统散热研究进展

对聚光光伏系统的发展过程进行了回顾.根据电池和聚光系统分类介绍了相匹配的散热冷却方式.电池组合方式简单、聚光倍数低的系统,使用传统风冷、水冷的被动散热即可满足要求;电池组合方式复杂、聚光倍数高的系统,常利用液浸冷却、射流冲击、通道冷却或多方法组合的新型冷却方式.指出在控制成本的前提下,选择系统可靠性高、结构简单的换热方...