Study of superradiance based on a low-voltage backward wave oscillator

According to the small size requirement for wide-band high-power microwave radiation, a superradiance backward wave oscillator (BWO) is proposed to generate such high-power microwave radiation with a low voltage (～20 kV) pulse power supply and low guiding magnet field (～0.1T). In order to get a high-efficiency C-band superradiance BWO with a low beam voltage and a low guiding magnet field, the mechanism of superradiance in a BWO is explored in particle-in-cell simulation. With the oversized structure, the simulation shows that a microwave power of 405 kW with a frequency of 5.6 GHz and a spectrum width of 500 MHz can be obtained with a voltage of 23 kV and magnetic field of 0.1 T.     

对称广义中心对称半正定矩阵模型修正的矩阵逼近法及其应用

设X,B分别是实测的位移矩阵和载荷矩阵, C是有限元模型估计,找对称广义中心对称半正定矩阵(A)使‖C-(A)‖F=min(A:AX=B)‖C-A‖F.我们证明这样的(A)存在唯一,并应用它来修正动力模型.数值结果证明方法是行之有效的.     

TiO2/CNTs复合材料涂覆隔膜的制备及在锂硫电池中的应用

以金属有机框架材料MIL-125(Ti)为模板制备了多孔TiO₂, 同时引入碳纳米管, 得到碳纳米管交联包覆多孔TiO₂的三维导电复合材料. 将该复合材料涂覆在隔膜表面并应用于锂硫电池. 利用透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料的结构和组成进行了表征. 电化学测试结果表明,在0.5C(1C=1675 mA/g)倍率下, CNTs/S复合正极材料表现出高达1051.1 mA·h/g的放电容量, 循环150周后仍可保持在904.8 mA·h/g. 在1C倍率下, 放电容量最高可达1036.9 mA·h/g, 循环250周后仍有763.0 mA·h/g, 展现出了良好的倍率性能和循环稳定性.     

高碱煤含钠矿物沉积层的高温熔融及多相反应过程分析

采用纯矿物试剂模拟燃用高碱煤时炉内受热面典型的灰沉积层化学组成,利用热机械分析（TMA）、TG-DSC分析、高温煅烧实验结合XRD、SEM-EDS表征方法研究了不同Na₂SO₄含量灰沉积层的高温熔融过程及矿物间的多相反应机理。结果表明,掺混Na₂SO₄后沉积层熔化特征温度显著降低,Na₂SO₄的主要反应途径与掺混比例有关,当掺混比低于20%时,Na₂SO₄与SiO₂、CaO、Al₂O₃反应主要转变为CaSO₄和钠的硅铝酸盐;掺混比大于40%时则主要与CaSO₄生成低熔点的钠钙复合硫酸盐。富Na₂SO₄沉积层颗粒在800℃时开始黏结;900-950℃时,霞石、钠长石等钠的硅铝酸盐发生低温共熔,同时Na₂SO₄和CaSO₄生成的复合硫酸盐开始熔融,逐渐形成液相;1200-1250℃时,镁黄长石与含钙矿物发生强烈共熔,温度超过1300℃后矿物完全熔融成为自由液相。     

镧钴镍复合氧化物催化剂的制备及催化甲烷燃烧活性研究

采用共沉淀法制备LaNi_1-xCo_xO₃系列催化剂(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0),研究B位离子Co的掺杂对单钙钛矿LaNiO₃催化甲烷燃烧性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG-DSC)等实验技术对催化剂的结构和性能进行考察,以催化甲烷燃烧为目标,考察其对催化剂性能的影响。研究结果表明：Co离子的掺杂会改变单钙钛矿的晶型结构,改善催化活性,当x=0.8时,LaNi_0.2Co_0.8O₃的催化甲烷燃烧活性最好,其比表面积为22.4 m^₂.g^_-1,T_10%(起燃温度)为475℃,T_90%(完全转化温度)为610℃,反应活化能最小,为91.4KJ/mol。     

手性有机小分子催化剂6,7-二氢-5H-吡咯并[1,2-a]咪唑的合成 ——介绍一个大学有机化学综合实验

介绍一个由科研成果转化形成的综合有机化学实验——一类手性双环咪唑类亲核有机小分子催化剂的合成及结构表征。该合成实验以咪唑和丙烯醛为原料,在催化量的乙酸存在下,合成手性双环咪唑醇外消旋体。然后利用固定化酶Nov435对该外消旋体进行乙酰化动力学拆分获得光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物。最后通过测定熔点、旋光度、红外(IR)光谱、核磁共振(~1H NMR、~(13)C NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)对产物结构进行表征,并利用高效液相色谱仪(HPLC)对光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物的光学纯度进行了测定。本实验涵盖了合成、结构表征和光学纯度测定等实验技能训练及动力学拆分及不对称催化酶促反应等专业知识的学习,不仅有益于提高学生的综合实验能力,也可以开拓学生的视野。     

氨基化硅藻基As(Ⅴ)印迹复合材料的制备与性能

采用硅藻作为材料载体、选取氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)作为功能单体、As(Ⅴ)为模板离子、环氧氯丙烷(ECH)为交联剂通过表面印迹组合,制备了砷离子印迹复合材料,并将其应用于二元体系中对砷离子的选择吸附。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、傅立叶变换红外光谱及N_2吸附-脱附实验对材料进行表征,探究了硅藻基表面印迹法的搭接方式:氨基丙基三甲氧基硅烷首先通过缩合反应脱去甲氧基,与硅藻表面的活性羟基形成了(Si-O)_3≡Si-R结构,在硅藻表面形成有效接枝,通过环氧氯丙烷与APS中的氨基交联形成印迹结合位点,从而在硅藻表面形成了具有As(Ⅴ)选择性的复合印迹孔穴。采用选择性系数法,得出离子印迹复合材料对砷离子(As(Ⅴ))的去除率为98%,相对选择性系数(k′)均大于1.5。     

咖啡因提取的综合性实验教学

介绍了一个综合性化学实验。该实验以绿茶为原料,95%的乙醇为提取剂,通过索氏提取器提取、常压蒸馏及升华等实验操作,得到咖啡因产品。通过超高效合相色谱法（Ultra Performance Convergence Chromatography,UPC2）确定咖啡因的含量,熔点测定法及1H-NMR归属分析表征结构。本实验将经典的有机化学实验和先进的分析测试仪器相结合,提高了学生的实验综合能力,激发了学生的科研兴趣和探索精神。     

新型7-乙基-10-羟基喜树碱衍生物的合成及其体外抗肿瘤活性

以乙二醇为起始原料,依次经亲核取代和点击反应合成了一种7-乙基-10-羟基喜树碱(SN38)的新型葡萄糖残基衍生物(FSY02),其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS(ESI)表征。采用四甲基偶氮唑盐比色法（MTT法）研究了FSY02对人非小细胞肺癌细胞(A549)、人肝癌细胞(HepG2)、人结直肠癌细胞(SW-480)、人宫颈癌细胞(Hela)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)的生长抑制作用。并采用Hoechst 33258染色和Western blot技术对给药后的结肠癌细胞凋亡情况和相关凋亡信号通路Caspase 3、 Bax和Bcl-2蛋白的表达情况进行了检测。结果表明：FSY02具有广谱抗癌活性,IC₅₀=0.118~4.295 μmol·L^-1,优于对照组伊立替康(IC⁵⁰=14.330~65.353 μmol·L^-1)。 Hoechst 33258染色及Western blot检测结果显示：FSY02通过上调Caspase 3和Bax的表达,下调凋亡抑制蛋白Bcl-2的表达诱导细胞凋亡。     

基于MnO2/石墨烯纳米材料的表面辅助激光解吸电离质谱在内毒素快速鉴定中的应用

利用大肠埃希菌（E.coli O111：B4）中提取精制的内毒素（Control standard endotoxin,CSE）为研究对象,以MnO₂/石墨烯（MnO₂/G）纳米复合材料为基质,建立了一种基于MnO₂/G纳米材料的表面辅助激光解吸电离质谱（Surface-assisted laser desorption ionization mass spectrometry,SALDI-MS）的内毒素检测新方法.利用SALDI-MS方法可实现对不同注射液和饮用水中内毒素的快速鉴定与定量分析.与传统的鲎试剂检测方法相比,基于MnO₂/G纳米复合材料的SALDI-MS方法具有操作简便、灵敏度高、分辨率高、检测速度快、高通量和耐盐性好等优点,有望应用于更多食品和药品中细菌内毒素的高通量快速筛查.