石墨烯:丰富多彩的完美二维晶体——2010年度诺贝尔物理学奖评述

2010年10月5日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将本年度的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦汀·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)(见图1),以表彰他们在二维材料石墨烯方面的开创性实验研究.     

中药炮制机理研究的思路与方法——以咖啡豆的烘焙原理研究为例

中药炮制是中药学的特色和优势,也是最具我国自主知识产权的学科之一.中药炮制研究的核心是阐明中药炮制机理,这也是制约中药现代化的关键节点.目前大部分中药的炮制机理尚不明确,有待进行系统深入的研究.咖啡豆需要烘培后才可以制成饮料,这个高温烘培过程类似于中药的炮制过程.近年来,国内外专家对咖啡豆高温烘培过程化学成分变化及其机理进行了深入研究,各种新方法和新技术得到广泛应用,取得了系列研究成果,这些研究成果为中药炮制机理研究提供了多种新思路和新方法,也为中药炮制机理的研究和阐明提供了重要示范.     

阳离子聚丙烯酰胺的聚合方法研究进展

论文评述和探讨了目前阳离子聚丙烯酰胺的几种常见的聚合方法,包括水溶液聚合、反相乳液聚合、分散聚合及光引发聚合,对各聚合方法的优缺点进行了比较,并且对各种方法的产业化进行了分析,提出了光引发聚合法的发展前景,认为有必要深入开展光引发聚合机理及相关技术研究。     

激发光谱法定量SDBS与HPAM二元复配体系

采用β-环糊精诱导十二烷基苯磺酸钠(SDBS)/聚丙烯酰胺(HPAM)复配体系,通过产生的激发光谱信号检测该复配体系中SDBS和HPAM的含量。考察了β-环糊精对SDBS与HPAM的诱导作用、SDBS与HPAM之间的干扰影响、溴水氧化HPAM时间、甲酸钠还原溴水时间等因素对二元复配体系定量的影响。结果表明,SDBS的最大诱导吸收波长为225 nm,溴水氧化HPAM的最佳时间为10 min,甲酸钠还原过量溴水的最佳时间为5～10 min。在水溶液体系中β-环糊精兼具显著提高复配体系中SDBS和HPAM的检测精度和定量抗干扰的作用,该方法的定量误差在2.0%以内。     

分散溶剂对PEMFC催化层中超薄Nafion离聚物质子传导的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化应用的瓶颈仍然是贵金属催化剂导致的成本问题。然而,目前对于催化层中纳米尺度全氟磺酸离聚物(以Nafion为代表)薄膜中质子传导的问题研究不足,无法完善三相界面的成型规律,进而指导催化层设计。在催化层浆料制备过程中,分散溶剂对Nafion的分散形态有直接影响,可能对催化层成型后附着在催化剂颗粒表面Nafion薄膜的微观结构有潜在影响,进而影响Nafion薄膜的质子传导能力。因此,在本文中利用分子自组装技术模拟催化层离聚物薄膜的聚集过程,于模型基底上制备厚度精确可控的纳米尺度Nafion薄膜,并通过微观测试表征技术探索并建立纳米尺度Nafion离聚物的微观结构模型,阐明分散溶剂对Nafion薄膜微观结构及质子传导的影响。研究发现Nafion薄膜在纳米尺度下的质子电导率比体相膜的质子电导率低一个数量级,使用介电常数较小的醇类溶剂可以使Nafion薄膜形成更有利于质子传导的微观结构,使Nafion薄膜的质子电导率得到提高。相关研究结果为优化PEMFC催化层结构,改善PEMFC催化层中质子传导问题提供给了依据。     

顺式六氢-1H-呋喃并[3,4-C]吡咯的合成

以N-（甲氧甲基）-N-（三甲基硅甲基）苄胺和马来酸二甲酯为原料通过环加成、氢化铝锂还原、T_SOH催化脱水、氢氧化钯/碳催化氢化脱苄基四步反应,设计并合成了一种含氮、氧的杂环化合物--顺式六氢-1H-呋喃并[3,4-C]吡咯,其结构经¹H NMR, ¹³ C NMR和MS（ESI）表征。      

非平衡溶剂化新理论在有机染料电子光谱中的应用

总结了非平衡溶剂化新理论和在量子化学软件Q-Chem中基于含时密度泛函理论(TD-DFT)实现溶剂效应下计算电子吸收和发射光谱的数值解方法.采用该方法计算了染料敏化太阳能电池(DSSCs)中三苯胺型有机染料■在真空和乙腈溶剂中的电子结构与光谱性质,研究发现,π共轭桥上碳碳双键的个数和溶剂效应会促进光电转换.     

基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件ABACUS

随着超级计算机硬件和数值算法迅速发展, 使得目前利用密度泛函理论研究上千个原子体系的电子能带和结构等性质变得可行. 数值原子轨道基组由于其基组较小和局域等特性, 可以很好地与电子结构计算中的线性标度算法等的新算法结合, 用来研究较大尺寸的物理体系. 本文详细介绍了一款中国科学技术大学量子信息重点 实验室自主开发的基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件 Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc. 大量的测试结果表明: 该软件具有很好的准确性和较高的并行效率, 可以用于包含1000个原子左右的系统的电子结构和原子结构的研究以及分子动力学模拟计算.     

浸渍法制备的Pd-MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂及不同载体对地表O_3降解的影响(英文)

在γ-Al2O3载体上用等体积浸渍法浸渍Pd、MnOx活性组分,然后涂覆于堇青石基体上制备Pd-MnOx/γ-Al2O3整体式催化剂.分别用X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、低温N2吸附-脱附及X射线光电子能谱(XPS)对制备的催化剂进行表征.研究了Pd、MnOx浸渍顺序对催化剂活性、氧化还原性能及织构性质的影响.实验结果表明,Pd、MnOx共浸渍较分别浸渍制备的催化剂活性好,Pd和MnOx之间存在一定的协同作用.考察了不同载体如La-Al2O3、SiO2、γ-Al2O3和Zr-Al2O3对催化剂活性、氧化还原性能、织构性质及表面电子性能的影响.研究表明,以La-Al2O3或SiO2为载体的催化剂活性最好,即,14°C时O3转化率为82%,完全转化温度为36°C.γ-Al2O3载体次之,Zr-Al2O3载体较差.不同载体制备的催化剂中MnOx的氧化还原性能顺序为:PdMnOx/SiO2Pd-MnOx/La-Al2O3Pd-MnOx/γ-Al2O3Pd-MnOx/Zr-Al2O3.     

多元醇法合成具有不同长径比的棒状LiFePO_4/C材料(英文)

以三价铁盐为铁源,采用多元醇还原法在低温下制备出了具有不同长径比的棒状LiFePO4材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等手段分析了不同回流反应时间下制备出的前驱体和最终的LiFePO4/C样品.结果表明:回流反应时间对LiFePO4的形貌和特性有明显的影响.通过把回流反应时间从4 h延长至16 h,材料的形貌由不规则的短棒状颗粒变为规则的长棒状颗粒,且棒的直径明显变小.当回流反应时间为10 h时,样品复合了多种形貌,有利于电子的传输,在低倍率下具有优秀的性能,0.1C放电比容量为163 mAh g-1;当回流反应时间为16 h时,样品具有最大的长径比,有利于锂离子的扩散,在高倍率下具有良好的性能,1C、3C、5C、10C、20C倍率下放电比容量分别为135、125、118、110、98 mAh g-1,循环性能良好,几乎无衰减.