Pd_xNi/C催化剂增强机理的密度泛函理论研究

通过交替微波法制备了PdxNi/C(x=1～4)催化剂,并对其形貌、结构及电化学性能进行了表征.结果表明,通过在Pd中掺杂Ni原子,其对氧还原反应(ORR)的催化活性较纯Pd的高.同时采用密度泛函理论(DFT)计算了一系列简化的团簇模型.计算结果表明,随着Ni的加入,纳米颗粒的最高占据轨道(HOMO)与最低空轨道(LUMO)能级增加,且两能级间隙(HLG)减小.因此在ORR中,一方面由于LUMO被抬高,降低了电子亲和能,带负电的催化剂颗粒更易将电子传递给O2,另一方面由于HLG减小,电中性颗粒HOMO上的电子也容易失去.这两方面的作用使其对O2还原活性得以增强.Fukui指数结合DFT方法和Mulliken布居分析指出,表面的Pd原子为催化剂团簇的活性中心.     

(S)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-甲基丙氨酸衍生的手性咪唑啉酮催化剂合成新方法

以(S)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-甲基丙氨酸盐酸盐为原料,针对其合成咪唑啉酮催化剂过程中反应条件苛刻和反应时间长等问题,重新设计了一条合成路线,并考察了温度、原料摩尔比和反应时间等对合成收率的影响。新合成路线中,合成关键中间体(S)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-甲基丙氨酸甲酰胺7的反应时间由9 d缩短至7 h,不需剧毒的NaCN催化,收率达到98%。     

用脉冲光声技术测量吸收系数

建立了由YAG激光器和超声探测器组成的利用脉冲光声技术测量样品吸收系数的实验系统,通过对测量的光声信号的拟合,可以计算出样品的吸收系数.用染色的琼脂进行了实验验证,测量误差为-5.2%～4.8%.     

压力下氮化铝相转变及结构性质的第一性原理研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了AlN的六角纤锌矿结构(B4),岩盐矿结构(B1),过渡态中间相六方结构(Hexa)和过渡态中间相四方结构(Tetra),计算了AlN在不同压力下B4和B1结构和过渡态中间相六方结构和四方结构的焓值,计算发现B4和B1相的转变压力是17.27 GPa,低压区中间相六方结构稳定,高压区中间相四方结构更稳定,AlN的常见的B4结构是直接带隙结构,带隙宽度是4.095 eV,带隙宽度与外压力之间关系符合二次函数方程,与其它理论研究结果一致.     

基于不同频率成份衰减矫正的光声成像方法

根据超声衰减理论,研究了光声信号不同频率成份随距离的衰减差异,及其对光声图像重建的影响;提出了对光声信号不同频率成份进行衰减矫正的成像方法,此方法增强了光声信号的高频成份,突出了吸收体的边界变化和细微的结构特征,提高了成像系统分辨率,实验结果显示系统分辨率由0.3 mm提高到0.2 mm.实验所用的光源为YAG激光器,波长为1064 nm,重复频率为20 Hz,脉宽为6 ns,探测器为针状的PVDF膜水听器,接收面积的直径为1 mm.     

基于代数重建算法的有限角度扫描的光声成像

由于滤波反投影重建算法要求对成像区域进行全方位扫描以获取完全投影数据,它需要较长时间采集大量数据,使其在医学上的应用受到限制。研究了在有限角度下采用代数重建算法进行光声成像的方法,实验用的光源为YAG激光器,波长为1064nm,重复频率20Hz,脉宽为6ns,探测器为针状的磺化聚二氟乙烯(PVDF)膜水听器,接收面积的直径为1mm,从仿真和实验结果表明该方法适用于“非完备投影数据”的光声层析成像。从图像重建效果上与滤波反投影算法相比较,该成像算法提高了重建图像的分辨率和对比度。采用代数重建算法的有限角度的光声成像方法,对临床医学的无损伤检测,具有重要的意义。     

用于直线感应加速器光源焦斑测量的双锥厚针孔结构设计

研究设计双锥厚针孔结构体,利用小孔成像测量高能强流直线感应加速器光源的焦斑。建立数值计算模型,根据实际光源特性和实验布局条件,模拟光子穿过厚针孔结构的辐射成像过程,分析光源尺寸、分布和偏轴等对焦斑测量的影响。理论计算结果显示对光源物面的空间分辨率可达5 lp/mm。     

4 MeV闪光X光机轫致辐射靶设计

对4 MeV闪光X光机的轫致辐射靶参数进行了设计和模拟计算。利用蒙特卡罗程序,计算得到当轫致辐射靶的有效钽靶材厚度约为0.6 mm时,靶正前方1 m处产生的单脉冲X光的照射量值最大,可以达到约2.86×10－3 C/kg,满足4 MeV闪光X光机对其单脉冲X光的设计要求。对不同能量下的单脉冲电子束加载在轫致辐射靶上的能量沉积密度进行了计算和比较,分析研究了不同结构下的靶破坏,结果表明:轫致辐射靶采用叠靶结构的钽靶能够满足4 MeV闪光机的实验需求。     

谱域相位显微成像的相位解包裹

提出了一种应用于谱域相位显微成像的相位解包裹方法。利用傅里叶变换及合成波长相位计算方法分别得到具有较小噪声的包裹相位和具有较大噪声的解包裹相位,利用解包裹相位与包裹相位之差计算包裹相位的包裹次数,以此对具有较小噪声的包裹相位进行解包裹。该方法消除了现有方法引入的边界分段错误。建立了一种基于合成波长的谱域相位显微成像系统,使用压电位移台定量验证了该系统可以用于大梯度边界的相位解包裹,并进行了红细胞和倾斜镜面的相位成像。该系统在空气中的位移灵敏度为0.043 nm。