街道峡谷内污染物扩散的风洞试验与数值分析

街道峡谷是城市地区典型的建筑结构,研究在不同气象条件下汽车尾气等污染物在街道峡谷内流动扩散的规律是近年来研究的热点。本文利用CFD技术对街道峡谷内流动扩散的风洞试验应遵循的相似准则进行了研究,结果表明对所研究结构的建筑模型雷诺数(Re_H)大于临界值3×10~4之后,街道峡谷内流动结构不再发生改变,满足Re数无关性。在此基础上,满足模型与原型的密度弗劳德数(Fr_ρ相等,可以在最大程度上满足流动与扩散的相似条件。以Re数无关和Fr_ρ数相等两个相似条件构建的风洞试验的结果,作为原型数值计算的验证条件,两种研究方法的结果有很好的一致性。     

CLEAR与SIMPLE系列的三种算法的收敛性和健壮性比较

通过六个典型流动换热问题对CLEAR、SIMPLE、SIMPLEC和SIMPLER四种算法进行收敛性和健壮性比较.在相同的数值处理方法下,收敛所用CPU时间多少用来判断算法的收敛特性;能得到收敛解的时步倍率范围大小用来比较算法的健壮性.比较结果表明,对于开口系统SIMPLEC算法综合效果较好,而闭口系统CLEAR算法综合占优.     

燃料电池阴极扩散层扩散特性研究

本文采用粗粒化分子动力学方法研究了燃料电池阴极扩散层的扩散特性。采用全原子方法的计算结果校验了粗粒化方法的准确性,并提出了一种定量校正方案。分析了碳纳米管气体扩散层中气体和水的扩散特性,其中气体和水的扩散存在各向异性,气体和水两者在碳纳米管中轴向的扩散系数均较低,且气体和水的轴向扩散系数也随着该分子比例的降低而进一步降低;对带缺陷气体扩散层的研究表明气体扩散层中缺陷的形态对其扩散性能有显著的影响。     

分子催化剂催化水氧化过程及其O–O成键机理

随着化石燃料的不断消耗和生存环境的日益恶化,可再生、清洁且环境友好的新能源逐渐受到广泛关注与利用.太阳能作为一种洁净的可再生能源,在自然界中,植物可以通过光合作用将太阳能转换成化学能.在该过程中,水分子在光系统II中被氧化而释放出氧气,伴随生成的质子和电子进一步将二氧化碳转化为蕴含生物质能的碳水化合物.在光系统II中,叶绿素P680被光照激发生成阳离子自由基P680^·+,其具有很强的氧化能力,可以从附近的析氧中心中夺取电子.析氧中心通过这一过程失去4个电子,可以将两分子水氧化生成一分子氧气和4个质子.作为水裂解的半反应之一,水氧化在热力学方面需要很多能量来断裂4个O-H键(ΔE=1.23 V vs.NHE),在动力学方面涉及4个氢原子与2个氧原子的重组以及氧气的释放,因而水氧化析氧是一个非常缓慢的过程,如何高效稳定地催化水氧化一直是人们研究的热点和难点.研究发现,自然界中存在的析氧中心为Mn₄CaO(x)的钙锰簇合物,在水氧化过程中生成的Mn=O物种可以被游离的水分子亲核进攻形成O-O键,也可以与桥连μ-O(H)反应生成O-O键.通过对析氧中心持续的研究,在过去几十年中设计合成了一系列具有水氧化催化活性的基于金属配合物的分子催化剂.分子催化剂催化水氧化一般主要分为金属-氧物种的演化过程以及O-O成键过程.通常,金属-氧物种可以通过失电子或质子耦合的失电子过程逐步生成高价态的金属-氧物种,其引发的O-O成键过程通常是水氧化催化循环的决速步骤.基于之前的研究成果,目前主要报道了五种不同的O-O成键机理:(1)水亲核进攻金属-氧物种的WNA机理,(2)金属-氧自由基耦合的I2M机理,(3)金属-羟基自由基耦合的HC机理,(4)分子内进攻桥连氧的IOC机理以及(5)氧化还原异构的RI机理.本文综述了过去几十年水氧化分子催化剂的发展,总结了贵金属钌和铱配合物到第一过渡金属锰、铁、钴、镍和铜配合物催化水氧化过程中金属-氧物种的生成与演化,重点阐述了引发O-O成键过程的高价态金属-氧物种的种类及其不同的O-O成键机理.重点总结了O-O成键中WNA机理与I2M机理的异同,并阐述了催化剂设计对WNA与I2M机理选择性的影响.通过对金属-氧物种种类和O-O成键机理的总结,将有助于进一步设计合成高效稳定的水氧化分子催化剂.     

基于喹啉衍生物的汞离子选择性荧光传感分子的合成与应用

合成一种新型开-关(ON-OFF)型汞离子荧光传感分子triquinolin-8-yl benzene-1,3,5-tri-carboxylate（TQBTC）。 采用FT-IR、元素分析、¹H NMR测试技术对其结构进行了表征。 在对其荧光性质的研究中发现,TQBTC的乙腈-水溶液在253.0 nm波长辐射激发下于616.0 nm处发射强荧光,且对汞离子络合有较好的选择性。 TQBTC与Hg(Ⅱ)可形成1∶3型络合物,同时使荧光线性猝灭,TQBTC可作为Hg(Ⅱ)的荧光传感分子。 建立了一种测定Hg(Ⅱ)的灵敏分析方法。 Hg(Ⅱ)浓度在0~30 μmol/L的范围内与TQBTC的荧光猝灭呈线性关系,方法检出限为0.838 μmol/L。 方法应用于实际样品中Hg(Ⅱ)的检测,获得满意结果。     

单核第一过渡周期金属水氧化催化剂（英文）

由于传统化石能源的不可再生性,其储量日益减少.同时,传统化石能源的使用对环境产生了巨大影响,给人类社会带来了一系列问题,包括温室效应、酸雨等.因此,进入二十一世纪以后,人类面临着日益严峻的能源危机和环境问题,寻找清洁、高效的替代能源已经迫在眉睫.太阳能被认为是一种洁净的可再生能源.自然界通过光合作用将太阳能转化为化学能,在这一过程中,水被氧化产生氧气,同时释放出的电子和质子通过和二氧化碳作用生成碳水化合物.为了模拟这一过程,人工光合作用可以直接将电子和质子结合形成氢气.由此生成的氢气也被认为是洁净的可再生能源,因为在其燃烧过程中只产生水.因此,通过光致水分解析氢析氧的人工光合作用受到了越来越广泛的重视.水分解可以分为两个独立的半反应,即水的氧化析氧和水的还原析氢.水的氧化无论在热力学还是动力学方面,都存在着非常大的阻碍.在热力学上,两分子的水氧化生成一分子氧气需要提供很多能量(ΔE=1.23 V vs NHE).在动力学上,由于涉及到四个氢原子和两个氧原子的重组,并且涉及到氧氧键形成并释放出一分子氧气,因此水氧化是一个非常缓慢的过程.在自然界,水的氧化主要发生在光合作用中,在绿色植物的叶绿体中完成.通过对光合作用的研究,科学家们发现氧气的产生由光系统Ⅱ(PSII)中的释氧中心来完成.释氧中心是一个钙锰簇合物,由四个锰和一个钙组成(Mn_4CaO_x).自然界水分解产生氧气的过程给了我们很大启示,对设计和研究高效稳定的水氧化催化剂具有一定的指导意义.目前水氧化催化剂主要有两大类.第一类是基于材料的水氧化催化剂.该类催化剂的催化效率高,过电势小,但是对水氧化催化过程的机理缺乏深入研究.第二类是基于金属配合物的分子催化剂.相比基于材料的催化剂,分子催化剂具有以下特点:(1)分子催化剂的结构可以通过实验手段表征清楚;(2)可以结合光谱对水氧化的机理进行深入研究,可以对催化过程中间体进行表征;(3)催化剂的结构可以从分子水平上进行修饰,因此可以更好地研究催化效率与结构之间的关系,为设计高效、稳定的催化剂提供必要信息;(4)比较容易组装成分子器件从而应用到实际的水氧化装置中;(5)通过实验与理论的结合,对氧氧成键提出新的认识与理解.近几年来,一些单核的金属配合物逐渐被发现可以高效、稳定地催化水氧化.研究表明,一些基于钌和铱的催化剂具有良好的催化活性,但由于金属钌和铱储量少、价格昂贵等因素,限制了该类催化剂的大量使用.由于第一过渡系金属元素具有储量丰富、安全无毒、廉价易得等优势,第一过渡周期金属化合物逐渐成为科学家们研究的热点.近几年来,基于第一过渡系金属的水氧化催化剂已经有大量报道.本文主要总结了近几年来基于第一过渡系金属的单核水氧化分子催化剂.通过对催化机理进行深入的讨论,特别是对氧氧成键的总结,本文将对设计合成结构新颖、具有高催化效率和良好稳定性的水氧化分子催化剂提供理论依据.     

稀土对UV-B辐射伤害植物的影响: Ⅱ. Ce对UV-B胁迫下油菜幼苗保护酶系统影响

水培法研究了Ce对紫外辐射(UV-B, 280～320 nm)胁迫下油菜幼苗膜保护酶的影响. 实验表明, UV-B辐射(T1/0.15 W·m-2和T2/0.35 W·m-2)胁迫下, 油菜幼苗叶绿素含量减少, 质膜透性增大, SOD, CAT与POD酶活随时间进程先升后降(T1), 高剂量(T2)下POD持续升高, 3者响应UV-B辐射胁迫的敏感序列是SOD＞CAT＞POD. Ce对3种保护酶的调控作用, 减轻了UV-B辐射对其功能的损伤, 增强了保护酶清除自由基能力, 维持了质膜正常透性, 且对低剂量(T1)的防护效果优于高剂量(T2). 从而在防御系统层面实现了Ce对UV-B辐射伤害油菜幼苗的防护效应.     

小管径空调冷凝器数值模拟及流路设计

本文基于传热单元数法,建立了空调冷凝器的稳态分布参数模型.运用该模型,以大管径(φ7 mm)空调冷凝器性能为基准,进行小管径(φ5 mm)空调冷凝器流路设计.研究表明通过增加并联支路数目,适当缩短各支路长度等手段,可以使小管径冷凝器管内制冷剂压降增加过大的问题得到有效控制,在实现小管径冷凝器性能接近大管径冷凝器的同时,铜耗量可大大降低.