从废水到新能源:光催化燃料电池的优化与应用

随着经济的飞速发展,社会对能源的需求日益扩大,对工业废水的无害化处理也提出了更高的要求。光催化燃料电池 (photocatalytic fuel cell, PFC) 在燃料电池中引入半导体光催化材料作为电极,实现了有机污染物高效降解和同步对外产电的双重功能,在废水无害化与资源化利用方面具有潜在的应用价值。半导体光催化电极是PFC系统高效运行的核心组件,增强其可见光响应和光生载流子分离是提高PFC性能的关键策略。反应器结构设计和运行参数优化也有利于改善PFC性能。本文从PFC基本原理和应用入手,综述了PFC在环境污染物资源化处理中的研究进展,并详细阐述了提高PFC的污染控制性能和产电效率的优化手段,为进一步设计高效稳定的PFC系统并实现其在水污染控制和清洁能源生产中的应用提供理论指导。     

静止轨道星载差分吸收光谱仪CCD成像系统设计

静止轨道卫星差分吸收光谱仪采用摆扫成像方式对大气进行探测,针对其工作时CCD成像系统信噪比大于1 000、高速探测模式下探测周期小于10min、高分辨率模式下探测周期小于1h的要求,进行CCD成像系统设计.选取CCD47-20作为探测器,设计成像电路实现光谱图像信号的采集和上传.分析了帧叠加和像元合并对时间、空间分辨率的影响.结合帧转移CCD的特点设计了每个位置最后一帧读出时摆镜转动的成像方式,并合理设置了帧叠加数和像元合并数,达到优化成像周期的目的.1s曝光时间条件下,该CCD成像系统的高速、高分辨率模式探测周期分别为515s和3 315s,图像信噪比均大于1 000,污染物观测实验中未出现失帧或重复的现象.该CCD成像系统方案满足静止轨道星载差分吸收光谱仪的探测需求,为静止轨道环境监测仪器设计提供参考.     

Boundedness of semilinear Duffing equations at resonance in a critical situation

In this paper, we propose a sufficient and necessary condition for the boundedness of all the solutions for the equation $\ddot{x}+n^{2}x+g(x)=p(t)$ with the critical situation that $|{\int }_0^{2\pi }p(t)e^{?int}dt|=2|g(+\infty )?g(?\infty )|$ on g and p, where $n\in {\mathbb{N}}^{+}$, $p(t)$ is periodic and $g(x)$ is bounded.     

QEPAS系统中石英音叉模态仿真计算与研究

对石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)系统中常用的石英音叉进行了有限元模态计算，获得石英音叉前6阶振型与模态频率，认知了第4阶对称摆动振型为有效振动，利用单因素法分析了石英音叉的音臂长度l₁、音臂宽度w₁、音臂厚度t、音臂切角θ、音臂圆孔直径d及音臂圆孔高度h对低阶有效共振频率(Fre)的影响，敏感度依次为： l₁> w₁>d>θ>t>h，考虑实际设计情形，筛选出了l₁，w₁，d与h四个石英音叉设计变量，采用Box-Behnken实验设计方案与RSM(response surface methodology)方法，以Fre为函数目标，建立l₁，w₁，d与h的二次回归响应面模型，得到了参数之间的交互作用，利用Design-Expert软件对响应面模型进行设计参数反求，结果表明，在15 000 Hz≤Fre≤25 000 Hz计算区域内误差较小，基本满足QEPAS系统的计算需求，所提出的研究与设计方法具有一定通用性，可为QEPAS系统中石英音叉结构参数设计提供参考。     

Water-induced formation of an alkali-ion dimer in cryptomelane nanorods

Tunneled metal oxides such as α-Mn₈O₁₆ (hollandite) have proven to be compelling candidates for charge-storage materials in high-density batteries. In particular, the tunnels can support one-dimensional chains of K⁺ ions (which act as structure-stabilizing dopants) and H₂O molecules, as these chains are favored by strong H-bonds and electrostatic interactions. In this work, we examine the role of water molecules in enhancing the stability of K⁺-doped α-Mn₈O₁₆ (cryptomelane). The combined experimental and theoretical analyses show that for high enough concentrations of water and tunnel-ions, H₂O displaces K⁺ ions from their natural binding sites. This displacement becomes energetically favorable due to the formation of K²⁺ dimers, thereby modifying the stoichiometric charge of the system. These findings have potentially significant technological implications for the consideration of cryptomelane as a Li⁺/Na⁺ battery electrode. Our work establishes the functional role of water in altering the energetics and structural properties of cryptomelane, an observation that has frequently been overlooked in previous studies.

Water displaces potassium ions and initiates the formation of a homonuclear dimer ion (K²⁺) in the tunnels of hollandite.     

Numerical Evaluation of a Two-Loop Diagram in the Cutoff Regularization

The sunset diagram of λφ4 theory is evaluated numerically in cutoff scheme and a nonzero finite term(in accordance with dimensional regularization (DR) result) is found in contrast to published calculations. This findingdramatically reduces the critical couplings for symmetry breaking in the two-loop effective potential discussed in ourprevious work.     

钙钛矿型Sr_（1－x）Bi_xFeO_（3－y）系列物的结构、电性及铁氧化态研究

在１１００℃制备了钙钛矿型非计量系列物Ｓｒ_（１－ｘ）Ｂｉ_ｘＦｅＯ_（３－ｙ），与文献相比，明显具有温度低、时间短、能耗少的特点。用化学分析方法测得其化学式及Ｆｅ离子的平均价态，用ＸＲＤ、交流阻抗、ＩＲ、Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱等方法研究了其结构与性质，该类化合物具有Ｐｍ３ｍ对称性和半导体性质，铁离子会产生电荷歧化现象。     

胆绿素及其铜配合物的表面增强拉曼光谱研究

本文研究了胆绿素的表面增强拉曼光谱。结果表明，在溶液酸度不同时，拉曼光谱特征频率的变化表现出胆绿素的质子化。铜离子与胆绿素的相互作用实验结果说明金属铜离子可与胆绿素生成金属配合物。     

应力对M-Z型InP/InGaAsP-EAM偏振

采用Agilent 81910A光子全参量测试仪,首次实验研究了InP/In1－xGaxAs1－yPy-MQW（Multiple-Quantum-Well,MQW）材料与衬底间因应力而产生的M-Z型光调制器的PDL影响以及由此引起的由差分群时延(Differential Group Delay,DGD)表征的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD).研究结果表明,半导体MQW光调制器的PDL与DGD是一致的.因此在半导体光器件的制作过程中,应尽可能地减小衬底与波导芯层之间的因残存应力的存在造成对光器件的高速性能的不利影响.