物理语言表征问题的教学要素分析

物理语言表征问题的基本形式为文字叙述、 数学公式表达、 图形图像表示. 探析了物理语言表征问题教 学的4个构成要素( 提出问题、 表征问题、 解决问题、 评价反思)及其教学模式, 阐释了教学要素的特点, 分析了教学 要素的操作要点     

额外电子受体功能化的C216基敏化剂光伏性能理论研究

通过向C216染料中插入额外电子受体的分子设计策略,设计了5个具有D-A-π-A结构的新染料,利用密度泛函理论计算和Marcus电荷传输模型研究了其结构、电子、光学及光伏性质．结果表明,插入额外电子受体可以稳定LUMO能级、缩小HOMO-LUMO能隙及显著红移染料的光吸收峰．基于对电子注入/复合速率和效率的估算,预测C216染料在标准光辐射下(100mW·cm^-2)的光电转换效率(PCE)约为7.85%,与实验测量值7.70%非常接近,证明本文所用计算方案是可靠的．采用同一方案,预测所设计染料A4/A5的PCE值高达14.29%/15.47%,约为C216的1.82/1.97倍,说明染料A4和A5是潜在的高性能染料候选物,值得进一步实验研究．     

氧原子吸附调控蓝磷/石墨烯异质结构的肖特基势垒

控制纳米电子器件的p型传输仍然是降低肖特基势垒的主要挑战。为了解决这个问题,采用半经验色散校正方案的第一性原理,系统研究了不同浓度的O原子吸附掺杂对蓝磷/石墨烯异质结构层间相互作用和电子性质的影响。结果表明,异质结界面内的O原子吸附可以增强界面结合。并通过改变界面内O原子吸附浓度来调节p型肖特基势垒的高度。进一步发现,通过增加界面内O原子的吸附浓度,可以降低p型肖特基势垒的高度,从而实现高效的电荷转移。最后,界面电荷的重新分布会导致费米能级的移动,而费米能级决定了肖特基势垒的高度。     

甲氧苄啶的合成

丙烯腈与苯胺经ZnCl2/AcOH体系催化加成得β-苯胺丙腈(2);2与3,4,5-三甲氧基苯甲醛在叔丁醇钾存在下缩合制得β-苯胺基-α-3,4,5-三甲氧基苯基丙烯腈(3);3在甲醇钠甲醇溶液中与硝酸胍环化合成了甲氧苄啶(TMP),总收率77.1%.3和TMP的结构经1H NMR和EI-MS表征.     

二维单层MoSi2X4 (X=N,P, As)的电子结构及光学性质研究

采用平面波超软赝势方法研究了二维单层MoSi₂X₄ (X=N, P, As)的稳定性、电子结构和光学性质. 研究结果显示, 基于单层MoSi₂N₄的两种同分异构体M1和M2所构建的六种晶体结构具有较好的动力学稳定性. 通过能带和有效质量的计算, 单层MoSi₂N₄在MoSi₂X₄ (X=N, P, As)六种晶体结构中显示出最宽的间接带隙和最高的载流子迁移率. 随后带边电位的计算结果表明, 单层MoSi₂N₄带边势分别为M1: –0.368、1.416 V, M2: –0.227、1.837 V, 其结果相较于MoSi₂P₄和MoSi₂As₄导带边电位更负, 价带边电位更正, 是六种晶体结构中最适合用作光催化剂的材料. 同时, 光吸收谱的计算结果显示, 单层MoSi₂N₄的光学吸收表现出明显的各向异性, 在可见光和紫外光波段内具有较强的光吸收能力, 说明其在可见光催化领域有着潜在的应用前景. 这些结果为进一步深入研究二维单层MoSi₂N₄在光催化水解领域的应用提供了理论指导.     

部分氧化碳化硅提高钯催化氧还原反应性能

燃料电池具有能量转换效率高的优点,是能量转换与储存的高效器件之一.目前,燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学缓慢,并且催化ORR大量使用铂碳(Pt/C)催化剂,由于Pt储量少,价格高,载体碳材料易发生碳蚀导致催化剂稳定性降低,限制了其进一步商业化应用.钯(Pd)与Pt为同族元素,具有相似的电子结构和化学性质,其储量是Pt的50倍,同时,Pd具有良好的抗甲醇毒性和抗一氧化碳毒性,因此,被视为燃料电池中阴极Pt催化剂的潜在替代品.但商用Pd/C催化剂的ORR活性较Pt/C差,因此,大量的研究工作集中在提高Pd基ORR催化剂的活性方面:将Pd与具有3d轨道的金属形成合金或将Pd负载到不同的载体上.通过选择合适的载体影响Pd的电子结构,从而提高催化剂活性和稳定性,是一种较简单的、有利于规模化生产Pd基ORR催化剂的方法.碳化硅(SiC)具有良好的电化学稳定性、热稳定性、机械强度和较强的供电子能力,可被用作ORR的金属催化剂载体.然而,由于金属与SiC作用较弱,需要制备特殊形貌的SiC或将SiC表面改性;通常,这些SiC基载体的制备过程复杂并且成本高.而在有氧条件下制备、保存或使用SiC时,其表面不可避免地被氧化,这种在温和条件下生成的表面具有含氧官能团的SiC,由于制备过程简便,可以大规模生产,且与金属有强的相互作用,是一种很有前景的ORR的Pd基催化剂载体.对于用于替代Pt基催化剂的负载型Pd基ORR催化剂的开发和大规模制造来说,对载体表面改性的深入了解是一个重要并且具有挑战性的课题.目前尚未发现关于SiC表面的含氧基团对ORR性能影响的报道.因此,详细考察SiC载体上含氧基团在ORR中的作用对于理解、设计和开发具有优异ORR性能的SiC负载催化剂至关重要.本文采用沉积沉淀法在表面部分氧化的碳化硅(O-SiC)均匀负载了平均直径为5.2 nm的Pd纳米颗粒.与20 wt%商业Pt/C相比,制备的2.5 wt%Pd/O-SiC催化剂显示出较好的ORR活性(半波电位正向移动10 mV),较好的稳定性(10 h后,电流密度损失3.5%vs.34.9%),和较高的抗甲醇毒性.结构表征及密度泛函理论(DFT)计算结果表明,与Pd/C相比,Pd/O-SiC具有优异的ORR性能主要是由于O-SiC载体对Pd纳米颗粒具有电子调控作用,使Pd带负电.富电子Pd增强了ORR关键中间体OOH的吸附,降低了反应的吉布斯自由能,从而提高了ORR活性.另外,O-SiC载体对Pd纳米颗粒具有大的结合能和较好的SiC稳定性,增强了Pd/O-SiC催化剂的抗甲醇毒性及稳定性.DFT计算结果表明,SiC表面部分氧化后,仍保持对Pd的较高结合能,同时大幅增强了催化剂对中间体的吸附,降低了ORR关键电化学步骤吉布斯自由能,从而提高了氧还原性能.因此,本工作明确了SiC表面氧化的作用,同时提供了一种简易大规模制备高效负载型铂基替代ORR催化剂的策略.     

原子转移自由基聚合法制备强阴离子交换色谱填料及其在蛋白质分离中的应用

在大孔硅胶表面引入原子转移自由基聚合的引发基团,通过该技术将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵聚合于硅胶表面,制得了强阴离子交换色谱填料.详细考察了该填料对标准蛋白质的分离性能及流动相pH、流速、有机溶剂对蛋白质保留的影响.实验结果表明,在流速为0.75 mL/min时,采用线性梯度洗脱,20 min内可快速分离不同体系的三种标准蛋白;并将该填料用于鸡蛋中卵清蛋白的快速分离纯化,取得了很好的效果.     

同步扫描荧光光谱对水体四种重金属离子毒性的研究

采用三维荧光光谱和Δλ=20nm同步扫描荧光光谱技术研究Hg2+,Cd2+,Cu2+,Zn2+胁迫作用下蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)荧光光谱的变化情况,两种光谱技术得到了较为一致的结论:即胁迫作用96h后,蛋白核小球藻荧光中心处的荧光值显著降低,四种重金属离子对藻细胞光合系统的叶绿素a和叶绿素b造成了严重的破坏。进一步分析四种重金属离子浓度与由同步扫描荧光光谱得到的藻荧光猝灭效率I0/I的相关性可知:重金属离子的毒性与荧光猝灭效率I0/I呈正相关关系,均随重金属离子浓度和胁迫时间的增加而增强。对某一种重金属而言,同步扫描荧光光谱可实现藻细胞对该重金属毒性的评价。与三维荧光光谱相比,同步扫描荧光光谱具有耗时少、对特定荧光中心选择性高等优点,是研究水体有毒污染物毒性的有利工具。     

基于半导体制冷器的CPU散热研究

针对目前计算机日益增多的CPU热故障、常规风冷散热法已接近极限的问题,研究了把半导体制冷器用于CPU芯片散热的一种实用方法,提出了防止CPU结露的具体措施,并对半导体制冷器的冷量控制进行了设计。实际运行和调试证明本方案是一种提高CPU散热能力的实用、有效、可行的办法。     

火焰原子吸收法测定树头发的微量元素

使用灰化法处理样品,火焰原子吸收光谱法测定了药用真菌树头发中的Zn、Se、Fe、Cu、Ag、Cd的含量。结果表明,除Cd未检出外,树头发中的微量元素含量Zn、Se、Fe、Cu、Ag分别为12．835、2．376、35．256、1．029、0．078μg／g,各元素含量由高到低顺序为：Fe、Zn、Se、Cu、Ag,加标回收率为96．3％-106．7％。