利用局域光效应增强全光谱光催化的ZnO/PVDF反蛋白石结构薄膜

随着环境污染与能源危机的问题日益严重,利用清洁能源太阳能的光催化技术得到了研究者的广泛关注.然而,半导体光催化剂的带隙严重限制了其利用整个太阳光谱的能力.尽管通过能带工程、上转换等技术,已经有部分可见光可以被利用,但其本身的效率却并不高.太阳光谱中的近红外光有着显著的光热效应,可提高光催化反应的温度,促进光生载流子的分离,进而提升光催化的效果.光子晶体是一种周期性结构,通过调节其折射率以及孔径大小,可以对不同波段的光实现增强吸收或反射的效果.人们已制备了二氧化钛的反蛋白石结构用于光催化降解污染物,其光催化效率明显提高.但是,通过利用反蛋白石结构光子晶体增强近红外光的吸收,进而实现全光谱利用的光热协同催化目前还未有报道.本文以二氧化硅单分散微球为模板,制备了以苯胺黑-聚偏氟乙烯为基底、氧化锌为光催化剂的反蛋白石结构光子晶体薄膜,采用扫描电镜、XRD和XPS等技术表征了薄膜的结构,并通过透射光谱与镜面反射光谱验证了苯胺黑的加入可增强全光谱的利用率.结果发现,当苯胺黑掺量为0.5%时,微反应器中的薄膜温度在60 min内上升了13.6℃,而空气中的薄膜温度在2 min内升了24.5℃,表明苯胺黑在近红外光生热中起着重要作用.对比普通薄膜,Z0.5A-369在微反应器与空气中的温度分别提升了14.7和26.8℃,证实了光子晶体对于光谱吸收的增强效应.就光催化性能来看,Z0.5A-369比普通薄膜的效率提高了1.63倍,而微反应器也比普通反应器提升了5.85倍.可见,薄膜和反应器的设计实现了协同催化.光热协同光催化发现,利用近红外光的光热效应来提高光催化反应过程中的温度可有效促进光催化反应,是一种高效利用太阳光谱的方法.光子晶体因其多孔结构、高比表面积、限光效应和慢光效应而增强了对光的吸收,进一步提高了光催化效率.另外,微反应器通过其局域的热效应和缩短的传质路径有效地增加了反应速率.     

不同醇水比对β-NaYF4：Yb3+，Er3+晶相的影响

采用水热法制备不同醇水比的NaYF₄：20%Yb³⁺,2%Er³⁺晶体,通过XRD、FE-SEM、TEM、PL测试手段对合成样品进行表征和分析。样品的FE-SEM图结果表明,随着醇水比的增大,颗粒尺寸越来越小,最小可达纳米级。通过XRD测试表明,醇水比对样品的晶相亦有影响,当醇水比为30/10 mL时,产物中开始出现α-NaYF₄晶相。验证了形成机理的正确性并得到一条相转变反应时间与醇水比关系的模拟曲线图。TEM图显示样品属于多晶,且结晶性能良好。在980 nm近红外光激发下,β-NaYF₄：20%Yb³⁺,2%Er³⁺上转换晶体发出绿光和红光。     

透明β-NaYF4：Yb,Tm/PMMA 纳米复合材料的制备及其光学性能

采用高温溶剂热法制备了一系列不同Yb³⁺掺杂浓度的上转换发光纳米粒子β-NaYF₄：Yb,Tm和核壳结构的β-NaYF₄：Yb,Tm@β-NaYF₄：Yb纳米粒子。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、光致发光（PL）谱对材料的物相结构、形貌特征和发光性质进行了表征和研究,并特别研究了温度对材料发光性能的影响。结果表明：保持Tm³⁺浓度不变,随着Yb³⁺掺杂浓度的增加,β-NaYF₄：Yb,Tm的发光强度先增大后减小。当Yb³⁺掺杂摩尔分数为30%时,474 nm和645 nm处的发光强度达到最大值;当Yb³⁺掺杂摩尔分数为50%时,450 nm和692 nm处的发光强度达到最大值。在β-NaYF₄：Yb（30%）,Tm上包裹一层β-NaYF₄：Yb壳层后,其发光显著增强,随壳层Yb³⁺摩尔分数的增加,发光强度也是先增大后减小。当壳层Yb³⁺摩尔分数为10%时,核壳结构纳米粒子的发光强度达到最大值;当壳层Yb³⁺摩尔分数达到40%时,核壳结构纳米粒子的发光强度已经低于未包裹时。将样品进行热处理后,荧光增强。样品的发光强度随环境温度的升高,红光变弱,蓝光增强。采用原位聚合法将β-NaYF₄：Yb,Tm纳米粒子与PMMA制成复合材料后,仍能保持较好的透明度和发光强度。     

流动数值模拟中一种并行自适应有限元算法

给出了一种流动数值模拟中的基于误差估算的并行网格自适应有限元算法.首先,以初网格上获得的当地事后误差估算值为权,应用递归谱对剖分方法划分初网格,使各子域上总体误差近似相等,以解决负载平衡问题.然后以误差值为判据对各子域内网格进行独立的自适应处理.最后应用基于粘接元的区域分裂法在非匹配的网格上求解N-S方程.区域分裂情形下N-S方程有限元解的误差估算则是广义Stokes问题误差估算方法的推广.为验证方法的可靠性,给出了不可压流经典算例的数值结果.     

聚偏二氟乙烯/(Y0.97Eu0.03)2O3稀土氧化物纳米复合材料制备、形貌及发光性能

借助超声技术采用一种简便易行的共沉淀方法制备出聚偏二氟乙烯(PVDF) /钇铕稀土氧化物((Y0.97Eu0.03)2O3)纳米粒子发光纳米复合材料。复合材料的断面形貌和(Y0.97Eu0.03)2O3纳米粒子在PVDF基体中的分散状态通过扫描电子显微镜(SEM)进行了研究,其发光性质通过荧光光谱进行表征。SEM结果表明:当(Y0.97Eu0.03)2O3纳米粒子添加量在1% ～5%时,(Y0.97Eu0.03)2O3纳米粒子在PVDF基体中形成尺寸在50 nm～2μm的团聚体,其尺寸随(Y0.97Eu0.03)2O3添加量增加而增大;当(Y0.97Eu0.03)2O3添加量小于1%时, (Y0.97Eu0.03)2O3纳米粒子在PVDF基体中实现了较好分散。发光光谱结果表明制备的纳米复合材料具有明显的红光发射特征,对应于(Y0.97Eu0.03)2O3纳米粒子的本征发射。制备的高分子发光纳米复合材料将来有望在光学材料中获得应用。     

Sheet Plasma Produced by Hollow Cathode Discharge

A sheet plasma is produced by a hollow cathode discharge under an axial magnetic field. The plasma is about40cm in length, 4cm in width and 1 cm in thickness. The electron density is about 10^8cm^-3. The hollow cathodeis made to be shallow with a large opening, which is different from the ordinary deep hollow cathode. A Langmuirprobe is used to detect the plasma. The electron density and the spatial distribution of the plasma change whenvoltage, pressure and the magnetic field vary. A peak and a data fluctuation at about 200 G-300 G are observedin the variation of electron density (or thickness of the sheet plasma) with the magnetic field. Our work will behelpful in characterizing the sheet plasma and will make the production of dense sheet plasma more controllable.     

充氢镍箔放氢过程的XRD与EXAFS研究

本文通过带有EXAFS附件的X射线衍射仪在实验室用XRD和EXAFS两种方法完成了对充氢镍箔放氢过程的研究,测定了放氢过程中样品中NiH相含量随释氢时间的变化,XRD和EXAFS的结果是一致的,均呈指数规律下降。实验还确定了NiH相中镍和氢的原子比,说明了氢在点阵中的位置,证明实验室EXAFS装置适合这类问题的研究。 关键词：     

高浓度氩气稀释对C2H2-2.5O2气体直接起爆临界能量影响的实验研究

 采用高压电点火进行直接起爆,通过放电过程中电流的输出信号确定起爆能量,实验测定了C₂H₂-2.5O₂气体和加入摩尔浓度为70%氩气的C₂H₂-2.5O₂混合气体直接起爆的临界起爆能量,研究了高浓度氩气稀释对C₂H₂-2.5O₂混合物临界起爆能量的影响。实验测得的混合物临界起爆能量实验值与Lee等人的表面积能量理论值基本吻合。研究表明：C₂H₂-2.5O₂气体和加入摩尔浓度为70%氩气的C₂H₂-2.5O₂混合气体的临界起爆能量均依赖于初始压力,并呈反相关指数关系;在相同实验条件下,高浓度氩气稀释极大提高了混合气体直接起爆的临界起爆能量。分析认为,由于临界起爆能量正比于诱导区长度的3次方,因此在相同初始压力下,高浓度氩气的稀释增加了C₂H₂-2.5O₂混合气体爆轰诱导区长度,并最终导致其临界起爆能量的显著上升。     

碳化硼陶瓷复合靶板抗侵彻性能实验研究

为研究碳化硼陶瓷的抗侵彻性能,开展了?12.7 mm钢球侵彻碳化硼陶瓷及复合靶板、12.7 mm长杆弹侵彻超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)约束碳化硼陶瓷复合靶板实验,讨论了碳化硼陶瓷的破坏模式,研究了约束方式对碳化硼陶瓷抗侵彻性能的影响。结果表明:在钛合金/UHMWPE背板约束作用下,弹丸与陶瓷的相互作用时间更长,产生更细的陶瓷粉末,大尺寸碎片含量减少,吸收的能量更多,陶瓷的抗侵彻性能进一步提高;背板在弹体和陶瓷锥的共同冲击下,造成钛合金的花瓣形卷边破坏,UHMWPE层合板伴随着较大范围的层间分层,形成"X"形隆起现象;采用纤维约束陶瓷,使碳化硼陶瓷板在子弹侵彻时能够保持完整,增强了对弹体的磨蚀作用,提高了抗弹性能,具有一定的抗多次打击能力。通过分析碳化硼陶瓷复合装甲的抗侵彻机理,为今后复合装甲的优化设计提供了参考依据。     

Highly efficient reduced graphene oxide mode-locked Nd:GGG laser

We report, for the first time to our knowledge, a diode-end-pumped passively mode-locked(ML) Nd-doped gadolinium gallium garnet laser based on a chemically reduced graphene oxide(RGO) saturable absorber mirror. The ML laser gives a pulse duration of 15.1 ps under the maximum average output power of 1.44 W, corresponding to a slope efficiency of 21.1%. The single-pulse energy and peak power are 21.6 n J and 1.43 k W, respectively. The results indicate that our RGO saturable absorber has promising prospects for applications in high-power and high-efficiency ultrafast lasers.