钴基费托合成催化剂的表界面性质调控

合成气经费托合成(Fischer-Tropsch synthesis,FTs)转化为燃料和高附加值化学品是解决煤炭等资源清洁利用问题的重要途径,是现代煤化工的重要组成部分,对于降低石油进口依赖度,保证国家能源战略安全具有重要意义。钴基催化剂因活性高、链增长活性强、CO₂选择性低、寿命长等而成为目前研究最为广泛的FTs催化剂之一。如何通过调控表界面性质来打破还原度和分散度的依赖关系,提高催化剂的反应活性以及一定碳链范围内的产物选择性依然是高效钴基FTs催化剂开发面临的重要挑战。本文分别从结构敏感性(尺寸和晶面效应)、金属-载体间相互作用和限域效应三个方面阐述钴基FTs催化剂表界面性质调控策略的最新研究进展,以期为钴基FTs催化剂微观结构设计及反应性能调控提供理论依据。     

GdNbO_4∶Er~(3+)/Yb~(3+)荧光粉的上转换发光与温度特性

采用传统高温固相法制备了GdNbO_4∶10%Yb~(3+),x%Er~(3+)荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行了分析,结果表明所得的样品为纯相。在980nm光纤激光器激发下,测量了样品的上转换发射光谱,实验发现样品发生了浓度猝灭。利用荧光强度比(FIR)方法研究了GdNbO_4∶Yb~(3+)/Er~(3+)荧光粉的温度传感特性,结果表明灵敏度随温度的升高先增大后减小。建立了Er~(3+)的两个绿色发射能级的温度猝灭物理模型并用其成功解释了样品的绿色上转换发光温度猝灭现象。     

应用ABEEMσπ极化力场对Zn2+水溶液配位微结构和水交换反应进行分子动力学模拟研究

应用ABEEMσπ极化力场,对Zn²⁺水溶液体系进行分子动力学模拟,探讨Zn²⁺的配位微结构和配体水交换反应。水分子模型采用ABEEM-7P精细水模型。模拟后对体系结构、电荷及动力学性质进行细致分析。结构分析表明,平衡体系中Zn²⁺的第一层配位数为6,这与实验值是一致的。水交换反应过程中,溶剂水由O-Zn-O角分线斜上（下）方进攻Zn²⁺,配位水由O-Zn-O角分线斜下（上）方逐渐远离。极化力场模拟时Zn²⁺与交换水间的距离变化波动较大,而固定电荷力场的波动较小。模拟发现,极化力场的径向分布函数能精细地展示第二、三层配体的配位微结构,第二配位层存在靠近Zn²⁺的亚壳层,能与第一水合层发生水交换反应,充分体现了Zn²⁺的极化效应。本文阐明了水交换反应中,Zn²⁺位点电荷与交换水中氧原子孤对电子位点电荷的规律性变化,从电荷的角度解释了水交换反应的合理性。ABEEMσπ极化力场模拟Zn²⁺水溶液获得第一水合层的平均配位驻留时间为2.0×10^-9 s,在实验值范围内,说明ABEEMσπ极化力场可以合理地模拟Zn²⁺水溶液体系。     

锌基-有机金属大环荧光探针对谷胱甘肽生物分子的识别

利用1H NMR,ESI-MS,UV-Vis,荧光光谱等测试手段研究了基于锌基-有机金属三元大环探针M-1对生物分子谷胱甘肽(GSH)的识别与传感。并且,通过研究识别过程中M-1与组成谷胱甘肽的氨基酸(半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸)的作用关系,确立了M-1对GSH的识别机理。结果表明,化合物M-1在H₂O/DMF(1∶9, φ)溶液中形成了稳定的[3+3]大环结构;紫外滴定光谱表明,向M-1中加入GSH后303 nm处吸收峰强度增加,380 nm处吸收峰强度减弱,在330 nm处出现了一个等吸收点,紫外滴定和ESI-MS质谱证实了M-1能够1∶1包合GSH,平衡常数(log K_GSH)为4.62±0.15。1H NMR表明谷胱甘肽在M-1中的构型为组成谷胱甘肽的谷氨酸通过羧基与金属中心之间的静电作用深深地进入M-1空穴内部。荧光光谱表明,向M-1中加入GSH时,以330 nm的光激发,发射波长从510 nm红移至540nm,荧光强度增加1倍;加入半胱氨酸、谷氨酸时,荧光强度分别增加0.4倍和0.2倍;而加入甘氨酸时,荧光没有变化。综合上述结果证明了M-1空穴的限域作用及其底部三元环上的氨基和GSH上的巯基(半胱氨酸)间的氢键作用使M-1的电子构型发生转变,进而引起紫外光谱和荧光光谱发生变化,实现了大环化合物M-1对生物分子谷胱甘肽的可视化、高灵敏度检测,检测限达到3.0×10-6 mol·L-1。     

Thermoelectric transport through a quantum dot with a magnetic impurity

We study the thermoelectric effect in a small quantum dot with a magnetic impurity in the Coulomb blockade regime.The electrical conductance,thermal conductance,thermopower,and the thermoelectrical figure of merit(FOM)are calculated by using Green’s function method.It is found that the peaks in the electrical conductance are split by the exchange coupling between the electron entering into the dot and the magnetic impurity inside the dot,accompanied by the decrease in the height of peaks.As a result,the resonances in the thermoelectric quantities,such as the thermal conductance,thermopower,and the FOM,are all split,opening some effective new working regions.Despite of the significant reduction in the height of the electrical conductance peaks induced by the exchange coupling,the values of the FOM and the thermopower can be as large as those in the case of zero exchange coupling.We also find that the thermoelectric efficiency,characterized by the magnitude of the FOM,can be enhanced by adjusting the left–right asymmetry of the electrode–dot coupling or by optimizing the system’s temperature.     

TiO2/石墨烯复合材料的光生电荷分离调控与光催化产氢性能研究

半导体光生电荷分离是光催化过程中的关键步骤之一,其效率极大地影响了最终光催化性能.将TiO₂纳米片与石墨烯复合,能够促进TiO₂中光生电子和空穴的分离,从而提高其光催化活性.为了研究光生电荷的分离对TiO₂/石墨烯复合材料光催化性能的影响,通过调控TiO₂纳米片的尺寸来调节TiO₂/石墨烯复合材料中光生电荷分离的能力,然后研究其对TiO₂/石墨烯复合材料光催化性能的影响.合成了一系列不同厚度的TiO₂纳米片,将其与石墨烯复合,并通过光沉积负载Pt纳米颗粒作为助催化剂,用于光催化产氢.实验结果显示,随着TiO₂纳米片厚度减小,其与石墨烯形成的复合结构的光催化性能显著提高.这主要是由于TiO₂纳米片厚度减小时,光生电子沿厚度方向穿过TiO₂纳米片迁移到石墨烯的距离缩短,从而减少了光生电子在迁移过程中与空穴的复合;同时TiO₂纳米片厚度减小使其比表面积增大,使得TiO₂/石墨烯界面面积增大,从而使石墨烯更好地分离出TiO₂中的光生电子,有更多的光生电子到达石墨烯参与催化反应,提高TiO₂/石墨烯复合材料的光催化性能.此研究表明通过控制TiO₂纳米片的尺寸来调控TiO₂/石墨烯复合材料中光生电子和空穴的分离,是显著提高其光催化性能的有效途径.     

Heat Generation by Electric Current in a Quantum Dot Molecular Coupled to Ferromagnetic Leads

We study the properties of the heat flow generated by electric current in a quantum dot(QD) molecular sandwiched between two ferromagnetic leads. The heat is exchanged between the QD and the phonon reservoir coupled to it. We find that when the leads' magnetic moments are in parallel configuration, the total heat generation is independent on the leads' spin-polarization regardless of the magnitude of the intradot Coulomb interaction. This behavior is similar to that of the electronic current. In the antiparallel configuration, however, the influences of the leads' ferromagnetism on the heat generation are quite different from those on the electric current. Under the conditions of weak intradot Coulomb interaction and small bias voltage, the heat generation is monotonously suppressed by increasing leads' spin-polarization.Whereas for sufficient large intradot Coulomb interaction and bias voltage, the heat generation shows non-monotonous behavior due to the electron-phonon interaction and the spin accumulation induced on the dot. Furthermore, the magnitude of the negative differential of the heat generation previously found in a QD connected to nonmagnetic leads can be weakened by the increase of the spin-polarization of the ferromagnetic leads.     

基于平移不变剪切波变换域图像融合算法

针对传统基于多尺度变换的图像融合方法存在的缺点,提出了一种基于平移不变剪切波变换域的自适应图像融合新方法.首先,使用平移不变剪切波变换对源图像进行分解,得到低频子带及方向带通子带系数.然后,对于低频子带系数采用梯度域奇异值分解方法估计图像的局部结构信息,提出了基于提取的特征与S函数的可变加权融合策略;对于各方向带通子带系数,提出了一种基于改进的拉普拉斯能量和匹配的"加权平均"和选择相结合的系数选择策略.最后,对得到的融合系数进行逆变换得到融合图像.通过实验可以发现相比于传统的图像融合方法,本文方法得到了更高的客观指标,融合图像视觉效果更好.