3ω法测量单根碳纤维导热系数和热容

考虑环境热损失,建立了单根碳纤维沿轴向的导热方程,得到了碳纤维热参数与交流加热信号的频域特性之间的关系.建立了适用于微细导电线或丝的3ω测试系统.利用3ω方法同时测量了单根碳纤维沿轴向的导热系数和热容.在室温下测量了Pt丝的导热系数和热容,验证了建立的实验系统的合理性,利用该方法测量的直径为7 μm单根碳纤维沿轴向的导热系数和热容分别为84.35 W·m-1·K-1和1.19 MJ·m-3·K-1.给出了实验测量的不确定度分析.建立的实验系统可用于单根碳纳米管或导电纳米线热参数的表征.     

CO2作为单一气相碳氧源制备碳掺杂钛氧薄膜的成分结构性能研究

采用单极脉冲反应磁控溅射,以CO2作为单一气相碳源和氧源,通过控制反应气体流量,制备了碳掺杂钛氧(C∶Ti-O)薄膜.通过原子力显微镜,拉曼光谱和X射线光电子能谱对薄膜的表面形貌、结构和成分进行了表征,利用紫外可见-分光光度计得到了薄膜的透射光谱并用Tauc作图法计算薄膜的带隙宽度,用纳米力学系统测试了薄膜的力学性能.结果表明,随着CO2流量的增大,沉积速率呈先增大后减小的趋势.制备的薄膜主要以金红石相存在,并存在少量锐钛矿相和TiO.C的掺入使得C∶Ti-O薄膜的带隙宽度有不同程度的降低,薄膜硬度也有所提高.     

高硼硅玻璃薄膜的磁控溅射沉积及性能研究

本文采用射频磁控溅射法,以高硼硅玻璃为靶材,在高硼硅玻璃基底上制备高硼硅玻璃薄膜。探讨磁控溅射法与熔融法制得的高硼硅玻璃的性能差异,研究磁控溅射功率对高硼硅玻璃薄膜质量的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、台阶仪、紫外可见(UV-Vis)分光光度计和纳米压痕仪器等对薄膜的物相结构、成分、沉积速率、透光率,以及纳米硬度和杨氏模量进行表征与分析。结果表明:本实验所制备的高硼硅玻璃薄膜为非晶态结构;当工作气压为0.6 Pa时,薄膜的沉积速率随溅射功率上升不断增加;对比不同溅射功率下的透光率,发现高硼硅玻璃薄膜对基体的透光性影响较小,当溅射功率为150 W,可见光透光率损失仅为2%;不同溅射功率下获得薄膜的纳米硬度和杨氏模量随溅射功率先增大后减小,在120 W时达到最大峰值,相较于原玻璃基底分别提升3%和3.5%。     

磁光光纤Bragg光栅中圆偏振光的非线性传输特性

提出了磁光光纤Bragg光栅的理论模型,给出了圆偏振光在磁光光纤光栅中传播的非线性耦合模方程. 研究表明,在磁光光纤Bragg光栅中,光栅引起正反传播方向的导波光发生耦合,法拉第效应引起磁圆双折射效应,而非线性效应则将左旋和右旋圆偏振光耦合在一起,它们的共同作用可使双稳态状态发生反转、非线性光控光开关阈值功率降低. 与传统光纤光栅相比,利用左旋和右旋磁圆偏振光之间的交叉相位调制实现的脉冲整形具有磁光偏置可调特性,为基于磁光光纤光栅的动态灵活全光3R再生器的研制提供了理论基础. 关键词： 磁光光纤Bragg光栅 圆偏振光 脉冲整形     

马来酸酐熔融接枝醋酸纤维素的研究

以醋酸纤维素(CA)为基体树脂,过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,马来酸酐(MAH)为接枝单体,在双螺杆挤出机中于175～200℃进行熔融接枝.以红外光谱表征法确定了接枝反应的发生,研究了引发剂、接枝单体用量对接枝反应的影响,并研究了接枝单体及其用量对接枝CA材料热稳定性能、流变性能的影响.结果表明:引发剂DCP添加量为0.4%时接枝率最高;随着MAH添加量的增加,接枝率随之增加;CA-g-MAH较纯CA的热稳定性有所提高,熔体黏度下降,熔体流动速率提高.     

高速DP-QPSK模分复用信号在少模掺铒光纤放大器中的传输实验

模分复用(MDM)与高速光传送网(OTN)相结合,能缓解日益增长的带宽需求压力和降低已有相干通信设备的使用成本。搭建了100 Gbit/s双偏振正交相移键控(DP-QPSK)MDM信号放大传输系统,主要包括MDM信号收发单元和少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA),其中FM-EDFA采用少模隔离型波分复用器(FM-IWDM)构建。三模(LP₀₁、LP_11a和LP_11b)放大传输实验表明,相对于无FM-EDFA的MDM系统,各信道的接收机灵敏度(以10^-2误码率为参考)分别劣化0.55 dB、1.47 dB和0.99 dB。研究了两模(LP₀₁和LP_11b)放大情形下模式增益差(DMG)对信道灵敏度均衡性的影响,结果显示两者无明显的依赖关系。所得结论可为双偏振(DP)信号的MDM放大传输研究提供参考。     

纳米Cu的高分散制备及其对Cu/TiO2光催化分解水制氢性能的影响

利用光沉积法及浸渍法在P25上负载了纳米Cu颗粒,通过XRD、TEM、BET、TPx等手段对Cu在TiO2上的负载状态进行表征,并考察了光催化分解水制氢活性.结果表明:光沉积法比浸渍法负载的Cu具有更好的分散性,组成不同的Cu源的阴离子会导致负载在TiO2表面的Cu分散度不同并影响其光催化活性.以Cu(OAc)2为Cu源通过光沉积法制备的Cu/P25光催化活性最好,其中2%Cu/P25的产氢速率为782.2μmol/h,接近于Pt/P25的活性.     

静电纺丝法制备的V2O5/MoO3复合光催化剂的表征及其光催化降解邻苯二甲酸二甲酯活性

邻苯二甲酸二甲酯是一种干扰人体内分泌系统的化学物质,尽管对人体具有潜在危害,目前仍做为塑料、醋酸乙烯酯、纤维素等生产过程中的添加剂而广泛使用.伴随着邻苯二甲酸二甲酯的生产和应用,自然界不可避免地受其污染.因此,如何有效降解排放在环境中的邻苯二甲酸二甲酯以减少其对人类的不利影响成为化学研究者的重要任务.通过半导体光催化剂高效利用太阳能光催化降解邻苯二甲酸二甲酯是一种有效方法. TiO2等半导体光催化剂由于光催化过程中产生的电子-空穴对极易复合导致其催化效率不高,减少光生电子-空穴对复合率进而提高光量子效率的方法有金属掺杂、非金属掺杂、表面敏化、半导体复合等多种手段.其中, MoO3由于其独特的结构和化学性质广泛应用于光催化领域,并常作为耦合剂与其他半导体(如TiO2)复合以提高光催化活性.在我们以前的工作中,曾使用MoO3做为耦合剂与V2O5复合,实验结果证明MoO3与V2O5复合形成异质结构有效提高了V2O5的光催化效率. MoO3由于其带隙较宽(约2.90 eV),对太阳光利用率不高,以及电子-空穴对极易复合导致MoO3实际光催化活性并不好.因此,我们考虑以MoO3做为主体, V2O5做为耦合剂研究n(V)/n(Mo)比对V2O5/MoO3复合光催化剂结构和性能的影响.我们以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、四水合钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)和偏钒酸铵(NH4VO3)为原料,采用静电纺丝技术结合溶胶凝胶过程的方法,成功制备了具有不同n(V)/n(Mo)比的V2O5/MoO3复合光催化剂. XRD结果表明,当n(V)/n(Mo)<1/6时,钒离子掺杂进入MoO3晶格内,n(V)/n(Mo)>1/6时,部分钒离子掺杂进入MoO3晶格内,部分钒离子聚集形成V2O5晶体, V2O5晶体数量随着n(V)/n(Mo)逐渐增加,且尺寸有所增长.这一点在扫描电镜中得到了进一步的证实.扫描电镜结果表明α-MoO3呈规则的层状结构,为长度约3μm,宽度约2μm,厚度约500 nm的表面光滑的正交相MoO3微纳米片,而V2O5则为微纳米颗粒,其中表面光滑的层状MoO3微纳米片散乱分布在块状V2O5微纳米颗粒之间,并与V2O5微纳米颗粒团簇紧密接触.由于二者的紧密接触,可能在二者交界处形成了V2O5/MoO3异质结构.紫外-可见漫反射光谱数据表明,掺杂或者异质结构的形成有效降低了MoO3的带隙,促进了MoO3对可见光的吸收,拓宽了光响应范围.为进一步确定MoO3与V2O5复合前后元素的化学态变化,我们进行了XPS能谱测试.通过对V 2p和Mo 3d XPS谱图高斯曲线拟合发现,与纯V2O5相比, VM-6和VM-2中不同价态的V元素电子结合能均有所增加.同时, VM-6和VM-2中的Mo元素的电子结合能与纯MoO3相比有轻微的减少,这说明无论是掺杂还是异质结构的形成都使V离子和Mo离子的化学环境有所改变.我们以亚甲基蓝为探针反应,测试V2O5/MoO3复合光催化剂的催化活性.结果表明,无论掺杂还是异质结构的光催化剂光催化降解亚甲基蓝的活性均远大于纯MoO3和V2O5.这可能是由于V 3d杂质能级的存在以及V2O5和MoO3交界处异质结构的形成有效降低了MoO3的带隙,拓宽了光响应范围.另一方面,异质结构有利于光生电子-空穴对的分离,有效提高了光量子效率.其中, n(V)/n(Mo)的最佳比为1/2,亚甲基蓝的光降解率高达89.23%.为了测定V2O5/MoO3复合光催化剂对邻苯二甲酸二甲酯的光催化活性,我们选取了样品纯MoO3, V2O5, VM-6和VM-2进行测试.测定结果与光催化降解亚甲基蓝结果吻合, VM-2催化效果最高,可达82.20%.并通过高效液相色谱测定邻苯二甲酸二甲酯降解过程的中间产物为邻苯二甲酸.     

TiO_2(B)纳米带光催化剂的制备及分解水产氢性能

经过钛酸四丁酯强碱溶液中水解→水热→质子交换→焙烧路线制备出Ti O2(B)纳米带.采用HRTEM、FESEM、XRD、UV-Vis、BET和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究.结果表明:该路线制备的Ti O2(B)纳米带反应条件温和,便于大批量合成.通过改变实验参数实现晶型结构和微观形貌的调变,且不同晶型结构和微观形貌的材料进行光催化分解水产氢活性对比,它们的活性顺序为:NaxH2-xTi3O7·n H2纳米管Ti O2(B)Ti O2(anatase)Na2Ti6O13,表明Ti O2(B)纳米带是一类较好的光催化分解水制氢半导体材料.提出了Ti O2(B)纳米带的可能经历了Na2Ti3O7→H2Ti3O7→H2Ti6O13→H2Ti12O25→Ti O2(B)的形成过程.     

基于全光纤萨格纳克干涉仪的温度不敏感磁场测量

研究了双折射磁光光纤萨格纳克 (Sagnac) 干涉仪透射谱的磁场和温度敏感性. 实验表明, 干涉仪透射谱会随着温度的增加向短波长移动 (温度系数为-0.435 nm/℃), 其波长依赖性则随着磁场的增加而降低. 据此, 通过调节干涉仪内偏振控制器状态实现了温度不敏感的磁场测量, 磁场系数为189 mW/T², 实验结果与理论分析一致. 关键词： 磁场测量 磁光效应 双折射 萨格纳克干涉仪