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。     

碳纳米管透明导电薄膜的可控制备

碳纳米管具有优秀的导电性能、 透光性能和十分突出的柔性, 在柔性透明导电薄膜中有着良好的应用前景. 如何制备同时拥有良好导电性能和透光性能的碳纳米管薄膜是这一领域研究的核心问题. 本综述介绍了碳纳米管薄膜的制备方法, 并重点讨论了基于漂浮催化剂化学气相沉积法的碳纳米管薄膜的可控制备. 在生长过程中限制碳纳米管的团聚、 增加碳纳米管的长度、 降低杂质的含量是提高碳纳米管薄膜性能的主要策略.     

纳米银的单颗粒-电感耦合等离子质谱法表征及其测定

建立单颗粒-电感耦合等离子体质谱法( SP-ICP-MS)测定稀溶液中纳米银颗粒粒度分布及纳米银颗粒数量浓度的方法。当停留时间为3 ms时,两个或多个纳米银颗粒同时进入检测器的可能性降至最低。采用5倍标准偏差迭代算法(5σ)区分纳米银颗粒信号和背景信号。采用SP-ICP-MS法测定3种商品级纳米银颗粒(30,50和100 nm)粒度分布和纳米颗粒浓度。结果表明：SP-ICP-MS法测定纳米银颗粒结果与纳米银的TEM值相近,可采用SP-ICP-MS法表征纳米银颗粒。本方法测定稀溶液中纳米银颗粒粒度检出限为25 nm,纳米银颗粒浓度检出限约为8×104个/L。将纳米银颗粒加入到自来水样品中并进行测定,获得相近的纳米银粒度分布及纳米颗粒浓度。本方法简单、快捷、灵敏度高,可为研究水环境中纳米银的风险评估提供可靠分析方法,并为饮用水中纳米银的监测提供分析技术。     

一种氮烷基化的2-(5-溴-4-甲基噻吩)-咪唑[4，5-f]-[1，10]-菲咯啉三羰基铼(Ⅰ)配合物的聚集诱导荧光增强效应

本文旨在探索基于2-噻吩-咪唑[4,5-f]-[1,10]-菲咯啉（TIP）结构的三羰基铼（Ⅰ）配合物的聚集诱导荧光增强（AIEE）性质。研究了2-（5-溴-4-甲基噻吩）-咪唑[4,5-f]-[1,10]-菲咯啉（1）与不同溴代烷烃之间的氮烷基化反应,并成功制备了3种具有不同氮烷基链结构的TIP衍生物（2a~2c）。氮烷基链引入可以明显提高其在有机溶剂中的溶解性以及不同程度影响TIP中相邻咪唑环和噻吩环的二面角。通过配体2a与五羰基氯化铼的配位反应成功制备了一个具有AIEE性质的三羰基铼（Ⅰ）配合物3。通过对三羰基铼（Ⅰ）配合物3进行X射线单晶衍射的分析,发现该配合物的AIEE活性取决于其松弛的分子堆积结构以及多重的分子间氢键作用。     

一种压电驱动的三足爬行机器人

机器人领域涉及到力学、机械、材料、控制、电子和计算机等多个学科. 其中, 爬行机器人可在极端环境下工作, 进而可有效降低人工作业的危险性并提高工作效率. 因此, 爬行机器人一直是机器人领域的重点研究对象. 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的新型功能陶瓷材料. 逆压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场, 这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力, 当外加电场撤去时, 这些变形或应力也随之消失. 本文基于压电陶瓷的逆压电效应设计了一种由3条弯曲变截面梁支撑的一体化三足爬行机器人. 利用理论力学方法对该三足爬行机器人建立整体受力分析方程, 再用哈密顿原理对变截面、变角度梁建立动力学方程, 最终得到了可求解该三足爬行机器人的压电驱动腿固有频率的方程. 设计并制作了三足爬行机器人实物, 通过实验测试了不同弯折角度、不同驱动频率、不同负载、不同电压波形对运动方向及运动速度的影响. 最后利用不对称的驱动电压使三足爬行机器人实现了左转、右转以及不加导轨的近似直线运动, 实现了设计的3个方向的运动, 最后分析了该机器人的能耗问题. 该研究可为微型爬行机器人设计和实验提供参考依据.      

水热法合成多金属氧酸盐棒状超细晶体

以SrCl₂·6H₂O、(NH₄)₆P₂Mo₁₈O₆₂·nH₂O为原料，在PEG-600/H₂O微乳体系中于80～130 ℃温度下水热反应8～12 h，从而制得一种多金属氧酸盐棒状超细晶体，组成是Sr₃P₂Mo₁₈O₆₂·nH₂O。该超细晶体具有长棒状形貌、高结晶度且分散性能较好，长度范围在10.0～20.0 μm，径度在1.0～2.0 μm。对反应体系中的PEG-600/H₂O体积比(V_PEC-600∶V_H2O)、水热温度以及(NH₄)₆P₂Mo₁₈O₆₂·nH₂O/SrCl₂·6H₂O质量比(W_POMs∶W_SrCl2·6H2O)3个影响因素进行了探讨，结果表明：V_PEC-600∶V_H2O主要对棒状超细晶体的形貌、长径比以及晶体结晶度有着重要影响，体积比在范围V_PEC-600∶V_H2O=(1.50～2.00)∶1.00有利于大长径比的棒状超细晶体的形成；水热温度则优选80～130 ℃范围，过低则不发生反应，过高则发生了多金属氧酸盐与PEG-600的氧化-还原反应；W_POMs∶W_SrCl2·6H2O基本上不影响超细晶体的形成。还初步探讨了该棒状超细晶体的形成机理。     

磁性蛋白印迹复合微球的研究进展

磁性蛋白印迹复合微球因其特异性识别、高效分离目标蛋白的优点在蛋白分离和检测中具有重要的应用价值。由于蛋白分子自身的结构性质,磁性蛋白印迹材料在制备及进一步提升性能方面还面临着诸多的挑战。本文综述了磁性蛋白印迹复合微球的制备方法及提高其印迹效率的设计策略方面的研究进展,并介绍了磁性蛋白印迹复合微球在蛋白分离、免疫分析、生物传感等方面的应用研究新进展。     

DNA-过氧化聚吡咯生物复合膜传感器的分析应用

在研究DNA与儿茶酚胺类分子之间相互作用的基础上, 以碳纤维电极(CFE)为基底, 制备了一种新型的DNA-过氧化聚吡咯(PPyox)生物复合膜传感器, 与单一的DNA或PPyox修饰层相比具有更高的灵敏度和选择性.     

钛基片的化学机械抛光技术研究

采用化学机械抛光（CMP）方法对钛基片进行纳米级平坦化处理,通过系列抛光试验优化抛光液组成和抛光工艺条件后,得到AFM-Ra为0.159 nm的纳米级抛光表面和156.5 nm/min的抛光速率。抛光液的电化学分析结果表明：二氧化硅颗粒和乳酸在钛表面有不同程度的吸附缓蚀作用,氨水和F-的络合、扩散作用能破坏缓蚀膜层,两者的中间平衡状态才能得到最佳抛光效果。抛光后钛表层XPS测试结果显示钛表层经过化学氧化形成疏松氧化层后,再通过磨粒和抛光垫的机械作用去除。     

冷冻法硝酸磷肥工艺中酸不溶物提纯研究

采用酸浸、磁选酸浸、水淬/研磨酸浸等不同工艺对冷冻法硝酸磷肥生产工艺中的废渣-酸不溶物进行了提纯处理,利用X射线荧光光谱仪(XRF测试)对酸不溶物提纯前后各成分含量的变化进行了分析,从中得出了不同工艺流程对酸不溶物纯度的影响,最终确定了最佳的酸不溶物处理工艺.结果表明:在酸浸实验中,盐酸酸浸效果最佳,可将酸不溶物中SiO2纯度达到82.43;;在酸浸工艺前加入磁选、水淬、研磨的工序均可有效提升酸不溶物的提纯效果;冷冻法硝酸磷肥工艺中酸不溶物最佳的提纯工艺路线为:干燥、筛分、水洗、磁选、研磨、盐酸酸浸,处理后酸不溶物中SiO2纯度达到88.92;,符合微硅粉的生产要求.