g-C3N4界面改性:掺杂金属硫化物构建新型异质结光催化剂的能源转换展望

光催化技术不仅可以将太阳能转化为化学能,还可以直接降解和矿化有机污染物的特性,因而成为最具吸引力和前景的技术之一,被广泛应用于解决环境和能源问题.但是目前,太阳能燃料的最高转化效率为5%,无法满足商业化要求(≥10%).各种光催化材料被探索研究以进一步提高光催化效率.但目前广泛使用的材料都有不同的缺点.比如最常用的金属氧化物(TiO2)由于禁带较宽,仅能利用太阳光中的紫外光,限制了其对光的使用效率;贵金属化合物虽性能优异但成本较高,不宜规模化应用;硫化物或非金属单质一般容易发生光腐蚀,稳定性较差;非金属化合物或聚合物中光生电子和空穴复合率高,活性较低.最近几年,类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)以其优异的热稳定性以及化学稳定性,能带结构易调控和前驱体价格低廉等特点而成为目前研究的热点,在光解水制氢产氧、污染物降解、光催化CO_2还原、抗菌和有机官能团选择性转换等领域受到广泛的应用.然而,传统热缩聚法合成的g-C_3N_4光催化剂比表面积小、电荷复合率高、禁带宽度稍微大、光生载流子传输慢,抑制了其光催化活性.为了进一步提高g-C_3N_4的光催化活性,出现了多种改性方法.纳米异质结由于能展现出单组分纳米材料或体相异质结所不具备的独特性质,更能促进光生电子和空穴快速转移,提供更多的光生电子或使光生电子具有更强的还原性而成为研究的热点.从2009年以来,基于g-C_3N_4的异质结结构以其优异的光催化性能吸引了世界各国科学家的关注.本文综述了过渡金属硫化物(TMS)/g-C_3N_4纳米复合材料的最近研究进展,包括:(1)纯g-C_3N_4的制备,(2)g-C_3N_4的改性方法,(3)TMS/g-C_3N_4异质结光催化剂的设计原则,以及(4)能量转换方面的应用.并从以下几个方面对金属硫化物异质结体系的特性和转移机理进行了介绍:(1) I-型异质结,(2)Ⅱ-型异质结,(3) p-n型异质结,(4)肖特基异质结和(5) Z-型异质结.此外,还系统地介绍了g-C_3N_4基异质结光催化剂在光解水、CO_2还原、固氮和污染物降解等方面的应用.最后,本文分析了目前g-C_3N_4光催化剂异质结领域面临的问题和挑战,展望了未来的发展趋势.     

固体激光装置能源系统建模及故障分析

能源系统(PCS)为固体激光装置片状放大系统提供匹配的电脉冲泵浦能量,涉及到高压、大电流的充放电过程,在这个过程中可能发生电容器短路、高低压母排短路等灾难性故障。针对上述情况,建立了能源系统及其三种主要故障的数学模型;通过仿真计算分析了氙灯负载非线性特性对系统模型的影响,提出了加入补偿参数的修正模型,并通过实验验证了其有效性;分析了故障情况下关键元件(阻尼电感、调波电感、储能电容)的耐受能力以及保护措施。     

高温超导直流能源管道电磁仿真分析

高温超导直流电缆具有高电流密度、低损耗的优势,将液化天然气作为超导电缆的冷却液,可以实现电力与能源的一体化输送,提高传输效率的同时降低综合成本。因此,高温超导直流能源管道技术具有广阔的应用前景,其导体结构设计是相应过程中至关重要的问题。针对100 kV/1 kA高温超导直流能源管道导体部分建立三维电磁模型,对比单极性直线结构与螺旋结构、同轴双极性直线结构与螺旋结构在电流动态变化下的导体内部电流分布,研究导体螺旋结构对电流分布均匀性的影响。     

石墨烯化聚合物:一种兼具电子和离子传输通道的三维富碳高分子能源材料

近年来,用于电化学能源存储和转化的石墨烯材料,得到了研究者们越来越多的关注。但是,这些石墨烯材料不同于严格定义的单原子碳层结构,往往具有孔洞、杂原子和化学官能团等缺陷结构。由于制备方法的不同,缺陷结构各不相同,其电化学性能也表现各异。结构分析表明,这类材料是由类似石墨烯片段的单元与聚合物链共价连接而成,使其具有石墨烯和聚合物的双重特性,我们称之为石墨烯化聚合物。由小分子通过自下而上的方法制备的多孔聚合物,也可以通过进一步热交联等方法,使其形成包含石墨烯片段单元与聚合物链的化学结构。这些材料与石墨烯衍生材料一起组成了石墨烯化聚合物的整个谱系;这个谱系涵盖了由聚合物到石墨烯的过渡区。更重要的是,这类材料特殊的结构与性质,使其成为一种兼具电子和离子传输通道的三维富碳高分子材料,非常适合作为电极材料应用于电化学能源存储和转化,这为我们深入研究储能器件中电极材料的结构与性能的相关关系提供了很好的材料平台。     

CO催化氧化用纳米材料及其最新研究成果

当前,环境问题和能源危机已经威胁到人类的健康和生存。用于环境治理和化学能源合成新概念的纳米催化材料越来越受到人们的关注。催化作为一个特殊的纳米现象,是纳米材料应用领域的一个重要方向,在环境净化、能量转化和新化学品的生产等方面具有广泛的应用前景。早期的一氧化碳(CO)催化氧化研究主要集中在催化剂的制备方法以及制备条件对催化反应的影响等方面。本文针对CO催化氧化这一基础课题,以影响CO催化氧化的关键因素(如金属颗粒的大小,金属与载体之间的相互作用以及载体本身的作用等)为主线,简要概述了近年来CO催化氧化的催化机理及相关催化剂的最新研究进展。同时,结合我们课题组的一些最新研究结果,进一步指出了纳米材料在CO催化氧化方面还存在的一些值得关注的问题,并对未来CO氧化催化剂的研究做出展望,提出一些可行的研究方向。     

Energy and momentum of rotating frames in tetrad gravity

Within the framework of the tetrad formulation of general relativity theory, we compute the total energy and momentum of four rotating frames using the gravitational energy-momentum 3-form. We show how the effect of inertia always makes the total energy divergent. We use a natural regularization method to obtain physical values for the total energy of the system and show how it works on a number of explicit examples. We also show by calculation that inertia has no effect on the momentum components.     

Dynamics of Bose–Einstein condensate in a harmonic potential and a Gaussian energy barrier

We have studied the dynamics of Bose–Einstein condensate by solving numerically the Gross-Pitaevskii (GP) equation. We examined the periodic behaviour of the condensate in a shifted harmonic potential, and further demonstrated the tunneling effect of a condensate through a Gaussian energy barrier, which is inserted after the condensate has been excited by shifting the harmonic trapping potential to a side. Moreover, it is shown that the initial condensate evolves dynamically into two separate moving condensates after the tunneling time under certain conditions.     

生物柴油简介

介绍了生物柴油作为燃料的性质、制备生物柴油的原料和生产方法。     

新型锂离子动力电池

介绍一种新型动力电池——LiFePO4锂离子电池,具体阐述了它的工作原理、制备方法和特点,并展望其在生活、生产中的应用前景。     

Features of Motion of Soliton Transported Bio-energy in Aperiodic α-Helix Protein Molecules with Three Channels

The structure aperiodicities can influence seriously the features of motion of soliton excited in the α-helix protein molecules with three channels. We study the influence of structure aperiodicities on the features of the soliton in the improved model by numerical simulation and Runge-Kulta method. The results obtained show that the new soliton is very robust against the structure aperiodieities including large disorder in the sequence of mass of the amino acids and fluctuations of spring constant, coupling constant, dipole-dipole interactional constant, ground state energy and chain-chain interaction. However, very strong structure aperiodieities can also destroy the stability of the soliton in the α-helix protein molecules.