A Modified LBM Model for Simulating Gas Seepage in Fissured Coal Considering Klinkenberg Effects and Adsorbability-Desorbability

A modified Lattice-Boltzmann method is proposed by considering the Klinkenberg effect and adsorbability-desorbability for the purpose of simulating methane gas seepage in fissured coal. The results show that the Klinkenberg effect has a little influence on methane gas seepage in fissured coal, so it can be neglected in engineering computations for simplicity. If both the Klinkenberg effect and the adsorbability-desorbability are considered, the Klinkenberg influence on gas pressure decreases as the Darcy coefficient increases. It is found by gas drainage simulations that near a drainage hole, the effect of adsorption and desorption cannot be neglected, and the location of the drainage hole has a great influence on drainage efficient λ when the hole is just located at the mid-zone of the coal seam, λ is 0.691808; when the hole is excursion down to 1.0m from the mid-zone of coal seam, λ decreases to 0.668631; when the hole is excursion up or down to 2.0m from the mid-zone of coal seam, λ decreases to 0.632917. The simulations supply an effective approach for optimizing the gas drainage hole location.     

可窥测人体细胞的超级纤细内窥镜

据国外媒体报道，内窥镜从根本上改变了医学治疗，医生能够使用一个微型相机附在线绳粗细的连线末端，无需做大手术便能窥探患者身体内脏器官。目前，美国斯坦福大学研究人员研制一款新型内窥镜，这是迄今世界上直径最细的内窥镜，甚至能够探测到患者体内的单个细胞。     

高温超导本征结的制备工艺和特性

自从本征Josephson效应发现以来,由于其涉及到高温超导材料和结构、Josephson结动力学、高频应用等多个领域,本征结的研究一直是国际上研究的热点之一.我们采用低能离子刻蚀,实现了每分钟和单结本征结厚度相当的刻蚀速率,由BSCCO单晶成功的实现了含有单个或少数几个结的本征Josephson结的制备,并用四端子方法测量其低温下的I-V,Ic-T特性.通过反复实验研究,提高本征结制备的成功率及可重复性,完善制备工艺,并进一步探讨本征结的特性.     

HCN、H2S、PH3、N2-NH3与CH4-H2O气体混合物的前生物分子合成

原始大气反应生成的HCN部分按Strecker反应合成氨基酸,其余随降雨进入水体.由于气液平衡,HCN可重返大气层参与由放电与太阳辐射引发的化学过程.气相中分子扩散迅速、无笼效应,故生物分子的合成较液相中更有效.本文验证了这一过程,并研究了CH₄、H₂S、HCN等在合成生命分子中的作用.     

第一性原理研究Hf对ZrCoH3放氢的影响

过渡金属元素Hf被设计成通过占据Co原子、Zr原子和间隙位点来添加到ZrCoH₃中.通过第一性原理计算研究了Hf对ZrCoH₃放氢的影响.发现用Hf掺杂会使ZrCoH₃不稳定,导致氢离解能(E_d)、Co-H平均单位键长的键序(SBO_Co-H)降低,顺序为Zr₁₆Co₁₆H₄₈> Zr₁₆Co₁₆HfH₄₈> Zr₁₆Co₁₅HfH₄₈> Zr₁₅Co₁₆HfH₄₈.理论研究表明在ZrCoH₃-Hf体系中,较弱的Co-H共价键相互作用、金属特性和Hf-H键的形成都有利于提高ZrCoH₃的放氢能力. Hf原子优先占据间隙位,但这对氢离解能影响很小,氢离解能与位置...     

高功率激光装置中超快电脉冲发生器的研究

报导了一种基于雪崩晶体管和阶跃恢复二极管的超快前沿、低触发晃动方波电脉冲产生技术.利用雪崩晶体管的电触发雪崩导通特性得到脉冲主体,再用阶跃恢复二极管的超快阶跃恢复特性对脉冲前沿整形,从而得到输出脉冲幅度23 V、输出阻抗50Ω、脉冲前沿小于160 ps的方波脉冲,脉冲触发晃动小于4.5 ps(rms),脉冲宽度5 ns,幅度稳定性优于3%,顶部不平坦度优于5%.该脉冲发生器在“神光Ⅲ”高功率激光原型装置前端系统中获得成功应用.     

锌锰氧化物原位负载磷酸氢钙以提高水氧化性能:一种放氧化合物的模型（英文）

能源已经成为人类赖以生存和社会发展的物质基础.随着社会飞速发展和人口迅速增长,全球能源消耗逐年激增.资料显示,天然气、石油、煤这三种化石能源仍然是全球主要能源.众所周知,化石燃料不可再生,已探明储量的化石燃料仅可供人类使用100-200年.而且,化石燃料的燃烧会带来严重的环境污染和CO_2等温室气体的排放.这些问题促使人类寻找开发其它可再生新型能源.而利用太阳光就是很重要的一个可行方案.光合作用整个过程主要涉及到光系统I(PS I)和光系统II(PS II).在PS I中,太阳光激发后会有一个电子的转移,使得NADP~+被还原为NADPH,然后NADPH会和CO_2作用产生糖类.在PS II中,水通过Mn_4CaO_5簇被氧化为氧气.而人工光合作用则是将H_2O和CO_2转化为O_2和其他含碳化合物或者是直接将H_2O光解为H_2和O_2.通过人工模拟光合作用,将水裂解为H_2和O_2被视为更为直观可行的解决能源的方法.其中,水氧化是一个复杂缓慢的过程,也是水全裂解的瓶颈.因此设计合成高效水氧化催化剂是提高人工光合作用性能的关键.自然界光合作用中水氧化反应进行的场所是PSII的放氧复合体(OEC),其活性中心是被蛋白质环境包围的Mn_4CaO_5簇.2011年,Shen等报道了解相率为1.9?的的PSⅡ的X-射线晶体结构,在电子密度图上清楚无疑地锁定了CaMn_4O_5簇中各个金属的位置以及它们周围的配体的位置.三个Mn、一个Ca、四个O组成一个立方烷的骨架结构,四号Mn通过氧桥键与立方烷中的一个Mn原子相连,该Mn原子上有两个水分子,另外两个水分子配位在Ca上.整个CaMn_4O_5簇周围的氨基酸起到了稳定OEC的作用.人们一般认为,Mn和Ca是PSⅡ中WOC必不可少的辅助因子.大量实验表明,钙是WOC的功能性和稳定性中必不可少的存在.锰和钙不仅在地球上资源丰富,而且于环境无害,因此是一种极具吸引力的水氧化催化剂.基于此,本文通过焙烧浸渍锰盐的金属有机骨架材料(MOF),成功合成出一种锌锰氧化物(ZMO),并在含三氟甲磺酸钙的中性磷酸缓冲溶液中进行的光催化水氧化反应的同时原位负载钙磷石(CaP),展现出TOF高达0.18 mmol_(O2) mol_(Mn)~(–1) s~(–1)的优良性能.通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、原子吸收、X射线光电子能谱、热重、N_2吸附-脱附等温线等对催化剂的物相、颗粒大小、元素组成以及比表面积等进行了一系列表征,证明了CaP作为助催化剂提高了锌锰氧化物的光催化产氧性能.该催化剂主要使用了过渡金属锌、锰,以及钙元素,并且在常温和中性条件下使用,因而可以被视为一种有效模拟OEC的功能型化合物.     

吖啶和钴肟配合物协同光催化苯乙烯放氢二聚反应构筑1,2-二氢-1-芳基萘（英文）

芳基二氢萘类衍生物是许多生物活性的天然产物以及药物的常见结构单元,其合成一直都受到化学家们的关注.传统的1,2-二氢-1-芳基萘骨架化合物的构筑大都需要进行底物的预官能团化,在高温条件下进行,且产物的选择性较差,因此发展一种简单温和的制备方法很有必要.最近兴起的可见光催化因具有条件温和、环境友好等特点而成为了合成化学家的研究热点.近期研究发现,在可见光作用下利用吖啶光敏剂的强氧化能力,可以实现苯乙烯的加成.但此类反应需要当量的氧化剂或氢原子转移试剂,容易导致苯乙烯的二聚环合产物的进一步氧化或还原.我们在前期发展的"放氢交叉偶联"反应的基础上,利用吖啶光催化和钴肟催化的协同作用,实现了苯乙烯的放氢二聚反应,在室温下高效构筑了1,2-二氢-1-芳基萘骨架,反应条件温和,底物脱除的电子和质子在钴肟催化剂作用下以氢气的形式释放,反应具有中等及以上的收率.本文以苯乙烯为模型底物,吖啶为光敏剂,钴肟配合物为质子还原催化剂,在乙腈溶剂中,蓝色LED灯下光照24 h可以获得56%的产率,对于其它的光敏剂如fac-Ⅰr(ppy)3等则不能催化该反应.通过催化剂种类及用量筛选表明,7 mol%的Co(dmgH_2)pyCl配合物具有最好的反应效果,可以获得72%的收率.控制实验表明,光敏剂、钴肟催化剂和光照都是必须的.通过底物拓展我们发现,烷基、卤素等不同取代基的苯乙烯类化合物均可以获得较好的收率,不同苯乙烯之间也可以发生交叉反应.随后,我们进一步通过光谱和中间体捕获实验对反应机理进行了研究.自由基捕获实验说明反应过程可能涉及自由基历程;光谱淬灭实验表明苯乙烯和Co(dmgH_2)pyCl均可淬灭吖啶的发光,但苯乙烯淬灭吖啶的程度远大于Co(dmgH_2)pyCl淬灭吖啶的程度.在反应时苯乙烯的浓度远大于催化剂的溶度,因此,我们认为激发态吖啶首先与苯乙烯发生反应;可见光照射反应体系1 min后在440–500和550–650 nm处观察到明显的Co~Ⅱ和Co~Ⅰ的吸收峰.基于以上实验结果,我们提出了可能的催化循环:吖啶受光激发到达激发态后,首先与底物苯乙烯发生单电子转移生成苯乙烯正离子自由基和吖啶阴离子自由基Acr~·-Mes,Acr~·-Mes还原Co(dmgH_2)pyCl生成Co ~Ⅱ中间体,从而回到基态完成光催化循环.苯乙烯正离子自由基与另一分子苯乙烯加成环合,进而通过芳构化生成自由基中间体,再与Co Ⅱ作用生成目标产物1,2-二氢-1-芳基萘和Co~Ⅰ,Co~Ⅰ通过结合体系中的质子进而释放出氢气回到Co~ Ⅲ从而完成钴肟催化循环.     

自组装铝/氧化铜和铝/氧化铁及其性能评估

本文分别采用模板法制备氧化铜纳米花, 水热法制备氧化铁纳米环, 并自组装制备了铝-氧化铜和铝-氧化铁2种铝热剂。自组装增大了异相材料之间的接触, 分别使得铝-氧化铜的反应放热量和压力由523 J·g^-1、1 858 kPa增加至1 069 J·g^-1、 4 389 kPa;铝-氧化铁的反应放热量和压力由1 448 J·g^-1、749 kPa增加至2 039 J·g^-1、2 280 kPa。两种铝热剂的放热量和压力差别较大, 且铝-氧化铜的静电感度高于大多数含能材料, 铝-氧化铁的撞击感度特别低, 显示出不同的应用特点。