基于创新人才培养的化工原理实验教学体系的构建

介绍了化工原理实验教学在教学模块与实验层次、课程内容、教学方法与成绩评定3个方面进行的改革与创新。通过开设演示型、验证型、综合型和研究开发型4个不同层次的实验项目,以学生为主体,培养其实验技能与创新意识,不断提高学生的创新能力。     

基于Aspen Plus软件对制药化工原理精馏实验的模拟与分析

介绍并探讨了Aspen Plus化工流程模拟软件在“制药化工原理精馏实验”操作型问题分析中的应用.实践表明,采用该流程模拟软件辅助解决精馏实验操作问题,可以把精馏过程中复杂计算和繁琐图解过程化为直观、简单、精确、高效的计算,便于学生的理解和掌握, 提高了学生的学习积极性,不仅拓宽学生的视野,使学生加深了对精馏原理的深刻理解,而且有助于培养学生利用流程模拟技术解决工程实际问题和科研问题.     

变频节能设计实验的实践探索

在化工原理实验课程中,流体流动综合实验包含了离心泵曲线的测定、流量计的标定等实验项目。通过最新变频技术开展了离心泵流量的测定与频率的关系的实验,有效弥补了目前教材中缺乏有关变频节能内容的不足,具有很高的创新性,对于提高学生主动学习能力具有重要的意义,培养了学生的工程素质,提高了他们的综合能力。     

Ce、N共掺杂锐钛矿相TiO2光学性能的第一性原理研究

采用密度泛函理论研究了Ce、N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构、态密度和光学特性.计算结果表明,不同位置Ce、N共掺杂对TiO2的杂质形成能、带隙和光学性质是有影响的.共掺杂带隙比单掺杂TiO2的更窄,导致电子从杂质能级激发到导带的概率增大,这会提高共掺杂TiO2的光量子效率.Ce、N共掺杂后TiO2吸收带边红移至可见光区的更远处,光学吸收系数比单掺杂时更强,这主要是由Ce、N共掺杂的协同效应引起的.带边位置的计算结果表明掺杂TiO2的强氧化还原能力得到保持.因此,Ce、N共掺后TiO2在可见光区具有良好的光催化性能.     

ZnO纳米锥场发射效应因子计算及其第一性原理研究

建立ZnO-NC(氧化锌纳米锥)数学模型,对静电场中其尖端的电势和电场进行数值计算,得到场发射效应因子表达式为β=H/8πε0·h/d(其中h和d分别为ZnO-NC的高度和尖端直径);在此基础上,采用第一性原理计算方法,进一步研究了不同高度ZnO-NC的场发射性能,结果表明:在ZnO-NC结构稳定的情况下,随着h的增加其尖端场发射效应因子β增大,根据DOS(态密度)、电子密度、Mulliken电荷、能隙及有效功函数的计算,可知h对尖端场发射性能影响显著,通过控制ZnO-NC的高度可有效提高其场发射性能.     

单壁碳纳米管的电子结构与声子谱的第一性原理计算

针对三种结构类型的单壁碳纳米管的电子结构和声子谱,采用基于密度泛函理论的第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算.在完成建模和结构优化的基础上,对扶手椅型(10,10)、锯齿型(6,0)和螺旋型(4,2)单壁碳纳米管的电子能带及电子态密度、声子谱及声子态密度进行了理论计算,并对计算结果进行了理论分析.结果表明:(10,10)及(6,0)单壁碳纳米管无能量禁带,它们属于金属型管;而(4,2)单壁碳纳米管有一宽度为0.85 eV的能量禁带,它属于半导体型管.以上计算结果与用其它判据给出的结论相一致.在以上三种管的声子谱中,它们依次有120条、72条和168条(其中有简并情况)色散曲线,并且它们的声子态密度依次在频率41.88 THz、23.95THz和23.43 THz处出现最大值,即在这些频率附近的格波最多.这一计算结果与物理规律是一致的.     

四方Mo2B基本物性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对新近发现的四方Mo2B在0～40 GPa压力范围内的物性进行了研究,研究内容包括弹性、各向异性、脆性延展性、硬度、理论强度、热容、热膨胀系数等基本物理性质.研究发现在0～40 GPa压力范围内,四方Mo2B晶体均满足力学稳定性条件,并且表现出较强的各向同性.同时发现该晶体具有较高的抗压缩能力,但抗剪切能力较差,抗压和抗剪切能力会随压力增加而增长.此外还发现四方Mo2B为韧性材料,且压力越大韧性越强.计算显示它的维氏硬度为14.3 GPa,限制其作为超硬材料的应用.通过应力-应变的计算发现其不同方向的理想拉伸及剪切强度都比较低.此外,还利用准谐德拜模型研究了四方Mo2B的热膨胀系数以及定容热容等热力学性质.     

On propagation characteristics of SH-type surface acoustic waves in periodic metal gratings by variational principle

Based on D.P. Chen and Haus＇ theory, a theoretical method was presented to analyze dispersion characteristics of SH-type surface acoustic waves （SAWs） propagating on periodic metallic grating structures with a variational principle and coupling-of-modes equation. Without using complicated Green＇s function, the calculating results of the method agree well with those of Hashimoto＇s theory. On the other hand, Hashimoto＇s method is helpless for calculating the dispersion relation of short-circuited gratings on ST-90°X quartz etc. However, the method developed in this paper can successfully calculate it.     

AZO(ZnO:A1)电子结构与光学性质的第一性原理计算

计算了不同Al掺杂浓度下ZnO体系电子结构和光学属性.分析了掺杂对AZO(ZnO:A1)晶体结构、能带、态密度、光学性质的影响.所有计算都是基于密度泛函理论框架下的第一原理平面波赝势方法.计算结果表明:Al掺杂ZnO在导带底引入了大量由掺杂原子贡献的导电载流子,明显提高了体系的电导率.费米能级进入导带.同时,光学性质的计算表明光学带隙明显展宽,且向低能方向漂移;AZO透明导电材料的光学透过率在可见光范围内高达85%,紫外吸收限随着掺杂浓度的增加而发生蓝移.所有计算表明AzO材料可作为优良的透明导电薄膜材料.     

超导材料的各向异性特征与超导转变温度T_c

在本文中,以电声子机制超导电性理论为基础,用电负性均衡原理研究了由于超导材料的各向异性引起的电子态密度分布的不均匀性,晶格稳定性的差异性及超导材料中元素成键特征对超导转变温度影响的特征,提出了在各向异性的超导材料中电声子机制可以产生高的超导转变温度Tc.