金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估

金属-有机框架材料在气体吸附/分离方面具有广泛的应用, 因而引起国内外学者的广泛关注。本文以6种代表性的MOFs为例简单介绍了利用理论工具研究MOFs孔结构的方法。     

PAN基活性炭纤维的表面及其孔隙结构解析

通过氮吸附等温线、X射线光电子能谱以及扫描电子显微镜（SEM）对聚丙烯腈（PAN-Polyacrylonitrile）-基活性炭纤维（ACF-Activated Carbon Fiber）的表面和孔隙结构进行了分析,结果表明吸附测量可以提供有关碳质吸附剂的孔结构复杂性;通过XPS对PAN基ACF的表面官能团的种类及含量进行了表征,由SEM对PAN基ACF的表面以及断面的孔隙结构进行了直接观察,提供了有关孔隙结构的直接证据。     

金属有机框架MOF-808-X高效催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的绿色无毒化工原料,其分子结构中含有甲基、甲氧基和羰基等官能团.DMC既可以替代卤代甲烷和硫酸二甲酯用作甲基化试剂,替代剧毒的光气用作羰基化试剂,也可以与醇类、酯类及氨基醇类进行酯交换反应用于合成树脂和精细化学品.此外, DMC因具有相容性好、含氧量高和饱和蒸气压低等特点,还可用作低毒溶剂和燃油添加剂.目前,已报道的DMC合成方法主要包括光气法、甲醇氧化羰基化法、酯交换法、尿素醇解法和直接合成法.其中,以CO_2和甲醇为原料直接合成DMC的方法受到广泛关注.该方法不仅具有原料价格低廉、工艺简单、原子经济性高的优点,还可以将温室气体CO_2资源化利用,有望成为未来生产DMC的一条全新的高效途径.目前,用于该反应的催化剂研究主要集中在金属氧化物和改性金属氧化物上,这些催化剂存在比表面积较小、活性位点数量不足以及活性不高的缺点.本文针对传统金属氧化物的缺点,合成了一系列锆基金属有机框架催化剂MOF-808-X(X为ZrOCl_2·8H_2O/均苯三甲酸(BTC)的摩尔比),并将其用于催化CO_2和甲醇合成DMC,系统考察了MOF-808-X合成过程中ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比对MOF-808-X催化剂组成、比表面积、孔道结构以及酸碱位点数量的影响,探讨了MOF-808-X催化剂物化性质与其催化性能之间的关系.结果表明,通过调控ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比,可以减少堵塞在MOF-808-X微孔中未反应的配体BTC或氧化锆原子簇的量,提高MOF-808-X的比表面积、微孔孔径以及酸碱位点数量,从而显著提升MOF-808-X催化剂的催化活性.当ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比=4时, MOF-808-4催化剂具有最大的比表面积、最大的微孔孔径和最多的酸碱性位点,因而表现出最高的催化活性.与我们之前报道的UiO-6-24相比,虽然MOF-808-4的比表面积和酸碱位点数更小,但由于MOF-808-4具有更大的微孔孔径(1.8nm),其微孔内的活性位点具有更高的催化效率, MOF-808-4表现出了更高的催化活性.原位红外光谱结果表明,酸性位点活化甲醇生成甲基阳离子的过程是该反应的速率控制步骤,由于MOF-808-4中Zr6原子簇上酸碱位点相互邻近,吸附在相邻碱性位点上的中间产物羰基甲氧基可以与酸性位点上的甲基阳离子迅速反应,促进甲基阳离子和DMC的生成,从而进一步提高MOF-808-4的催化活性.此外,催化剂重复利用实验结果表明, MOF-808-X催化剂结晶度越好,催化剂重复利用性能越好.MOF-808-X催化剂在CO_2和甲醇直接合成DMC反应中的成功应用可为开发用于该反应的高效非均相催化剂提供新的思路.     

双驱动激波管稀疏波破膜技术研究

本文介绍了在双驱动激波管中运用稀疏波破膜的技术。在以压缩空气和氮气作实验气体的情形下,实验研究了中间段长度、稀疏波强度及中间段B膜的破膜压力（压差）对第二激波追韩第一激波的影响。实验结果表明：中间段的长短,显著地制约着前后两道激波的间隔;稀疏波强度及中间段B膜的破膜压力对稀疏波破膜时间及第二激小对反射稀疏波的追赶有重要影响。     

TWO-SCALE FINITE ELEMENT DISCRETIZATIONS FOR PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS

Some two-scale finite element discretizations are introduced for a class of linear partialdifferential equations. Both boundary value and eigenvalue problems are studied. Basedon the two-scale error resolution techniques, several two-scale finite element algorithmsare proposed and analyzed. It is shown that this type of two-scale algorithms not onlysignificantly reduces the number of degrees of freedom but also produces very accurateapproximations.     

红黑排序混合算法收敛速度分析

The algorithm of applying the block Gauss elimination to the Red-Black or-dering matrix to reduce the order of the system then solve the reduced system byiterative methods is called Hybrid Red-Black Ordering algorithm.In this paper,we discuss the convergence rate of the hybrid methods combined with JACOBI,CG,GMRES(m).Theoretical analysis shows that without preconditioner thesethree hybrid methods converge about 2 times as fast as the corresponding natural ordering methods.For the case that all the eigenvalues is near the real axis, the GMRES(m) algorithm converges about 3 times faster than the natural ordering GMRES(m).Various numerical experiments are presented.For large scale prob-lem with preconditioners, numerical experiments show that the GMRES(m) hybrid methods converge from about 3 times to even 5 times as fast as the natural order-ing methods and the computing time is reduced to about 1/3 even 1/6 of that of the natural ordering methods.     

高功率激光装置前端系统激光脉冲的时间整形及修正技术

针对激光惯性约束聚变实验研究对高功率激光驱动器前端系统复杂时间形状种子激光脉冲的需求,应用孔径耦合带状线集成波导整形系统设计了满足需要的前端整形激光脉冲。用一种新方法精确计算了孔径耦合带状线电脉冲整形器的耦合系数和孔径宽度的数值关系,并针对高衬比度整形激光脉冲的需求,提出了高衬比度双极型集成波导整形系统方案。由该系统可以得到100 ps脉冲前沿、1～3 ns脉冲宽度可调、高衬比度(大于100:1)、光滑无纹波调制、可精确满足神光Ⅱ八路及第九路装置需求的前端整形激光脉冲。     

光学综合孔径空间探索波前干涉理论研究

由光学综合孔径干涉模型深入研究了光学综合孔径空间探索波前干涉理论.在观测目标相当遥远及准单色观测条件下,根据光学综合孔径光学传递函数以及傅里叶变换性质建立了一个简化的像面干涉光强分布数学模型,此数学模型的物理含义符合光学综合孔径成像观测的实际情况;根据光学综合孔径瞳面干涉条件,在光学综合孔径像面干涉数学模型的基础上得到瞳面干涉的数学模型.最后根据光学综合孔径数学模型分别对像面干涉模型和瞳面干涉模型进行了计算机仿真.     

孔径旋转频闪散斑照相法测量物体的固有频率

提出了一种测量物体固有频率的新方法－－孔径旋转频闪散斑照相法。该方法能方便地测量振动物体的固有频率，具有精度高、全场显示、条纹可见度好等优点，给出了理论分析和实验结果。