基于第一性原理的CVD金刚石涂层表面氧原子作用分析

采用第一性原理方法研究了氧原子在CVD金刚石涂层表面吸附形成的两种氧掺杂结构的差异及脱附CO的难易程度.仿真计算结果表明：氧原子在金刚石表面顶位和桥位吸附形成C=O羰结构和C-O-C醚结构,改变与其直接成键的局部金刚石结构;C-O-C结构吸附能比C=O结构大,其结构更加稳定;C=O结构断键脱附形成CO的能垒比C-O-C结构更低,CVD金刚石涂层表面脱附CO主要是以C=O断键形成;氢终止表面能够增强碳原子之间成键,提高C=O脱附的能垒,而氧终止表面作用相反,降低脱附能垒.     

OH−+CH3I反应的量子动力学研究：反应概率、积分截面和能量有效性

本文采用含时的量子动力学波包方法研究了OH^?+CH₃I反应的反应概率、积分截面和能量有效性. 基于S_N2反应键同步打断和形成的机制,建立了四自由度动力学模型. 发现反应概率随碰撞能量的变化而减小,这是具有负能垒的反应的典型特征. 利用该模型计算得到的基态积分反应截面与准经典轨迹结果吻合很好. 在相同的总能量下,振动激发态和基态的积分反应截面比表明,CH₃-I的振动能比体系的平动能对提高反应性能更有效,而平动能对反应性能的贡献又比C-H₃的振动能更有效. 突然矢量投影模型的预测证实了上述能量有效性的顺序.     

离心机和密闭加压容器中水下爆炸相似关系

水下爆炸冲击波和气泡脉动的共同作用不能仅依据几何相似条件进行模型试验,相关的尺寸缩比模型试验可以借助密闭加压罐或离心机进行。通过量纲分析和π定理对模型试验的相似理论进行了推导,分别探讨了密闭加压容器和离心机中水下爆炸的相似关系及其适用范围,并对原型工况和尺寸缩比为1/20和1/30的模型工况基于LS-DYNA进行了数值模拟。结果表明:加压模型试验中水下爆炸冲击波、气泡脉动半径和周期可以满足相似关系,但是气泡迁移和射流不符合相似关系;离心模型试验中水下爆炸冲击波和气泡脉动基本完全相似。     

石墨烯/硅光电探测器的

设计并制备了基于石墨烯/n型硅肖特基结的光电探测器,并从能带角度研究和分析了其     

光谱法研究一种具有渐变折射率的新型等离子体光子晶体

在双水电极介质阻挡放电装置中,在氩气和空气的混合气体放电过程中通过改变气体压强可以得到一种新型等离子体光子晶体。该光子晶体具有四边形的复杂对称结构,包括晶胞中心处的细等离子体柱、四周的等离子体片、等离子体片交叉点产生的等离子体柱和边缘处的粗等离子柱。运用发射光谱法研究了该等离子体光子晶体不同位置处的等离子体状态,通过测量氩原子696.54nm（2P₂→1S₅）发射谱线的展宽对比了电子密度,通过氮分子第二正带系（C³Π_u→B³Π_g）发射谱线计算了分子振动温度。实验结果证实,不但晶胞中心处的细等离子体柱、四周的等离子体片、等离子体片交叉点产生的等离子体柱和边缘处的粗等离子柱具有不同的等离子体状态,不同位置处的晶胞中心细等离子体柱也具有不同的等离子体状态。电子密度由大到小排列依次为：4个角上的细等离子体柱（A）、靠近4个边的细等离子体柱（B）、靠近中心的细等离子体柱（C）、边缘处的粗等离子体柱（D）、等离子体片交叉点产生的等离子体柱（E）、四周的等离子体片（F）。分子振动温度的变化规律与电子密度相反。由于该晶体结构中A、B、C3处的折射率均不相同,由内向外呈周期性渐变排列,它们和其他位置处不同的等离子体状态构成了具有渐变折射率的等离子体光子晶体。

     

DNA腺嘌呤阳离子自由基脱质子反应机理的研究

Among all the DNA components, extremely redox-active guanine (G) and adenine (A) bases are subject to facile loss of an electron and form cation radicals (G^+· and A^+·) when exposed to irradiation or radical oxidants. The subsequent deprotonation of G^+· and A^+· can invoke DNA damage or interrupt hole transfer in DNA. However, compared with intensive reports for G^+·, studies on the deprotonation of A^+· are still limited at present. Herein, we investigate the deprotonation behavior of A^+· by time-resolved laser flash photolysis. The deprotonation product of A(N₆-H)^· is observed and the deprotonation rate constant, (2.0±0.1)×10⁷ s^-1, is obtained at room temperature. Further, the deprotonation rate constants of A^+· are measured at temperatures varying from 280 K to 300 K, from which the activation energy for the N₆-H deprotonation is determined to be (17.1±1.0) kJ/mol by Arrhenius equation. In addition, by incorporating the aqueous solvent effect, we perform density functional theory calculations for A^+· deprotonation in free base and in duplex DNA. Together with experimental results, the deprotonation mechanisms of A^+· in free base and in duplex DNA are revealed, which are of fundamental importance for understanding the oxidative DNA damage and designing DNA-based electrochemical devices.     

颗粒填充对介质阻挡放电制臭氧性能的影响

在同轴圆柱单介质内外双水冷结构的DBD臭氧发生器的放电间隙内分别填充玻璃珠、高铝瓷、石英砂和熔融石英砂等颗粒,研究填充颗粒材料、粒径大小、间隙宽度等参数对臭氧生成效率的影响。结果表明：颗粒材料的介电常数是影响其臭氧制取效果的主要因素,随着介电常数的增加,间隙击穿电压降低,但由于颗粒导致电场的畸变,间隙折合场强增加,臭氧生成的最大能效降低,饱和浓度提升;高铝瓷具有最高的臭氧饱和浓度,与未填充的空床相比,饱和浓度提升136%;对于填充不同粒径熔融石英砂颗粒,随着粒径的增加,间隙击穿电压上升,间隙的折合场强提高,臭氧生成的最大能效降低,而饱和浓度提升;通过在宽间隙内填充介质颗粒可以得到窄间隙宽度的臭氧制取效果。     

非通孔多孔氧化铝基底上原位生成Pd纳米材料的制备及应用

以非双通的多孔氧化铝(AAO)(Al基底为支撑体)为模板,基底Al作为还原剂,在AAO孔道内原位合成了Pd单质(Pd/AAO)。本文详细研究了AAO阻挡层的去除以及Pd/AAO的酸腐蚀处理后的情况。采用扫描电子显微镜观察了不同条件下形成的形貌,提出了一个近似合理的生成Pd单质的机理。评价了其对苯硼酸和对溴苯甲醛Suzuki反应的活性。摩尔分数0.06%Pd催化剂在温和的实验条件下可以高效催化Suzuki反应,产率达到99.8%。Pd/AAO固体片状结构在液相反应中直接从溶液中取出即可进行下一次反应,易于分离和回收,可使用性强。此研究为有机反应异相催化剂的设计提供了一个有效的思路,在实际应用中具有一定的指导意义。     

锯齿波激励氩气介质阻挡放电的发光特性

采用平行平板结构的微间隙介质阻挡放电装置,在锯齿波电压激励下产生了电流波形具有平台状的阶梯模式放电。研究发现,随锯齿波电压峰值的增大,放电平台的持续时间和幅值随之增加。采用光学方法对单个放电平台的时间演化进行研究,发现其放电机制属于大气压汤森放电。通过对放电的发射光谱进行采集,发现包含氮分子的第二正带系（C³Π_u→B³Π_u）、OH（A²∑⁺→X²Π）和ArⅠ的特征谱线。随锯齿波电压峰值的增大,OH（308.8nm）谱线强度和分子振动温度增加,但电子激发温度减小。通过对ArⅠ（750.4nm）强度进行比较,发现相同峰值电压下锯齿波激励介质阻挡放电比正弦激励介质阻挡放电产生的谱线强度更大。利用气体放电理论,对上述物理现象进行了定性解释。

     

石蜡液面离子风的研究

研究了常压空气中针-石蜡液面 50Hz 交流电晕放电离子风特性。交流电晕离子风能够引起液体石蜡显著变形,随着电压升高,变形从漏斗状发展到盆状。在石蜡层厚度为 5mm 时,盆状变形最大,深度达到 5.3mm,最大作用范围半径 18.8mm,变形产生的压强达到 48.9Pa,远远超过直流针-水电晕放电情况。随着电压升高,从电晕放电过渡到流注放电时盆状变形依然存在,这一点明显不同于直流针-水电晕放电。研究表明交流电晕离子风具有优良的驱动绝缘液体介质的巨大潜力。