分布式电磁频谱自动监测系统研制

为实现对多个区域的电磁环境同时进行监测,分析了分布式电磁监测系统的设计原则,确立了监测系统的硬件连接方案,利用以太网-GPIB控制器、集线器和控制计算机来对多台仪器进行集中控制的方式,设计了相应的系统软件。测试结果表明,该系统具备同时控制多台频谱分析仪的功能,能够实时测量电磁频谱、背景噪声、频段占用度等数据,具备测量数据存储、回放与分析、报表生成的功能,具有状态反馈和异常状态提示的功能,完全能满足多个区域电磁监测的要求。     

具有结构诱导的亲水性和导电性的α-MnO2纳米线网络用于电催化

具有各向异性特征的低维纳米线已被应用于各类科学技术领域.纳米线也被广泛用于制备高维超级结构(纳米线阵列和纳米线网络等),以克服低维纳米线自由堆积导致化学反应过程中内部空间不足等缺点.但是,构造这些超级结构的典型策略仅限于复杂和苛刻的组装合成手段,因此,在温和条件下使用简单的方法直接合成基于纳米线的新型3D超结构仍然是重要且具有挑战性的工作.本文在没有使用任何表面活性剂的条件下通过简单水热法制备了一种独特α-MnO2纳米线网络,同时这一新颖的结构使制备的材料具有优异的结构诱导的亲水性和导电性.在此超级结构中,纳米线通过节点从各个方向互相连接形成网络,网络结构由节点之间的逐节点连接形成.与离散的α-MnO2纳米线和3Dα-MnO2微米球相比,α-MnO2网络超级结构的电催化水氧化活性显著增强.物质扩散和电荷转移能力是电催化剂性能的两大重要影响因素,因此,本文对比研究了这三种材料的亲水性和导电性对电催化水氧化的影响程度.在α-MnO2网络超级结构中,丰富开放空间有利于物质扩散.在水溶液的非均相催化中,水的扩散和与催化位点的结合很重要.水滴静态接触角测量结果表明,α-MnO2网络超级结构具有较高的亲水性.通常,长纳米线的暴露晶面较稳定,它们与溶剂分子间的相互作用较弱.然而,由于大量的空隙结构导致的虹吸效应,本文α-MnO2纳米线网络结构表现出高亲水性.同时,本文采用四点探针法测试了三种催化剂的薄层电阻,与离散的α-MnO2纳米线中线与线之间的物理接触不同,网络结构中线与线是通过化学方式连接的.因此,网络结构内的电荷转移比随机堆积的纳米线和微米球要快得多.本文还通过电化学方法进一步证明了α-MnO2网络超级结构中高效的物质扩散和电荷转移.网络结构中,基于活化电流和静态电流的Tafel值相近,该结果表明即使在没有消除传质限制情况下,这种独特纳米网络的丰富内部空间使得传质阻力几乎可以忽略,具有高传质效率.根据Laviron方程计算出的电子转移速率常数表明,网络结构的电子转移速率比其他两个对比催化剂快得多,说明α-MnO2纳米线网络超级结构同时具有高效的物质扩散和电荷转移能力.综上,本文不仅为构筑高级网络结构提供了一条新的合成途径,而且为设计具有高效物质扩散和电荷转移的电化学材料提供了新思路.     

具有结构诱导的亲水性和导电性的α-MnO2纳米线网络用于电催化

具有各向异性特征的低维纳米线已被应用于各类科学技术领域.纳米线也被广泛用于制备高维超级结构(纳米线阵列和纳米线网络等),以克服低维纳米线自由堆积导致化学反应过程中内部空间不足等缺点.但是,构造这些超级结构的典型策略仅限于复杂和苛刻的组装合成手段,因此,在温和条件下使用简单的方法直接合成基于纳米线的新型3D超结构仍然是重要且具有挑战性的工作.本文在没有使用任何表面活性剂的条件下通过简单水热法制备了一种独特α-MnO2纳米线网络,同时这一新颖的结构使制备的材料具有优异的结构诱导的亲水性和导电性.在此超级结构中,纳米线通过节点从各个方向互相连接形成网络,网络结构由节点之间的逐节点连接形成.与离散的α-MnO2纳米线和3Dα-MnO2微米球相比,α-MnO2网络超级结构的电催化水氧化活性显著增强.物质扩散和电荷转移能力是电催化剂性能的两大重要影响因素,因此,本文对比研究了这三种材料的亲水性和导电性对电催化水氧化的影响程度.在α-MnO2网络超级结构中,丰富开放空间有利于物质扩散.在水溶液的非均相催化中,水的扩散和与催化位点的结合很重要.水滴静态接触角测量结果表明,α-MnO2网络超级结构具有较高的亲水性.通常,长纳米线的暴露晶面较稳定,它们与溶剂分子间的相互作用较弱.然而,由于大量的空隙结构导致的虹吸效应,本文α-MnO2纳米线网络结构表现出高亲水性.同时,本文采用四点探针法测试了三种催化剂的薄层电阻,与离散的α-MnO2纳米线中线与线之间的物理接触不同,网络结构中线与线是通过化学方式连接的.因此,网络结构内的电荷转移比随机堆积的纳米线和微米球要快得多.本文还通过电化学方法进一步证明了α-MnO2网络超级结构中高效的物质扩散和电荷转移.网络结构中,基于活化电流和静态电流的Tafel值相近,该结果表明即使在没有消除传质限制情况下,这种独特纳米网络的丰富内部空间使得传质阻力几乎可以忽略,具有高传质效率.根据Laviron方程计算出的电子转移速率常数表明,网络结构的电子转移速率比其他两个对比催化剂快得多,说明α-MnO2纳米线网络超级结构同时具有高效的物质扩散和电荷转移能力.综上,本文不仅为构筑高级网络结构提供了一条新的合成途径,而且为设计具有高效物质扩散和电荷转移的电化学材料提供了新思路.     

经由[Ni(en)3](SeO3)配合物电镀制备的硒化镍高效电催化水分解反应

电催化水分解是一种高效制备清洁氢气能源的有效方法. 开发高效、稳定、廉价、双功能的电催化剂用于水的氧化与还原反应一直以来都是具有挑战的课题. 在这篇论文中,作者报道了一种生长在碳布上高活性的硒化镍微球. 该催化剂通过对同时包含镍和硒元素的亚硒酸镍配合物进行电解制备. 由于前驱分子同时含有两种有效元素,制备得到的硒化镍具有很好的形貌和元素分步均一性. 制备得到的NiSe-EA/CC电极能够双功能催化水的氧化与还原. 在154 mV析氢过电势下能达到10 mA·cm^-2的催化电流. 同时,在250 mV析氧过电势下能达到20 mA·cm^-2电催化电流. 用该电极材料同时作为阴极和阳极制备的全电解水电解池能在1.53 V的电压下实现10 mA·cm^-2的稳定电解电流.     

Prediction of flexoelectricity in BaTiO3 using molecular dynamics simulations

Flexoelectric effect, referring to the strain gradient induced polarization, widely exists in dielectric materials, but its molecular dynamics has not been studied so much so far. In this work, the radial distribution function of BaTiO₃ and the phase transition temperatures have been investigated, and the results show that the core-shell potential model is effective and the structure of BaTiO₃ is stable in a temperature range of 10 K-150 K. Molecular dynamics simulated hysteresis loops of BaTiO₃ show that anisotropy can play an important role in the coercive field. Based on the rational simulation process, the effects of cantilever beam bent angle and fixed length on the polarization are analyzed. It is found that the small bent angle of the curved cantilever beam can give a proportional relationship with a fixed end length and a non-linear relationship is presented when the bent angle is much larger. The prediction of flexoelectric coefficient in BaTiO₃ is 18.5 nC/m. This work provides a computational framework for the study of flexoelectric effect by using molecular dynamics.