不同热解温度的秸秆源生物炭对Cd(Ⅱ)吸附机理

为了探究热解温度对生物炭吸附镉的性能及机制影响,以水稻秸秆为生物炭原料(BC),制备了300℃,500℃和700℃3种不同热解温度的生物炭(BC300、BC500和BC700)。通过灰分测定、元素分析、BET、FT-IR和XRD等方法,对所制备的材料进行表征。结果表明,与BC500、BC300相比,BC700具有较高的比表面积。静态吸附实验结果表明BC700具有更高的Cd2+去除能力。BC700对Cd2+吸附符合准二级动力学和Langmuir模型。最大理论平衡吸附量为20.3 mg·g-1。生物炭对Cd2+的主要吸附途径是离子交换作用(Qi)和沉淀作用(Qp),其中,离子交换作用是低温热解制备生物炭的主要吸附途径,沉淀作用在高温热解制备生物炭吸附Cd2+过程中所占比例最高。这项研究表明,热解温度不仅影响了生物炭对Cd2+的吸附能力,也影响了生物炭吸附Cd2+的作用途径。     

Strain-mediated magnetoelectric control of tunneling magnetoresistance in magnetic tunneling junction/ferroelectric hybrid structures

Because of the wide selectivity of ferromagnetic and ferroelectric (FE) components, electric-field (E-field) control of magnetism via strain mediation can be easily realized through composite multiferroic heterostructures. Here, an MgO-based magnetic tunnel junction (MTJ) is chosen rationally as the ferromagnetic constitution and a high-activity (001)-Pb(Mg$_{1/3}$Nb$_{2/3}$)$_{0.7}$Ti$_{0.3}$O$_{3}$ (PMN-0.3PT) single crystal is selected as the FE component to create a multiferroic MTJ/FE hybrid structure. The shape of tunneling magnetoresistance (TMR) versus in situ E-fields imprints the butterfly loop of the piezo-strain of the FE without magnetic-field bias. The E-field-controlled change in the TMR ratio is up to $-$0.27% without magnetic-field bias. Moreover, when a typical magnetic field ($\sim \pm 10$ Oe) is applied along the minor axis of the MTJ, the butterfly loop is changed significantly by the E-fields relative to that without magnetic-field bias. This suggests that the E-field-controlled junction resistance is spin-dependent and correlated with magnetization switching in the free layer of the MTJ. In addition, based on such a multiferroic heterostructure, a strain-gauge factor up to approximately 40 is achieved, which decreases further with a sign change from positive to negative with increasing magnetic fields. This multiferroic hybrid structure is a promising avenue to control TMR through E-fields in low-power-consumption spintronic and straintronic devices at room temperature.     

基于径向基神经网络和遗传算法的槽内式选择性超声电合成甲基苯甲醛

以混合二甲苯为原料, Mn(Ⅲ)为氧化剂, 硫酸溶液为电解质, 采用槽内式超声电合成甲基苯甲醛. 探讨了选择性电合成甲基苯甲醛的可能性, 通过径向基(RBF)神经网络和遗传算法(GA)对选择性电合成甲基苯甲醛3种异构体的比例、 电流效率与混合二甲苯的用量、 硫酸浓度和电流强度的关系建立预测模型, 并运用GA确定模型中RBF神经网络的目标均方误差(Goal)和径向基函数的分布(Spread). 然后根据预测模型, 使用GA对电合成条件进行优化, 分别获得了电合成产物中对位甲基苯甲醛占优、 邻位和对位甲基苯甲醛占优以及电流效率最高时的电合成条件. 当采用上述条件进行实验时, 模型给出的预测结果分别为: 对位甲基苯甲醛占优的质量分数可达90.01%, 邻位和对位甲基苯甲醛占优的质量分数为80.38%, 电流效率达到最高时的邻位、 间位和对位甲基苯甲醛的质量分数分别为16.80%, 8.43%和74.77%; 而与之相对应的实际实验结果分别为90.10%和79.91%, 以及17.20%, 8.49%和74.31%, 二者之间的最大相对误差小于±2.24%, 表明所建立模型的预测值与实测值基本吻合.     

低维材料中的电荷密度波

电荷密度波(charge density wave, CDW)是低维体系中存在的一种重要的物理现象,对CDW的研究有助于人们对低维系统中内禀电声子耦合和关联等相互作用有更深层次的认识,同时通过对材料中CDW的精准调控可以有效控制低维材料中磁性、超导等物理性质. CDW的研究最早起源于一维和准一维材料,本文首先简要介绍了CDW的一些基本性质和一维体系中CDW的一些研究.而近些年的研究发现CDW在很多二维材料中普遍存在.本文将着重介绍二维材料中CDW的最新研究进展.通过介绍二维材料中CDW的基本物性和产生机理,讨论CDW与Mott相、超导序和其他序(自旋密度波、配对密度波)之间的相互作用;探讨CDW中存在的多电子集体激发和手性性质;介绍掺杂、高压和激光脉冲等手段对CDW的调控;最后展望相关领域中可能的研究方向.