介绍《力学小问题及全国大学生力学竞赛试题》

第五届全国周培源大学生力学竞赛即将举办之际，我们应广大读者的要求，受《力学与实践》编委会委托，整理了《力学小问题与全国大学生力学竞赛试题》，现已由清华大学出版社出版。     

退火温度对钙钛矿型氧化物La0.68Pb0.32FeO3的结构及其乙醇气敏性能的影响

采用sol—gel法，分别在不同温度下退火2h，制得一系列纳米氧化物La0.68Pb0．32FeO3粉体，并测定了该材料对乙醇的气敏性能。随退火温度的升高，所得样品逐渐向单一钙钛矿结构转化。应用Scherrer公式对退火温度分别为200，400，600，800，1000℃的样品粒径进行了计算，样品粒径依次为11．5，13．6，16．4，20．0，25．3nm。这说明，随着退火温度的升高，样品粒径逐渐增大。对乙醇气敏性能的测定结果表明，随退火温度的升高，材料对乙醇的最佳灵敏度先升高、又降低，退火温度为800℃的样品最佳灵敏度达到51．7。     

丙醇-氯化钠双水相体系萃取分离铂、钯、铑、金中的铱及其吸收光谱分析研究

提出了一种丙醇－氯化钠双水相体系萃取铱的分离－吸收光谱分析方法，在HCl介质中基于铱生成三氯亚锡酸络阴离子动力学速率与铂、钯、铑、金差异使铱与铂、钯、铑、金分离，其后在KI介质中萃取铱使其与贱金属基体分离，研究了在丙醇萃取相中铱的吸收光谱分析，并应用于实际样品中铱的测定。     

荧光猝灭法测定痕量镉-四碘合镉-罗丹明S-聚乙稀醇荧光猝灭体系的研究

本文首次将罗丹明S应用于镉的荧光熄灭法测定,由于PVA-124的稳定作用,克服了罗丹明类试剂常须经萃取测定操作繁杂之不足。在加入各种试剂后,直接进行水相荧光测定。方法简便、灵敏,精密度好。     

镉(Ⅱ)-碘化钾-乙基紫缔合物分光光度法测定微量镉

本文提出了一个高灵敏的测定镉的分光光度法。它是基于在阿拉伯胶存在下,在0.034～0.044mol L HCl介质中,Cd KI-乙基紫形成缔合物。水相测定镉、缔合物组成(EV)_2·[CdI_4],在λ_(max)=540nm处,其摩尔吸光系数为2.81×10~5,镉量在0.5～5.0μg/25m L范围内服从比尔定律。另外,阿拉伯胶的加入,可使一些溶液产生因光异色现象。     

标准多重二部图中点不交的重4圈

若多重二部图中不同划分的任意一对点之间至多包含两条边,则称其为标准多重二部图.令D是一个标准多重二部图,使得|V₁|=|V₂|=n≥2,其中n是正整数.我们证明了若D的最小度至少是3/2n,则D一定包含■个点不交的4圈,并且当n为奇数时,上述■个4圈中的前n-3/2中的每条边都是重边,剩余的一个4圈中至少有3条边是重边;当n为偶数时,前n-4/2个4圈的每条边都是重边:剩余的两个4圈中每个至少有3条边是重边,除非有一个例外.     

超临界水氧化体系中固体颗粒在管道内沉积及输运特性研究

针对污泥超临界水氧化系统中存在的固体颗粒沉积及堵塞问题,以印染污泥为研究对象进行了其中固体颗粒在系统管线中沉积及输运特性的研究。首先,对污泥中可溶性无机盐在超临界水中析出的固体颗粒及不溶性固体的粒径分布进行了分析。然后,通过流体高速流动方法来解决固体颗粒在系统管线中的堵塞问题,分析了Davies公式计算超临界水中固体颗粒临界流速的可行性;并以此为依据获得了3741kg/h的印染污泥在25MPa、50℃～550℃条件下的临界流速和临界管径。最后,对不同管径管道内的不溶性固体颗粒在550℃超临界水中的流动特性进行了数值模拟;结合临界管径及流体压降的分析得出,本印染污泥系统的超临界水氧化管式反应器的最优内径是55mm,进一步表明临界管径对超临界水系统管径选择的指导意义。     

A unique gravitational wave signal from phase transition during inflation

We study the properties of gravitational wave(GW) signals produced by first-order phase transitions during the inflation era.We show that the power spectrum of a GW oscillates with its wave number.This signal can be observed directly by future terrestrial and spatial GW detectors and through the B-mode spectrum in the CMB.This oscillatory feature of the GW is generic for any approximately instantaneous sources occurring during inflation and is distinct from the GW from phase transitions after in...     

聚焦条件下的高斯波束矩形口径天线近场分析

采用口径场法对聚焦条件下具有高斯波束的矩形口径天线近场进行了分析,得到了聚焦条件下的近场场强分布与近场增益解析式,并对不同的聚焦位置进行了仿真。结果表明：在近场区,聚焦位置离轴向越近,其场强越强,且增益越大,聚焦位置沿轴向时其场强与增益皆为最大;反之,聚焦位置离轴向越远,其近场场强与近场增益越小。因此,通过聚焦可以显著提高天线口径面场的近场场强与增益指标,从而提高天线系统的有效作用距离。     

Pd-基金属-酸-碱多功能催化剂的制备及其丙酮一步法合成MIBK性能研究

甲基异丁基酮 (MIBK) 是一种重要的化学品, 广泛应用于涂料以及有机合成领域, 下游产品包括特种涂料溶剂、高品质脱蜡溶剂和高性能橡胶防老剂等. 近年来随国民经济的快速发展, 甲基异丁基酮的年需求量与价格逐年上升, 应用领域也不断拓宽. 因此, 开展 MIBK 绿色合成工艺的研究对提高原子经济性、打破国际技术壁垒以及满足国内市场需求具有重要意义. 目前生产 MIBK 最绿色、高效的生产方法是丙酮一步法, 包括缩合、脱水以及加氢等一系列反应过程, 该工艺顺利实施的关键在于所使用的催化剂. 根据丙酮一步法合成 MIBK 反应特点, 所用催化剂表面必须具备多种催化活性中 心, 从而保证缩合、脱水以及加氢反应的顺利进行, 实现从反应物到产物的高效转化. 因此, 高活性和高选择性多功能催化剂的制备是提高 MIBK 生产效率的有效途径.本文采用浸渍法将具有加氢活性的贵金属 Pd 负载在表面具有丰富酸性位点或碱性位点的固体酸或固体碱氧化物载体上, 制备了 Pd/MOx(M = Ti, Ce, Al, Si, La, Ca和Mg) 双功能催化剂, 并用于丙酮一步法合成 MIBK 反应中. 结果表明, Pd基金属-酸/碱双功能催化剂均可以催化该连串反应的进行, 其性能高于 Pd 基金属-酸双功能催化剂, 其中 Pd/MgO 催化剂上丙酮转化率为30.67%, MIBK 产率可达27.61%. 构效关系研究显示, 催化剂表面酸性位点和碱性位点对于该连串反应的各反应步骤催化性能有所不同, 其中碱性位点有利于丙酮缩合反应, 而酸性位点有利于二丙酮醇脱水反应, 且强路易斯碱性中心位点可以更好的催化缩合反应的进行, 同时中强度路易斯酸性中心位点具有最佳的催化脱水反应的能力. 此外, 表面具有最强路易斯碱性中心位点 Pd/La2O3催化剂并未表现出最高的MIBK产率, 说明在丙酮一步法合成MIBK反应中, Pd基双功能催化剂表面各位点间的协同对其催化性能具有重要的影响.本文进一步采用水热法和沉淀沉积法制备了系列MgTiOx、MgAlOx和CaTiOx二元复合氧化物 (MMO) 以及 CaMgAlOx和 TiMgAlOx三元MMO, 并以其为载体, 通过浸渍焙烧还原制备 Pd 基多功能催化剂, 并用于丙酮一步法合成MIBK反应中,发现Pd/MgAl-MMO多功能催化剂具有最高的催化活性及 MIBK 产率. 对其表面多功能位点数量进行调变, 并通过 XRD、CO2-TPD、NH3-TPD、吡啶红外、CO2红外和HRTEM等进行表征, 结果表明, 经过450 ℃焙烧酸碱中心摩尔量比为0.4的0.1%Pd/Mg3Al-MMO多功能协同催化剂三种催化活性中心位点协同作用最佳, 其丙酮转化率为38.20%, MIBK产率可达31.63%. Pd/Mg3AlMMO多功能协同催化剂三种活性位点接近性研究表明, 在多功能催化剂中分离酸中心活性位点、碱中心活性位点以及加氢活性位点后, 获得的双功能催化剂产率均明显下降, 说明Pd/Mg3Al-MMO多功能催化剂在三种活性位点相互接近时才能更好催化反应的进行. 根据多功能催化剂构效关系研究结果, 对各催化活性中心的密度及分布进行调控, 结果显示, 通过沉淀沉积法制备的Pd/Mg3Al-MMO催化剂性能进一步提高, 丙酮转化率为42.11%, 产率高达37.20%.