电沉积制备MnO2催化剂及其在微生物燃料电池中的应用

通过电沉积的方法获得了一种具有均匀孔隙结构的海绵状二氧化锰催化剂,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了所制备材料的表面形貌、结构及元素构成和赋存价态,采用线性伏安扫描(LSV)法对电沉积材料的电化学性能进行分析,考察其催化氧还原反应的活性,最后以合成的材料为阴极催化剂,构建微生物燃料电池系统,考察其在微生物燃料电池中的应用效果。结果表明,以电沉积二氧化锰为阴极催化剂的微生物燃料电池最大功率密度为975.6 mW/m~2,是以商业二氧化锰为阴极催化剂的电池的1.7倍;这表明作为一种经济、高效、环境友好的阴极氧还原催化剂,电沉积法制备的二氧化锰为实现阴极催化剂的低成本制备以及微生物燃料电池放大化推进提供了新的研究途径。     

静电纺丝法制备TiO_2/ZnO复合纳米纤维

利用溶胶—凝胶的方法,将不同量的乙酸锌、钛酸丁酯溶剂及高分子材料混合搅拌,从而获得不同比例的前驱体溶液,然后经过静电纺丝及高温煅烧,获得一维TiO2/ZnO复合纳米纤维,通过扫描电子显微镜对其形貌进行观察,并用XRD确定其组分。     

1，8-二羟基-2-萘甲醛激发态双质子转移反应的MS-CASPT2//CASSCF研究

激发态双质子转移反应长期困扰着理论和实验科学家并成为了一个悬而未决的热点问题. 本文利用完全活化空间自洽场方法及其二阶微扰理论(MS-CASPT2//CASSCF)系统地研究了典型体系1,8-二羟基-2-萘甲醛(DHNA)的激发态双质子转移反应以及相关的激发态弛豫过程. 在MS-CASPT2//CASSCF水平下,本文优化了三个能量相近但结构不同的S₁态互变异构体,即S1-ENOL、S1-KETO-1和S1-KETO-2,以及两个关键的S₁/S₀锥形交叉点结构,即S1S0-KETO-1和S1S0-KETO-2. 其中,两个极小点S1-KETO-1和S1-KETO-2与实验上观测到的双荧光发射现象密切相关. 本文还利用MS-CASPT2//CASSCF方法计算了双质子转移反应的二维势能面以及从极小点到交叉点结构的线性内插路径;相应计算结果证实了DHNA体系具有分步的激发态双质子转移机制. 具体来说,从S1-ENOL到S1-KETO-1的第一个质子转移过程是无能垒的,而从S1-KETO-1到S1-KETO-2的第二个质子转移过程则需要克服一个大约6.0 kcal/mol的能垒. 此外,由于从S1-KETO-1 (S1-KETO-2)到S1S0-KETO-1 (S1S0-KETO-2)的线性内插路径显示DHNA体系需要翻越一个约为12.0 kcal/mol的能垒,因此DHNA体系将在S₁态上停留一段时间并发生双荧光发射现象. 当然,S₁/S₀锥形交叉点也会促使DHNA体系从S₁态内转换到S₀态,而这会一定程度上降低DHNA体系发射荧光的效率. 可以通过限制C5-C8-C9-O10二面角旋转来降低体系的内转换效率,进而提高DHNA体系的发光效率. 本工作不仅有助于理解激发态双质子转移机制,还有助于设计具有优异发光性能的新型分子材料.     

双阻带红外频率选择表面的设计

为实现在中、远红外两个大气窗口的低透过率,设计了一种基于六边形环状结构的双屏红外频率选择表面（FSS）,利用CST电磁软件进行仿真分析,发现该FSS在3~5 m和8~14 m两个波段内的平均透过率低于2.5%,实现了红外波段的双阻带;采用表面电流模式分析法和有效介质理论分析了该FSS的滤波机理,发现不同谐振点处由于屏间耦合或屏内单元间的耦合在谐振单元表面感应出对称分布的电流从而使散射总场增强,形成增强型反射,即比较理想的红外光阻带;最后研究了电磁波的极化方式、入射角度、介质属性以及结构参数对FSS传输特性的影响。结果表明该FSS具有良好的偏振稳定性和角度稳定性,介质属性和结构参数对其传输特性有较大影响。     

生物质不同部位制备炭基催化剂及其电催化氧还原性能

炭基氧还原催化剂因其具有成本低、导电性能好,结构可调控、电化学稳定性好等特点在电催化氧还原领域应用广泛.本研究以不同结构(叶、茎)的生物质(苋菜)为原料,通过一步热解法制备炭材料,结合X射线衍射仪、拉曼光谱、X射线光电子能谱以及线性扫描伏安法等物理化学特性分析所制备材料的电催化氧还原反应性能.结果表明,相对于茎源炭,叶...     

一种新型红外频率选择表面

为实现在中、远红外两个大气窗口的低透过率,设计了一种基于六边形环状结构的双屏红外频率选择表面,利用CST电磁软件进行仿真分析,发现该频率选择表面在3～5?m和8～15?m两个波段内的平均透过率低于0.025,实现了红外波段的双阻带;采用等效表面阻抗和表面电流法分析了该频率选择表面的滤波机理,发现不同极值点处由于屏间耦合或屏内单元间的耦合在谐振单元表面感应出对称分布的电流从而使散射总场增强,形成增强型反射,即比较理想的红外光阻带;最后研究了电磁波的入射角度、极化方式以及介质层的厚度对频率选择表面传输特性的影响。     

反铁磁自旋电子器件及其研究进展

反铁磁凭借对外磁场不敏感、电场自旋调控以及自旋动力学响应速度快等优势成为当前自旋电子器件研究热点。首先将反铁磁自旋电子器件划分为存储器件、逻辑器件和类脑器件三类进行介绍,对各类器件发展历程进行分析和归纳,展示在结构设计、自旋调控、速度能耗等方面的特点,其中基于纯电场自旋轨道矩和交换偏置场调控的反铁磁器件极具发展前景。同时,介绍了近年反铁磁信号的探测和调控机制的研究旨在帮助器件设计研究,例如磁场和电流调控、电场调控等;最后从物理机制、器件设计和实际应用角度总结了反铁磁自旋电子器件领域存在的困难和挑战,展望了其发展方向和机遇。     

基于高斯声束模型解释水中声速测量异常现象

测量水中声速时,随着接收、发射换能器的间距增大,会出现接收声压的极大值先增后减的异常现象,且该异常增长的曲线特征与水位有关.本文通过多元高斯声束叠加的方法模拟了圆形换能器的发散声场,并利用虚声源模型,推导出接收声压与距离的解析关系式,相应的数值计算复现了水中声压幅值非单调变化的异常现象,并证实其主要来源是水中声场在水-空气界面和水-水槽壁处的反射,水面高度对异常模式的影响也被计算证实.