基于FPGA的信号量管理模块的设计

针对软件实时操作系统的开销给嵌入式系统带来性能退化的问题,提出了基于FPGA的硬件实时操作系统的方案,设计了一个硬件信号量管理模块并用Verilog HDL硬件描述语言进行描述。仿真结果验证了这一设计的正确性,且其创建、请求和发送信号量操作的执行速度比μC/OS-Ⅱ中信号量管理部分明显提高。     

含羧酸镁(钙)官能团的多孔芳香骨架材料储氢性能的预测

用MP2方法,TZVPP基组以及基组重叠误差(BSSE)校正计算了氢分子与修饰在多孔芳香骨架(PAF)上的羧酸镁、羧酸钙官能团的相互作用,并建立了描述这一相互作用的分子力学力场.在此基础上用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)模拟预测了氢气在该种新型PAF材料上的吸附等温线.量子化学计算结果表明,每个羧酸镁、羧酸钙官能团分别可以提供13、14个氢分子吸附位点,与每个氢分子的平均结合能在8kJ·mol-1左右.通过比较不同温度和压力下材料的绝对吸附量和超额吸附量发现,在PAF骨架中引入羧酸镁、羧酸钙官能团可以显著提高材料的综合储氢性能,达到并超过了美国能源部提出的2015年储氢标准.同时该工作还揭示了氢吸附量与材料的表面积、空腔体积和分子作用强度间的复杂关系.     

H_2和CO_2在金属-有机架构(MOFs)材料中的吸附性质

使用巨正则系综蒙特·卡洛(GCMC)方法以及TEAM力场参数考察了H2和CO2分子在IRMOF-1和IRMOF-16两种晶体材料中的吸附性质,用统计涨落理论计算了客体分子的吸附热,并分析了柔性骨架和刚性骨架对客体分子吸附性质的影响.计算表明,柔性和刚性骨架对吸附量和吸附热影响可以忽略.客体分子的体积吸附量在IRMOF-1中更大,重量吸附量在IRMOF-16中更大.IRMOF-16的吸附热小于IRMOF-1.这些结论都与前人的实验及理论研究相吻合.     

分子模拟预测含配位键不饱和Cu的有机骨架(MOFs)材料的储氢性能

本文根据RI-UMP2方法、TZVPP基组和BSSE校正计算得到的能量数据,推导了描述氢分子与含有不饱和配位键的Cu的金属羧酸配合物相互作用的分子力学力场. 用巨正则系综蒙特卡洛模拟(GCMC)计算了氢在含四方形配位Cu的MOFs材料上的吸附等温线. 通过对比CuBTC的实验吸附数据发现,虽然理论预测含有四方形配位Cu的MOFs具有比含有四面体配位Zn的MOFs与氢分子更强的相互作用,实验合成得到的材料尚未反映这一区别. 以现有的CuBTC实验数据为参照消除理论计算和实验测定的系统偏差,预测了3种含有四方形配位Cu的MOFs材料以CuBTC作为参照的储氢能力.     

磷在P-ZSM-5沸石中存在的形态

用密度泛函理论和ONIOM (our own N-layer integrated molecular orbital molecular mechanics)方法研究磷改性的ZSM-5沸石中含磷基团的可能存在形态. 计算的反应焓和自由能数据表明P-ZSM-5沸石中以磷进入骨架和在骨架外的形成磷酸根离子对是合理的稳定结构. 而且, 计算结果表明离子对模型F和G更适合在室温下存在, 磷进入骨架的酸性结构C'在高温下更稳定, 而磷进入骨架的结构C对温度变化不敏感. 计算得到的²⁷Al, ³¹P, ²⁹Si化学位移、酸性的变化趋势和结构参数与相关实验数据吻合.