第32届中国化学奥林匹克(决赛)试题解析(三)

正~~     

N—N键合成方法的研究进展

N—N键广泛存在于药物、天然产物和有机功能材料中,如何高效构建N—N键是有机合成的一个重要研究方向.基于含氨基、氰基、硝基和叠氮基等含氮基团的有机化合物非常多,直接利用这些含氮基团进行N—N键偶联为合成含N—N键结构单元的有机化合物提供了新的策略.综述了近年来发展的分子间和分子内构建N—N键的合成方法,并且对该方法存在的难点以及未来发展方向进行了展望.     

城市污水处理过程中有机污染物三维荧光特性的变化规律

采用三维荧光光谱法研究了城市污水处理过程中溶解性有机物的三维荧光特性变化规律。研究结果表明,生活污水中荧光类溶解性有机物主要以类蛋白有机物、UV腐殖质和可见腐殖质为主;污水生物处理前后特征荧光峰中心位置和强度均发生明显的改变,表明污水中有机物的相对组成和含量随生物处理过程而变化。三维特征荧光参数可以反映污水处理过程中污染物的种类、性质和含量变化等丰富信息。其测定迅速简便、灵敏度高,可用于污水处理效果的定性分析、定量评价,易于实现污水处理过程的实时在线监测,指导污水处理工艺的设计、运行、管理和控制。     

介孔结构增强的Fe3O4超粒子@介孔SiO2的光热性能

采用湿化学法制备了多功能Fe₃O₄超粒子@介孔SiO₂复合材料.该纳米复合材料具有超顺磁性,在商用磁铁下可实现快速富集、分离.SiO₂的包覆增强了Fe₃O₄超粒子在近红外光区的吸收,提高了其光热性能;介孔结构的构建提高了近红外光的利用率,进一步提升了纳米复合物的光热性能,且介孔SiO₂的壳层越厚,光热性能越优.细胞实验结果表明,Fe₃O₄超粒子@介孔SiO₂在近红外光照射下具有较高的癌细胞杀伤能力.     

(CdZnTe,ZnS)/ZnTe复合量子阱的光学特性研究

设计并制备了一种新型的(CdZnTe,ZnS)/ZnTe复合量子阱结构.使CdZnTe量子阱中的激子有可能在短时间内隧穿到ZnS阱层,从而达到提高光双稳器件“关”速度的目的.并通过对发光特性的研究证实在我们设计的结构中横向激子隧穿的存在,从而为进一步研究超高速光开关提供了实验依据.     

多孔微结构光纤中飞秒激光脉冲超连续谱的产生

报道了利用800nm飞秒激光脉冲在多孔微结构光纤中产生超连续谱展宽的现象，连续谱展宽范围为440—890nm.基于标量波近似理论对微结构光纤包层的有效折射率和基模的有效面积以及光纤的色散特性进行了计算，发现微结构光纤具有特殊的控制色散和波导特性的能力，对超连续谱展宽的机理进行了初步解释.本文的理论分析和实验结果有较好的一致性，认为即使包层由无序填充气线组成的多孔微结构光纤也可以出现超连续谱展宽效应. 关键词： 多孔微结构光纤 超连续谱 有效折射率 色散     

The interaction of nonlinear waves in two-dimensional lattice

This paper investigates the collision between two nonlinear waves with arbitrary angle in two-dimensional nonlinear lattice. By using the extended Poincarge-Lighthill-Kuo perturbation method, it obtains two Korteweg-de Vries equations for nonlinear waves in both the ζ and η directions, respectively, and derives the analytical phase shifts after the collision of two nonlinear waves. Finally, the solution of u（υ） up to O（ε^3） order is given.     

Efficiency Enhancement of Dye-Sensitized Solar Cells： Using Salt CuI as an Additive in an Ionic Liquid

Energy conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell is improved from 3.5% to 4.5% by adding a small amount of CuI into an ionic liquid electrolyte. It is found that other copper-I salts, for example, CuBr, have the same effect for the dye-sensitized solar cell. Experimental results show that no Cu^2＋ ions exist in this electrolyte. It is suggested that this improvement is caused by the adsorption of Cu^＋ onto the TiO2 porous film.     

不同形态铈改性的TiO2纳米管阵列的制备及其可见光光电响应性质

采用电化学阴极还原和阳极氧化法,制备了还原态铈和氧化态铈改性的TiO2纳米管阵列,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征样品形貌和晶相,得出还原态铈以单质铈纳米纤维形式存在于TiO2纳米管内及表面,单质铈改性的TiO2纳米管经阳极氧化后,以CeO2和单质Ce形式共存.测定样品的光电流响应并计算样品的能带宽度.结果表明:单质铈改性的TiO2纳米管阵列在可见光区光电流响应较TiO2纳米管增强,单质铈添加存在最佳值,在10 mmol·L-1溶液中制备的单质铈改性的TiO2纳米管阵列光电流响应最强,能带宽度E9减少到2.88 eV,并且随着单质铈含量的增加,载流子浓度增大,且平带电位向负向移动.单质铈改性的样品经阳极氧化后,样品在紫外光区和可见光区光电流响应都增强,但其在可见光区的响应强度要小于单质铈改性的TiO2纳米管在可见光区的响应强度.