从废水到新能源:光催化燃料电池的优化与应用

随着经济的飞速发展,社会对能源的需求日益扩大,对工业废水的无害化处理也提出了更高的要求。光催化燃料电池 (photocatalytic fuel cell, PFC) 在燃料电池中引入半导体光催化材料作为电极,实现了有机污染物高效降解和同步对外产电的双重功能,在废水无害化与资源化利用方面具有潜在的应用价值。半导体光催化电极是PFC系统高效运行的核心组件,增强其可见光响应和光生载流子分离是提高PFC性能的关键策略。反应器结构设计和运行参数优化也有利于改善PFC性能。本文从PFC基本原理和应用入手,综述了PFC在环境污染物资源化处理中的研究进展,并详细阐述了提高PFC的污染控制性能和产电效率的优化手段,为进一步设计高效稳定的PFC系统并实现其在水污染控制和清洁能源生产中的应用提供理论指导。     

玻璃陶瓷材料中Tm3+离子红外到蓝色上转换发光

系统研究了PbF2+GeO2+WO3ⅩⅣTmF3玻璃陶瓷材料中,在近红外光(1.06μm)激发下,Tm3+离子的发光特性.实验中观测到Tm3+离子的两组峰值位置分别在20920cm-1和22173cm-1的蓝色上转换发光,并证实这两组上转换发光分别与吸收三个和四个光子有关,同时建立了上转换发光的模型.为了选择最佳掺杂浓度,详细地测量了Tm3+离子峰值为20920cm-1的蓝色上转换发光强度与TmF3浓度的关系.     

西部开发中能源配置模型的研究

开发西部丰富的能源资源,解决东部地区能源紧缺的矛盾,是东西部经济合作、优势互补、东西联动双赢战略研究的一项重要课题.在国家投资主体和市场经济条件下,以能源消费效益最大为目标,建立了基于边际效益均衡的能源空间配置优化模型;兼顾经济效益与环境效益的能源部门配置优化模型.结果显示,各地区、部门要获得更多的能源,就必须提高能源的使用效率,提高能源消费的边际效益,降低污染排放水平.     

980 nm激发下Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-Al2O3粉末的上转换发光特性

通过固相反应法制备了Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-Al2O3粉末的样品,并对样品在980nm激光激发下的上转换发光特性进行了研究.从发射光谱可以发现,在可见光范围内有3个强的发光带,一个位于654nm附近的红光带和两个分别位于545nm、525nm附近的绿光带,分别对应于Er3+离子的以下辐射跃迁:4F9/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2.其中又以Er3+离子的4F9/2→4I15/2跃迁产生的红色荧光辐射最强.对其上转换发光机制进行了分析,发现这三个发光过程都是双光子过程.对样品粉末进行了XRD检测,发现ZrO2主要以立方相为主,并且计算得到了这种立方结构的晶格常数.Al2O3固溶于ZrO2中,Al3+嵌入ZrO2后产生氧空位,导致ZrO2晶体的对称性降低,这种结构变化更有利于提高上转换效率,即上转换发光强度增强.     

读者来信摘登

安康学院的方小兵老师来信指出：在《物理实验》2006年第2期上，关于“超声波波型转换与表面波的检测”一文中，出现波形与波型混用．波形和波型，虽然都是用来描述波的性质，但两者没有任何因果关系，波形由波源的振动决定，由示波器来显示，波型则是通过测量声速来判定，它的类型由波源和介质共同决定且在介面上能发生波型转换．     

单光子态的产生与测量

报道了通过自发参量下转换产生单光子态的实验研究,使用中心波长425 nm的飞秒脉冲泵浦Ⅰ类非共线相位匹配的BBO晶体,在实验上得到单光子计数率为2.978×10-4,并分析了实验中的相关问题.     

Recombination Efficiency in Double-Layer Organic Light-Emitting Devices

We analyse the influence of properties of organic/organic interface (OOI) on the characteristics of recombination efficiency of organic double-layer light-emitting diodes. Based on the disordered hopping theory model, spatial and energetic disorder of hopping states are also discussed for the case of space charge limited currents in hole transmitting layers but injection-limited currents in electron transporting layers. The results show that the recombination efficiency increases firstly and then decreases for different OOI parameters, and there is a maximum value changed with different spatial disorder parameters and energetic disorder scale. Different spatial disorder parameters make carrier mobilities change greatly, and the energetic disorder scale causes various localized state densities. Our calculated results are qualitatively in agreement with the experimental data.     

Pr(0.5):ZBLAN的双频激发上转换发光的研究

报道了Pr(0.5):ZBLAN玻璃在双频双光束光源激发下的激发态上转换现象.发现上转换发射谱的荧光与常规荧光发射谱的荧光一致，还发现双频激发下的上转换激发谱有3个明显的谱峰，它们依此对应于788.5nm 1G4→3P2,850.5nm 1G4→1I6和805.0nm 3H6→1D2的激发态吸收跃迁，而大的850.5nm上转换激发谱峰是由大的1G4(Pr3+ )→1I6(Pr3+)跃迁的振子强度f=23.04×10-6所致.这说明起源于1G4能级的激发态吸收上转换尤其1G4(Pr3+)→1I6(Pr3+)     

Yb~(3+)∶Pr~(3+)∶ZBLAN光纤中4f5d上转换激发的理论研究

利用粒子数速率方程和相关的辐射跃迁理论,计算了Yb3+∶Pr3+∶ZBLAN光纤中Pr3+离子4f5d能级两步上转换激发的动力学过程。得到不同Pr3+掺杂浓度下,激发光的光谱强度和粒子数密度的纵向分布和有效光纤长度随激发光的光谱强度的变化关系。另外,还得到了4f5d荧光强度与入射光强、光纤长度和Pr3+掺杂浓度的关系,给出了激发效率与激发光的光谱强度和Pr3+掺杂浓度的关系。     

利用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压

 爆磁压缩发生器产生脉冲高电压技术可以用于产生高功率微波及强电磁脉冲的实验研究。给出了利用螺旋型爆磁压缩发生器（HEMG）驱动电爆炸丝功率调节系统产生高功率脉冲高电压的实验方法和主要的结果。在利用HEMG驱动电爆炸丝断路开关（EEOS）产生脉冲高电压实验中，获得了最高电压700~800kV,功率大于20GW的脉冲输出。