石墨烯/聚吡咯复合材料与电化学应用研究进展

石墨烯由于其特殊的单原子层结构决定了其具有丰富而新奇的物理化学性质.在发现后的短短十年间,已在物理学、化学、材料科学与工程等领域产生了重要的影响,成为备受瞩目的国际研究前沿和热点.在石墨烯的研究和应用中,最重要的问题就是如何实现其可控制备,组装及功能化应用.近年来,包括本课题组在内的国内外很多研究人员一直在积极探索石墨烯及其功能复合物的制备及应用新途径,其中石墨烯与导电高分子聚吡咯(PPy)的复合是研究的重要内容之一,并且取得了一系列有价值的研究成果.本文对石墨烯/PPy复合结构的可控制备进行了系统的归纳与总结,也讨论了其在催化、驱动器、超级电容器和传感器等电化学应用领域的最新进展,并对相关领域的发展趋势做了展望.     

非线性光学超构表面：基础与应用

光学超构表面是一种由亚波长尺度的超构单元在面内排布而构成的准二维人工结构材料。研究人员可以通过选择超构单元的材料组成、几何形状对光的振幅、偏振、相位和频率等光场自由度进行灵活调控。聚焦于超构表面在非线性光场调控领域的原理与应用。首先,概述了非线性晶体到非线性超构表面的发展历程。然后,讨论了对称性和几何相位在非线性光学超构表面中的重要作用。最后,介绍了非线性光学超构表面在波前调控、量子信息处理和太赫兹波的产生与调控等领域中的应用。     

Ru0.7Si0.3O2/Ti电极电催化氧化处理硝基苯废水

制备了Ru0.7Si0.3O2/Ti电极,并以该电极作为氧化阳极,不锈钢为阴极,电催化氧化降解废水中硝基苯。 实验结果表明,当硝基苯初始质量浓度为220 mg/L时,最佳条件为：电流密度25×10-3 A/cm2;Na2SO4作为电解质时加入量为8 g/L;溶液初始pH=2。 在此最佳条件下,硝基苯去除率大于85%,TOC去除率大于50%,表明Ru0.7Si0.3O2/Ti阳极能有效去除废水中有机污染物;对中间产物的检测结果表明,硝基苯的降解是阴阳两极协同作用的结果。     

高温下数字图像相关散斑最优成像探究

为了测量材料在高温甚至超高温下的力学性能,采用数字图像相关方法,并研究其在高温下的最优成像。采取不同的散斑制作方法,同时加入不同颜色的高温漆,在不同的温度节点,外加不同光源及相应的滤波片,采集并观察图像是否具有良好的对比度。普通的单色光源在800℃以后会逐渐失效,无法获取图像,而紫外光在1 200℃时依然可以获取较好的图像,且直接利用试件本身颜色作为底色效果更佳。采用紫外光照明可以实现DIC在高温环境下的测量。同时利用黑色或者蓝色散斑直接喷涂在试件上有着最佳的对比度,要优于常规的散斑制作方法。     

光传送网建模与价值评估

针对第十五届中国研究生数学建模B题展开研究,对光纤通信网络工作原理以及价值评估体系进行分析和建模.首先从底层物理原理探究了三种调制方式,即QPSK,8QAM和16QAM,误比特率和信噪比的关系,并从仿真实验角度验证了理论推导合理性,得出三种调制方式在BER=0.02时的SNR容限点分别为6.68dB,10.80dB,12.68dB.接着以单跨为单位对光传输链路建模,计算最优传输功率并求得链路距离最优解:当单跨光纤长度分别为80和100 km时,最远传输为19跨和7跨;基于光纤的信息容量和传输距离,建立网络价值优化模型,结合贪心法和局部三节点系统特征分析法,求解得最优网络规划方案:当最大连接数分别为16和33时,网络价值为5432mTb/s和8923mTb/s;最后探究改变星座图位置,编码方式,概率等方式对光链路传输性能的优化,得到了一组优于原始星座图的结果,以及一组介于8QAM与16QAM之间的结果.     

数字抗震激光干涉仪的研究与设计

在原GM S1型迈克耳孙干涉仪基础上设计了数字式激光干涉仪,结构由抗震动隔离调节器和激光干涉条纹计数器组成,可达到在明亮室内进行实验测试,可排除机械振动干扰、环境杂散光的干扰、空气流动干扰、光源的波动及多次反射产生的干扰和电干扰,自动而准确地记录干涉环数目。该装置具有抗干扰性、实用性以及通用性强等特点。     

STUDY ON POLYMERIZATION MECHANISM OF 3, 9,-DIALLYL-3, 9, -DIBENZYL-1, 5, 7, 11-TETRAOXASPIRO [5, 5] UNDECANE

A new monomer, 3,9-diallyl-3, 9-dibenzyl-1, 5,7,11 - tetraoxa- spiro [5,5] undecane (6) was prepared by the reaction of 2- allyl- 2' - benzyl- propanediol - 1.3 with dibutyltin oxide, and then treated with CS_2. Monomer 4 could be initiated by cationic initiators to give a viscous polymer (white powder in the case of polymerization at 0℃). Upon the NMR and IR spectra of the obtained polymer, the components and their relative amount were estimated. The polymerization mechanism was discussed.     

多肽荧光探针特异性识别细胞中的Cu2+和Cys

Cu2+作为生物体内含量第三多的必需微量金属元素,在生物体新陈代谢和正常的生命活动中扮演着重要角色,而体内Cu2+的过度积累可能是唐氏综合征、阿尔兹海默症等许多疾病的关键诱因.Cys作为生物体内不可或缺的氨基酸,参与调控体内蛋白质的合成、翻译后修饰等基本的生理过程,它的富集可能会引起神经中毒、肝脏损伤、肾结石等疾病.因...     

3-(4'-羧基-苯氧基)苯甲酸构筑的Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构及对丙酮和Tb3+离子的荧光传感

利用水热法合成了2个新的配位聚合物(CPs):[M(3,4′-oba)(phen)(H_2O)]_n(M=Zn (1)、Cu (2),3,4′-H_2oba=3-(4′-羧基-苯氧基)苯甲酸,phen=菲咯啉),并用X射线单晶衍射测定其晶体结构。CP1为一维链状结构,中心金属Zn~(2+)的配位环境为[ZnO_3N_2],形成四方锥构型。配体3,4′-oba以μ_1∶η~1η~0/μ_1∶η~1η~0的模式与Zn~(2+)配位。CP2中Cu~(2+)的配位环境为[CuO_4N_2],呈扭曲的八面体构型。配体3,4′-oba采用μ_1∶η~1η~0/μ_1∶η~1η~1的模式连接2个Cu~(2+)形成一维"之"字链结构。一维链分别通过分子间氢键C—H…O (1)和O—H…O (2)形成二维超分子网状结构。配体phen以双齿螯合的形式与Zn~(2+)/Cu~(2+)配位。CP1表现出强的荧光,归因于配体的π*-π跃迁。研究了1在不同溶剂中的发光性能以及对镧系金属离子的荧光敏化效果。CP1的荧光被丙酮分子猝灭,而可以敏化稀土金属Tb~(3+)离子发出强的绿色荧光,因而1可作为检测丙酮分子和Tb~(3+)离子的荧光传感器。     

肝、肝癌及肝纤维细胞的荧光光谱及其荧光饱和强度分析

对肝细胞及肝病变细胞进行荧光光谱特性研究,能为早期筛查与攻克肝癌提供光谱学依据。实验目的包括,通过光谱实验获得细胞特异性荧光光谱;结合流式细胞仪获得最大饱和荧光强度与细胞直径的相关性。实验过程,首先使用荧光光谱仪来检测肝细胞、肝纤维细胞以及两种肝癌细胞;采用去拉曼散射的方法消除背景噪声,获得五种浓度下细胞荧光光谱;其次,使用流式细胞仪检测四种细胞直径的大小,根据双参数散点图分析四种细胞的直径特点;最后,利用高斯多峰拟合对比光谱差异,并且分析细胞直径对荧光饱和强度变化趋势的影响,得出细胞大小对荧光饱和强度非线性拟合曲线的影响规律。光谱实验发现,在550~750 nm之间,肝细胞存在两个特异性荧光峰,第一个峰值位于592 nm处,第二个峰位于682 nm处,且前者明显高于后者;肝癌,肝纤维细胞除具备与肝细胞相同位置的两个峰外,在726 nm处出现第三个特异性荧光峰,并在592 nm处获得最大激发光强,在726 nm处的荧光峰高于在682 nm处的第二个荧光峰;结合高斯多峰拟合法对峰值和各峰位置,以及峰型展宽进行分析。肝癌细胞和肝纤维细胞三个峰的展宽基本相同,正常肝细胞最大激发峰展宽略小于另三种细胞,但是682 nm处的小峰展宽略大于病变细胞;流式细胞仪实验结果显示,肝癌细胞直径大于肝纤维细胞大于肝细胞,同种浓度下荧光强度也是肝癌细胞高于肝纤维细胞高于肝细胞;利用非线性曲线拟合细胞最大荧光强度随浓度变化曲线,根据曲线斜率的变化规律,发现四种细胞的最大荧光强度会随着细胞浓度增大而增强,但是逐渐呈现荧光饱和状态。随着细胞直径增加,最大荧光强度饱和趋势更为明显,单个细胞自激发效率降低。结果显示,将细胞形态学与光谱学有机的融合,结合两种分析方式,能提高细胞判断的准确性和有效性。通过对肝细胞、肝癌细胞以及肝纤维细胞的荧光光谱特性进行研究,并结合细胞直径分析荧光饱和变化趋势,能够为肝病变细胞的研究提供一定的光谱学依据。