摘要：过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种多功能氧化剂,利用地球上丰富的水和氧合成过氧化氢是解决能源危机和环境修复的一种有前景的方法.共价三嗪框架(CTFs)因具有独特的稳定结构以及π共轭sp^(2)碳结构上功能基团的高可设计性,其作为光催化剂而备受关注.然而,由于共轭键的可逆性较差,极大地影响了电荷的分离和转移.为了提高载流子分离效率,目前的策略主要为开发高结晶结构或在CTFs骨架中加入具有不同电离势和电子亲和力的供电子和接受电子单元,但催化性能和太阳能化学转化(SCC)效率仍然低于预期.碳点(CDs)具有类分子特性,可以通过表面接触或结合改变材料的微观结构和物理性能,起到调控光生电荷行为的作用.因而,本文把CDs引入到CTFs分子中,使其充当电荷分离器,提升光生载流子的利用效率.本文提出一种可扩展的方法,使1,4-二氰苯(DCB)、CDs和碱金属盐在溶液中发生选择性吸附反应,去除溶剂后制备出预混物,然后再以CF_(3)SO_(3)H为催化剂,在空气氛围内直接加热预混物至250℃并反应8 h,获得具有高结晶CTFs与CDs的复合光催化剂(CDs@CTFs).透射电镜、X射线光电子能谱(XPS)等结果证明了CDs引入到CTFs插层中.粉末X射线衍射结果表明,适量的CDs可以提高CTFs的结晶度.紫外-可见吸收谱表明CDs的引入扩大了可见光的吸收范围.Zeta电位、光致发光光谱等结果表明,二价和多价阳离子同时与两个或两个以上的CDs相互作用,导致其溶胶溶液的不稳定性和表面电子态的改变,影响了光催化剂性能.XPS、红外光谱、热重分析(TGA)等表征结果表明CDs表面羧基的H+离子可能被碱金属离子取代,从而调节表面电荷分布,促进电荷分离和转移.电荷牺牲实验、原位漫反射红外傅立叶变换光谱和电子顺磁共振谱测试结果表明,CDs@CTFs可以实现氧还原反应和水氧化反应双通道产H_(2)O_(2).通过使用已知的电子受体和电子供体来识别CDs和CTFs之间的电荷转移过程,并结合对空穴传输层器件的暗I-V曲线测试结果,揭示了CDs具有空穴存储功能.所制光催化剂的H_(2)O_(2)产率为2464μmolh^(-1)g^(-1),全光谱光化学转化效率为0.9%,500 nm的表观量子产率为13%,超过了目前报道的大多数光催化剂.结合理论分析结果表明,CDs可以作为空穴提取剂有效地驱动激子解离,并为水氧化反应提供活性位点;研究发现碱金属离子在合成过程中与CDs表面的羧酸基团相互作用,增强对CTFs的空穴提取能力,加速光催化生成H_(2)O_(2).此外,所制光催化剂在自然阳光下可连续工作产H_(2)O_(2),且光催化性能经过100 d循环使用仍表现出高的稳定性.综上所述,本文开发了一种简便且可扩展的方法,将CDs引入到CTFs中,以实现高效的光催化产H_(2)O_(2).CDs通过其界面产生的内电场从CTFs中提取光生空穴,并在CTFs上充当空穴存储层.此外,碱金属离子能显著调节内部电场强度,使CDs@CTFs具有更显著的光催化性能.本工作揭示了一种新的设计策略来调控有机共轭聚合物中的载流子分离和迁移.

摘要：为解决随机数编码造成相位敏感光时域反射系统振动定位差的问题,设计了一种随机数编码融合长脉冲的级联调制方法,分别利用声光调制器和半导体光放大器实现随机数编码和长脉冲的融合调制,提升消光比。使用自相关的随机数编码生成脉冲序列,设计数字正交解调算法获得拍频信号幅值与相位信息。实验结果表明,在4km长度传感光纤上,脉冲宽度为40ns时,方案可将消光比提升13.7dB;当振动信号频率为200Hz时,振动信号定位均方根误差为2.1m,最大绝对误差为3.8m,提升了振动信号定位精度,为编码相位敏感光时域反射系统定位性能提升提供了新方法。

摘要：为了满足易燃易爆环境的声纹识别需求,设计了直线型萨格奈克干涉光纤声音传感系统,利用维纳滤波算法对语音数据进行了降噪,通过三电平削波法获取了基音周期特征,采用动态时间规整算法筛选了说话人样本,并提取了梅尔频率倒谱系数特征,运用高斯混合模型-期望最大化算法开展了声纹识别实验研究,同时探究了光纤声音传感系统的频率响应特性与声纹特征,研究了采集语音幅值对声纹识别结果的影响。实验结果表明,系统可实现300~3500 Hz频率段的声音信号感知,声音幅值从0.9 V降至0.15 V时最大与次大对数似然值之差由35.5降至10.9,识别结果从成功变为失败。重复性实验表明,在10 km的传感光纤上,距声源2 m位置处,传感系统可对400段时长为3~5 s之间的文本无关语音段实现准确检测,且综合识别准确率为94.75%。本系统有望为易燃易爆环境中的设备故障、应急救援、渗漏监测等领域提供声纹识别的解决方案。

摘要：为了在宽频内实现可开关的高效率线极化转换,设计了一个嵌入PIN二极管的十字架型极化转换超表面。仿真结果显示,当PIN二极管处于导通状态时,在4.03~7.71 GHz范围内,该超表面的极化转换率超过90%,相对带宽为62.7%;当PIN二极管处于截止状态时,该超表面在工作频段相当于反射板。通过理论分析和表面电流分布解释了极化转换机理。最后,对所制作样品的实验测量进一步证实了该超表面可开关的极化转换效果。所设计的超表面有望应用于电磁兼容和极化探测等领域。

摘要：针对目前光纤光栅解调系统算法复杂,需要借助上位机进行解调的不足,设计了一种基于卡尔曼滤波算法的嵌入式光纤光栅解调系统。该系统在STM32嵌入式平台上采用卡尔曼滤波算法,结合趋势判断算法实现了FBG中心波长的快速解调。实验结果表明,系统的测温精度可达±0.1℃,对FBG温度传感器中心波长的解调稳定性可达±3 pm,温度与波长线性变化的拟合度可达0.998以上,能够满足实际工程应用的需求。

摘要：以N-(2-羟基-3-甲氧基亚苄基)氨基脲(H2hms)与不同取代基的羧酸(RCOOH)为配体,合成了3例席夫碱类的中心对称双核镝基配合物[Dy_(2)(Hhms)_(2)(C(CH_(3))_(3)COO)_(2)(H_(2)O)_(4)](NO_(3))_(2)(1)、[Dy_(2)(Hhms)_(2)(C_(14)H_(9)COO)_(2)(C_(2)H_(5)OH)_(2)(CH_(3)OH)_(2)][ZnCl_(4)](2)和[Dy_(2)(Hhms)_(2)(C_(6)H_(3)(NH_(2))_(2)COO)_(2)Cl_(2)]·2CH_(3)CN(3),并对其进行了结构和磁性表征。结构分析表明,配合物1和2保持了相似的单帽四方反棱柱配位构型,但1与2中羧酸与Dy(Ⅲ)键合的方式不同;配合物2和3保持了相似的酚氧和羧酸桥联结构,但由于配位小分子的不同,配合物3中Dy(Ⅲ)离子的配位几何构型与2有所不同。磁性测试结果表明,配合物3在零场下观察到显著的单分子磁体行为,具有磁翻转有效能垒96 K。相反,配合物1仅表现了快的量子隧穿弛豫行为,甚至配合物2没有单分子磁体的弛豫信号。借助结构特点和各向异性轴取向等关键信息,对3例配合物的磁构效关系进行了讨论。研究结果表明利用羧酸配体取代基能够实现对分子磁各向异性以及对称性的良好调控,从而提高镧系单分子磁体磁弛豫行为。

摘要：为了更好的识别船舶图像信息,提出基于卷积神经网络的船舶图像增强方法,利用卷积神经网络技术对船舶图像特征进行采集和建模,并对采集到的数据进行降噪,再根据图像颜色特征进行图像缺陷修复和图像的逆向恢复处理,从而获得高品质的船舶图像。最后通过实验证实,卷积神经网络能够有效改善船舶图像的显示质量,满足传播图像增强的设计目标。

摘要：背景:单边双通道内镜下腰椎椎间融合作为新颖的微创技术已被广泛应用于腰椎退行性疾病的治疗,但融合器沉降作为一种术后并发症仍无法完全避免。目的:通过有限元模型分析单边双通道内镜下腰椎椎间融合技术的生物力学特点,以及在不同高度融合器和骨质疏松条件下融合器沉降的风险。方法:基于健康成年男性志愿者的CT数据构建了L_(4)-L_(5)椎体有限元模型,依据单边双通道内镜下腰椎椎间融合手术方式,依次构建置入8,10,12 mm 3种不同高度融合器的模型,每种高度融合器模型分为骨质正常和骨质疏松两种情况。在L_(4)上表面施加500 N的随动载荷和10 Nm的力矩,模拟前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转运动,观察并分析不同工况下各种模型的相对活动度、椎弓根钉-杆系统应力及终板应力。结果与结论:(1)在相同运动状态下,6种椎间融合模型的相对活动度均明显低于正常腰椎模型;6种椎间融合模型前屈运动下的相对活动度最大,后伸运动下的相对活动度最小;在相同骨质与运动状态下,随着融合器高度的增加,椎间融合模型的相对活动度减少;(2)在相同骨质与运动状态下,随着融合器高度的增加,椎间融合模型的椎弓根钉-杆系统应力减小;6种椎间融合模型侧弯运动下的椎弓根钉-杆系统应力最大,前屈和后伸运动下的椎弓根钉-杆系统应力最小;当融合器高度相同时,骨质疏松模型椎弓根钉-杆系统应力均大于骨质正常模型;(3)在相同骨质与运动状态下,随着融合器高度的增加,椎间融合模型的L_(4)下终板(或L_(5)上终板)最大应力增加;当融合器高度相同时,骨质疏松模型的L_(4)下终板(或L_(5)上终板)最大应力稍大于骨质正常模型;在相同运动状态下,6种椎间融合模型的L_(4)下终板最大应力均大于L_(5)上终板;6种椎间融合模型前屈运动下的L_(4)下终板(或L_(5)上终板)最大应力最大,后伸运动下的L_(4)下终板(或L_(5)上终板)最大应力最小;(4)结果显示,融合器选择并不是越高越好,而是需要适度撑开,在保证节段稳定性的同时避免融合器过高导致融合器沉降的风险增加。

摘要：基于纳米抗体(nanobody,Nb)的免疫磁珠,因其独特的性能在免疫检测、细胞分离、生物大分子纯化等领域受到广泛关注。但目前国内外缺乏对基于Nb与生物源性磁颗粒(bacterial magnetic particles,BMPs)和化学合成的磁颗粒(magnetic particles,MPs)构建的免疫磁珠性能差异的研究。本研究以3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)Nb作为研究对象,通过基因工程技术在其C-端引入半胱氨酸(cysteine,Cys),获得Nb-6His-Cys重组蛋白质。利用双功能交联试剂3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(N-succinimidyl-3-(2-pyridyldithiol)propionate,SPDP)将Nb-6His-Cys分别与BMPs和MPs进行偶联获得免疫磁珠,评价2种免疫磁珠的性能差异。结果表明,SPDP能够分别将Nb-6His-Cys定向固定在BMPs和MPs表面上;磁珠表征发现,BMP-Nb的水合粒径、电位和分散性均优于MP-Nb(BMP-Nb的水合粒径为68.43±24.54,电位-27.89 mV,分散性0.57;MP-Nb的水合粒径为27.31±5.28,电位-26.12 mV,分散性0.44);通过差值法计算发现,BMPs可展示更多的Nb-Cys(1 mg的BMPs上能够展示697±16μg 3-PBA Nb-Cys,1 mg的MPs上能够展示569±18μg 3-PBA Nb-Cys)。综上研究表明,Nb和BMPs构建的免疫磁珠性能优于Nb和MPs构建的免疫磁珠,本实验为合理选择免疫磁珠检测方法提供了理论依据,为实现3-PBA的环境快速检测提供物质支撑。

摘要：一维非共轭烷烃链虽不具富电子或少电子特征,但常存在于单分子器件或多肽、蛋白质等生物分子中,对电子传输产生重要影响.为理解这类物质的电子输运特征,本研究设计了一维线性非共轭(CH2)n分子结模型,并利用密度泛函理论结合非平衡态格林函数的方法,对(CH2)n(n=1-12)线性分子链与两个石墨烯电极耦合而成的分子结进行了第一性原理计算.结果表明,CH2分子链随着n值的变化,其电导值表现出明显的奇偶振荡现象,并且随着链长的增加呈指数级的衰减,这一结果与实验研究取得了很好的一致性,为理解和设计性能更加优良的单分子器件提供了重要理论依据.