摘要：光催化技术被认为有可能成为解决环境污染和能源危机的有效手段之一,引起了各国政府和科学家的极大兴趣.以TiO_2,WO_3和Bi_2O_3等半导体为催化剂的光催化反应受到广泛关注.WO_3是一种典型的n型半导体材料,具有电致变色、气敏和光催化等性能,在电致变色器件、气敏传感器和光催化剂等方面有着广泛应用前景.由于WO_3具有高的太阳能利用率、良好的可见光响应性和较强的抗光腐蚀性,是一种极具开发潜力的半导体光催化材料,所以在光解水制氢及催化降解有机污染物等领域中得到广泛应用.然而,WO_3半导体表面上较高的光生电子-空穴复合效率是影响其光催化性能的主要因素之一,从而限制了WO_3在光催化领域的工业应用.研究发现,TiO_2材料在从锐钛矿向金红石转变的过程中,通过精细调变焙烧温度,可以在两种晶相的界面形成TiO_2异相结.形成的锐钛矿-金红石异相结能有效促进电子-空穴分离.目前,构建异相结已成为改善光催化剂电子-空穴分离效率的有效方法之一.近年来,人们先后成功构建了a-Ga_2O_3/b-Ga_2O_3,a-Bi_2O_3/b-Bi_2O_3和WO_3/WO_3·H_2O等异相结,这些异相结催化剂在光催化降解水产氢和降解污染物反应中显示了比单一晶相更高的光催化活性.WO_3是一种多晶相材料,具有正交、六方、单斜和四方等多种晶体结构,其中六方晶相(h-WO_3)由于具有开放结构而在气体传感器和电池电极等领域显示了突出性能,而单斜晶相(m-WO_3)具有合适的带宽和良好的可见光响应性,因而广泛应用在光催化领域.而且,h-WO_3的导带和价带均低于m-WO_3的导带和价带,所以在WO_3材料中有可能通过构建单斜/六方异相结(m-WO_3/h-WO_3)来提高WO_3的光催化性能.本文借鉴半导体异相结概念,采用固相热分解法,试图通过调节焙烧温度和焙烧时间以构建m-WO_3/h-WO_3异相结催化剂.利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和N_2吸附-脱附等方法对WO_3样品的晶相结构、形貌和元素组成等进行了表征.以光催化降解罗丹明B(RhB)为模型,研究了不同晶相WO_3材料的光催化性能,考察了WO_3晶相和异相结对其光催化性能的影响,从而为WO_3材料中异相结的构建提供思路、方法和理论指导.结果表明,采用偏钨酸铵固相热分解制备WO_3的过程中,焙烧温度为600–700℃时,样品为单斜晶相,随着焙烧温度升高至800℃时,样品中开始出现六方晶相.随着焙烧温度升高,h-WO_3的含量没有明显变化,当温度升至1000℃时,h-WO_3的含量有所减少.SEM和HRTEM结果验证了m-WO_3/h-WO_3异相结的形成,小的m-WO_3粒子分布在棒状h-WO_3上,并且两者紧密接触.为了进一步证实WO_3的异相结效应,将偏钨酸铵在800℃焙烧不同时间(8–30 h).结果表明,通过改变焙烧时间可有效控制m-WO_3和h-WO_3混合晶相比例,800℃焙烧8 h时m-WO_3为主要晶相,焙烧12 h时h-WO_3含量明显增加,当焙烧时间延长至24和30 h时h-WO_3含量减少.SEM结果同样显示,在800℃焙烧12 h样品中棒状h-WO_3显著增多,与小的m-WO_3粒子接触几率增大,即m-WO_3/h-WO_3异相结数量增加.不同晶相WO_3样品光催化降解RhB的结果表明,具有m-WO_3/h-WO_3异相结结构的WO_3催化剂具有较高光催化活性.荧光光谱结果表明,单斜相/六方相异相结的形成提高了电子-空穴分离效率,从而提高了其光催化降解Rh B的活性.而在具有m-WO_3/h-WO_3异相结结构的WO_3催化剂中,随着焙烧温度升高或焙烧时间延长,h-WO_3含量有所减少,从而导致暴露的m-WO_3/h-WO_3异相结数量减少,因而使得活性有所降低.本文采用固相热分解法通过调变焙烧温度构建了m-WO_3/h-WO_3异相结光催化剂,显著提高了光催化降解RhB的活性,这对设计合成高效WO_3基光催化剂具有一定借鉴.

摘要：利用响应面方法开展横向荷载下斜坡桩的可靠性研究。引入一种考虑斜坡效应的新型载荷-位移(p-y)曲线方法模拟斜坡上横向受荷桩桩-土作用系统,采用斜坡桩桩顶位移和桩身弯矩作为功能准则,建立桩顶位移失效和桩身最大弯矩两种失效模式下横向荷载作用斜坡桩基的可靠性分析方法,利用蒙特卡罗法验证了斜坡地面上横向受荷桩的可靠性分析方法。讨论横向荷载作用下斜坡桩基可靠性的影响因素。结果表明,桩顶位移的变异性随着极限承载因数(N_(pu))、50%水平的弹性模量(E50)和水平荷载(H)变异系数的增加而增加,N_(pu)和无量纲系数(λ)的负相关关系使桩顶位移概率密度函数(PDF)值的分散性降低;相反,N_(pu)和λ的正相关关系使桩顶位移的PDF值产生较大变化。对于地面水平极限承载因数(Npo)和λ,N_(po)和λ之间的正相关关系和负相关关系均使桩头位移的PDF值产生较大变化,并且N_(po)和λ之间的负相关关系会明显增加这种变异的响应。

摘要：A novel single-mode single-polarization （SMSP） photonic crystal fibre has been proposed and analysed based on the polarization-dependent coupling and absorption effect via a full-vector finite element method with perfectly matched layers. The numerical results predict that very efficient SMSP operation can be achieved with both high bandwidth and high extinction ratio at low loss penalty. Effects of the fibre structural parameters on the SMSP bandwidth and extinction ratio have been explored, which will provide useful guide for the design and fabrication of the fibre. The results obtained will be instructive for the realization of new SMSP fibres with high performance.

摘要：电化学二氧化碳还原(ECR)是解决CO_(2)过度排放和利用CO_(2)生产高附加值产品的一种潜在技术途径.本文中,我们报道了一种具有分级多孔结构的Cu1Au单原子合金(SAA)电催化剂用于ECR.得益于纳米多孔金属提供的丰富活性位和表面空位,该纳米多孔Cu1Au-SAA催化剂在较宽的阴极电压范围内表现出优异的CO_(2)还原性能,CO的法拉第效率接近100%.原位-同步辐射X射线吸收光谱研究和密度泛函理论(DFT)计算表明,Cu-Au界面作为本征催化活性中心,有利于CO_(2)分子的活化吸附,协同稳定*COOH中间体,从而促进最终产物CO的生成.这一研究结果不仅有助于深化认识原子尺度界面双金属协同效应,同时也为设计和合成单原子合金电催化剂提供了指导。

摘要：精确评估模块连接处荷载特性对超大型浮体的水动力设计及结构安全性研究具有重要的工程意义。文章以5模块半潜式超大型浮体为研究对象,考虑碰撞荷载和风、浪、流环境荷载的联合作用并采用AQWA软件对超大型浮体模块连接点处的受力特性开展了数值计算。船舶碰撞荷载简化为矩形脉冲,采用定常风、定常流以及JONSWAP波谱,探讨了船舶碰撞角度、撞击位置、环境荷载等因素对模块连接点受力特性的影响。该文的研究成果可为事故荷载作用时超大型浮体连接器结构设计和强度计算提供一定依据。

摘要：化石能源的使用可产生大量CO2,带来严重的温室效应.光催化CO2还原生产太阳燃料技术既有望缓解温室效应,又可以将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的化学能储存起来方便使用.高效光催化材料的开发是发展光催化技术的关键.迄今,在已开发的所有半导体光催化材料中,Ti O2仍是广泛研究的明星材料.在实际使用中,Ti O2的光催化效率仍受限于其极弱的可见光利用率和较高的电子-空穴复合几率.近年来,越来越多的研究表明Ti O2的结构与形貌特征极大地影响其光催化效率.尤其,Ti O2的外露晶面设计与晶面效应研究引起了广泛关注.由于具有较高表面能和较多表面不饱和键,起初大多数理论和实验研究认为锐钛矿Ti O2(001)晶面是光催化活性晶面.后来,越来越多研究表明并非锐钛矿Ti O2(001)晶面的暴露比例越高其光催化活性就越高.最近,我们发现锐钛矿Ti O2(001)晶面与(101)晶面在调控光催化CO2还原性能上具有良好的协同效应.密度泛函理论计算表明,锐钛矿Ti O2的(001)晶面与(101)晶面的能带结构有差异,(001)晶面的导带位置相对于(101)晶面而言较高,而(101)晶面的价带位置相对于(001)晶面而言较低.基于此我们提出,具有合适比例的锐钛矿Ti O2的(001)晶面与(101)晶面的交界处可以形成最佳的表面异质结或晶面异质结.表面异质结的形成导致光生电子倾向于向(101)扩散,光生空穴倾向于向(001)扩散,从而促进光生电子-空穴分离,降低光生电子-空穴复合几率.在此工作基础上,我们直接以氮化钛为原料,氢氟酸为添加剂,通过简单的水热反应一步合成了氮自掺杂的Ti O2微米片.利用X射线粉末衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、氮气吸附-脱附以及电化学阻抗谱等方法手段对所制备的光催化剂进行了基本结构与理化性质表征分析,并研究了其可见光光催化CO2还原性能.电镜照片结果表明,我们所制备的氮自掺杂锐钛矿Ti O2微米片的(001)晶面与(101)晶面比例分别为65%和35%.基于我们前期研究结果,Ti O2微米片的(001)晶面与(101)晶面可以形成表面异质结,具有良好的电荷分离效率,这也得到了电化学阻抗谱研究结果的证明.同时,由于N的原位掺杂,所制备的Ti O2微米片具有优异的可见光捕获能力.由于可见光利用效率增强与光生电子-空穴分离效率提高这两方面的综合作用,所制备的氮自掺杂Ti O2微米片具有非常好的可见光光催化CO2还原制甲醇性能,比商用P25及氮掺杂Ti O2纳米粒子等参考样品的可见光光催化性能更优异.研究表明,通过原位自掺杂方法与晶面设计方法相结合,可以同时改善Ti O2的可见光利用效率和光生电子-空穴分离效率,优化Ti O2的可见光光催化性能,这也为后续开发新型高效光催化材料提供了新思路.

摘要：应变型岩爆常发生于深埋隧道中,是岩爆的基本类型之一。本文利用自主研制的真三轴试验系统对大理岩试样开展隧道开挖应力路径下应变型岩爆过程试验研究。设计了两种试验路径,一种是常用的真三轴卸载岩爆试验路径,另一种是考虑隧道开挖过程中围岩中间主应力变化的新试验路径。试验过程中,应用高速摄像机记录岩样卸载临空面应变型岩爆破坏过程,并应用声发射监测系统监测岩样破坏过程中的声发射特征。试验结果表明:两种试验路径下岩样均发生了应变型岩爆破坏现象,但新试验路径下岩样应变型岩爆过程更剧烈,表明中间主应力对大理岩的岩爆行为具有显著的影响;卸载前中间主应力越大,岩样内积聚的弹性应变能越多,破坏过程中累计声发射能量越大,即岩样破坏时释放的弹性应变能越多,岩样发生岩爆破坏时弹射碎屑的总质量越大、粒度越大,破坏过程越剧烈。

摘要：In low-duty-cycle wireless sensor networks,designers have to cope with unreliable links and limited communication *** this work,we propose COST,a coding scheme that leverages spatial-temporal diversity to achieve higher energy efficiency and lower delay of packet *** particularly address long sleeping intervals in low-duty-cycle networks by exploiting multi-path ***,we propose to employ an erasure-coding scheme to improve *** respect to energy efficiency and delivery timeliness,we formulate the problem in optimal allocation of coded blocks over multiple paths,which is then proved to be *** further propose a near-optimal algorithm to solve the allocation *** extensive simulations,we evaluate the impact of network parameters and demonstrate the effectiveness of our proposal.

摘要：空心MOFs及其衍生物因其高比表面积和完美的框架结构而受到越来越多的关注,这些特性决定了MOFs材料在储能和催化领域具有极大的应用潜力.然而,目前很少有研究针对空心MOFs的壳层进行修饰,如对壳层表面进行介孔修饰,这将赋予MOFs衍生材料一些新的性能.本文以50 nm尺寸的二氧化硅纳米球为模板,通过配位聚合诱导自组装工艺成功地合成了具有介孔壳层的空心MOFs(MIL-53(Fe)).紧密修饰的介孔结构使空心MOFs的壳层非常薄,从而实现了从MOFs到空心Fe3O4/碳材料的转化.将空心Fe3O4/碳材料作为阳极活性材料用于锂离子电池,该材料表现出优异的电化学性能.即使在0.1 A/g电流密度条件下循环200次,电容量仍可保持在1270 mA h/g.本研究为能源领域多功能化MOFs及其衍生物的设计和制备提供了新的思路.

摘要：本文引入Friedel振荡理论,揭示固溶体合金中存在类似分子式的结构单元,指出在特定的成分下,合金中的原子在近程序上倾向于聚集为理想的有序结构,这个结构包括最近邻壳层原子(记作团簇)和次近邻壳层原子(记作连接原子),用团簇式:[团簇](连接原子)来表示.这种近程序结构被称为化学结构单元,类似于固溶体中的"分子".本文给出了FCC结构固溶体合金中化学结构单元的计算公式,通过计算得到Cu基二元体系的理想化学结构单元,包括CuZn、Cu-Al、Cu-Ni、Cu-Be和Cu-Sn,均为工业中最常用的合金成分.此外,工业上常用的多元合金,如Al合金5083和7075、高温合金TMS-196和TMS-82、马氏体时效不锈钢Cutom-465和奥氏体不锈钢310s,其成分均满足模型的预测,表明本模型可以为FCC结构复杂固溶体合金的成分设计提供理论指导.