摘要：半导体光催化技术为太阳能的高效利用提供了巨大的潜力.尽管众多单一半导体材料,如TiO_(2),CdS,g-C_(3)N_(4)等,已被广泛制备并用于光催化反应,但在单一光催化剂中,光生电子和空穴常因强库仑引力作用而迅速复合,导致光催化效率较低,难以实现大规模产业化应用.针对这一问题,开发S型异质结光催化剂成为提高催化效率的有效途径之一.该异质结不仅能实现氧化还原位点在空间上的有效分离,同时保持了较强的氧化还原能力.然而,目前关于空间分离对光催化氧化产物选择性的影响研究较少.因此,深入探究S型异质结光催化剂中空间分离对产物选择性的作用机制,对于优化光催化过程、提高产物选择性具有重要意义.本文构建了具有良好暴露活性位点的2D/2D层状BiOBr/ZnIn_(2)S_(4)S型异质结(BOB/ZIS).实验发现,在纯ZnIn_(2)S_(4)体系中,由于无法实现空间上的有效电荷分离,氧还原反应(ORR)生成的H_(2)O_(2)在光生空穴的作用下进一步转化为•OH(羟基自由基),其氧化能力超过了体系中的光生空穴,导致2,5-呋喃二甲醛被过度氧化为经济性不高的产物呋喃二甲酸.在BOB/ZIS异质结中,我们实现了光生电子-空穴的有效转移和丰富的活性中心利用.ZnIn_(2)S_(4)价带上的电子通过ORR持续生成H_(2)O_(2)(1.15 mmol∙L^(-1),5 h),而BiOBr导带上的空穴则将5-羟甲基糠醛(HMF)氧化为具有高经济价值的2,5-呋喃二甲醛(有机合成中有价值的中间体).这一结果证实了S型异质结中光生电子-空穴的有效空间分离能够同时促进H_(2)O_(2)的产生和HMF的选择性氧化为2,5-呋喃二甲醛.这一发现不仅揭示了S型异质结在光催化反应中的优势,还证实了其相对于传统牺牲剂的经济可行性.原位光照X射线光电子能谱、飞秒超快瞬态吸收光谱和密度泛函理论计算均证实,在BOB/ZIS界面之间构建了S型电荷转移机制,加速了光生电子-空穴对的转移动力学.此外,通过原位傅里叶变换红外光谱研究了催化剂表面HMF氧化过程中官能团的变化,不仅加深了对纯ZnIn_(2)S_(4)体系中HMF过度氧化现象的认识,还揭示了S型异质结在选择性氧化HMF和原位生成H_(2)O_(2)中的独特光催化机制.综上所述,本文构建了2D/2D层状BiOBr/ZnIn_(2)S_(4)S型异质结,不仅实现了光生电子-空穴的有效空间分离,还提高了产物选择性和光催化效率.本文通过深入研究S型异质结在光催化反应中的作用机制,为调控光催化产物提供了新的见解,并为有机合成相关反应中S型异质结的设计提供了借鉴.

摘要：在很多精密原子光谱实验中,杂散磁场或者磁场强度的不均匀所引入的系统误差,是影响实验不确定度的主要因素之一.为保证测量精度,必须实现精密的磁场控制.氦原子精细结构的精密光谱测量可用于测定精细结构常数,同时也是检验多电子原子体系量子电动力学理论的一种重要方法.本文介绍所设计制作的磁屏蔽系统和余弦线圈产生精密可控磁场,并利用He原子光谱对所加磁场进行了精密测定.磁屏蔽结构可将外磁场降低到小于0.8 mGs(1 Gs=10-4T),控制磁场在20 Gs范围内时,光谱测量区域磁场的不均匀性和控制误差均小于10 mGs.在此实验条件下,氦原子精细结构精密光谱测量中磁场所导致的系统误差小于0.2 kHz.

摘要：设计了适用于远距离量子通信实验的高维纠缠源.利用连续激光器抽运产生了极化-时间两体四维纠缠光子对,在抽运功率20mW下测到每秒700对符合,保真度为89%±3%.相比已有的高维纠缠源,在本文中发展的源具有传输便利、相位稳定性好等优点,适用于未来远距离高维量子通信实验和量子力学基本问题实验检验,如远距离高维量子密码实验、两粒子Greenberger-Horne-Zeilinger定理检验、两粒子量子赝"心灵感应"(quantum pseudo telepathy)实验演示等.

摘要：金属纳米晶体具有独特的表面等离激元特性,为太阳能转换成化学能提供了新的机遇。本文以课题组近期的研究工作为例,阐述在催化有机加氢反应中表面等离激元效应所产生的多种物理过程的作用机制。该系列工作实现了太阳能向化学能的有效转换,为太阳能替代传统有机化工中的热催化提供了可能性,对等离激元催化材料的设计具有一定的指导意义。

摘要：流体在微流通道中形成剪切流场（低雷诺数）．不同于宏观体系，由于剪切力和表面张力的竞争作用，产生的液滴在微尺度下的微流通道中形成特殊的排列现象---周期性类似“晶格”排列现象．设计了新型流动聚焦型微流控芯片，分析研究在微流体系中液滴周期性图案化排列和转变机理性，液滴排列模式受两方面因素影响：水油两相的流速比值和微通道尺寸．当微通道宽度为250或300 μm时，液滴形成单层分散，双层和单层挤压排列．当微通道宽度为350 μm 时，液滴会形成单层分散到三层排列到双层挤压最后到单层挤压排列．当出口通道宽度增加到400 μm时，甚至出现了液滴四层排列的现象．同时研究了各个液滴排列模式的“转变点”.

摘要：设计了一种角向分布的相位片,利用离子束刻蚀技术加工成0和π二级的相位片.利用角向衍射理论对相位片的衍射场分析表明,衍射场为拓扑指数相反的两束拉盖尔-高斯光束的叠加场.用直径为4mm的近平行光照射相位片,获得径向指数为零,拓扑荷相反的叠加拉盖尔-高斯光场.采用较大孔径的光束入射时,仍为拓扑荷相反的两束光的叠加,但径向指数会发生变化.

摘要：利用准相位匹配技术和Sagnac环结构设计研制了一套高亮度、高稳定性、小型化、可移动式的一体化纠缠源系统.此纠缠源基于周期极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体参量下转换过程,亮度达到了13.8 Mcps,偏振对比度好于98%,纠缠度达到0.9 357,温度变化和机械振动测试引起的计数率抖动小于5%.此系统成功地应用到了外场百公里量子纠缠分发和连续长时间关联速度下限测量试验中,从而为进一步实现空间纠缠源载荷提供了良好的试验技术基础.

摘要：像差会影响光镊对粒子的捕获效果.全息阵列光镊中,像差不仅来自光学元件,由特定算法设计的光阱相位片也会在光路中引入像差.本文通过液晶空间光调制器加载泽尼克多项式相位图,对全息阵列光镊中由光栅透镜组型算法引起的像差进行校正.结果显示:利用三阶泽尼克多项式可有效消除光路中由光栅透镜组型算法引起的慧差,使得捕获2μm聚苯乙烯小球的阵列光阱刚度提高了约40%;对比不同项的像差校正结果发现,全息阵列光镊中由算法引起的慧差与光学元件引起的像差一样,也会对阵列光阱的捕获效果产生较大影响;同时根据一阶像差校正结果可得光栅透镜组型算法对于—阶泽尼克像差具有鲁棒性.实验结果表明,对全息阵列光镊中由算法引起的像差进行校正,对于提高光阱的捕获效果和深化对算法特性的认识都具有重要意义.

摘要：较高的体积功率密度是微管固体氧化物燃料电池（mtSOFC）商业化成功的基础．为了找到阳极支撑mtSOFC的最大体功率密度（MVPD），本文分析了几何参数对体积功率密度的影响，发现阳极厚度tan和阴极长度lca对参数设计起关键作用，并建立了热流动电化学模型来检验功率密度的输出对电池参数的依赖性．在不含其它可调参数的前提下，拟合了实验I—V曲线，验证了多物理场模型的有效性．在1073．15K的温度下，利用多物理场模型计算了20组内管半径与阳极厚度的组合，确定了最佳的lca和相应的MVPD．结果表明：（1）通过几何优化可以实现微管电池显著的性能提升，（2）微管电池阳极单边收集和双边收集通过优化分别可以达到11和14W／cm^3的最大体功率密度．此外，对于三个代表性（rin，tan）组合，lca在（2rnm，40mm）的范围内变化，确定了面功率密度与阴极长度的关系．最后，证明了通过适当的几何参数设计，mtSOFC输出的面功率密度可以与平板SOFC的电流输出相当，显示了微管电池在较高电性能输出方面的巨大潜能．

摘要：设计并制备出CdSe-Au、PbSe-Au、FePt-Au、Cu2O-Au和FePt-CdS-Au等二元和三元异质纳米颗粒。基于异质纳米颗粒的制备方法,TEM和HRTEM的观测分析,提出了Au基多组元异质纳米颗粒的形成机理。CdSe-Au异质纳米颗粒的吸收光谱、荧光光谱和X射线光电子能谱价带谱的研究表明,多组元材料构筑的异质纳米颗粒,不仅集合了不同组元材料各自的本征性能,还可以耦合产生新的物理特性。