半导体ZnS纳米管的软模板法制备与表征

在含有表面活性剂Triton X-100 (聚氧乙烯辛基苯酚醚)的溶液中成功地合成了ZnS纳米管, 利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)对所制得的纳米管进行了表征. XRD和SAED模式表明, 所得产物为纯的多晶结构的立方相ZnS; 由透射电子显微镜照片可以看出, 产物为中空的纳米管, 外径在37~52 nm之间, 管壁厚约9 nm, 长度可达3 μm. 并对纳米管的形成机理进行了探讨.     

气液两相搅拌流内夹带液滴产生机理及粒径分布

对竖直管内气液两相搅拌流内夹带液滴产生机理,截面液相分布及夹带液滴粒径分布进行深入的实验研究,讨论了搅拌流内夹带液滴产生方式,揭示了夹带液滴产生方式对夹带液滴粒径大小影响规律,获得了搅拌流内液滴粒径分布特性.结果表明,不同的流动条件下,搅拌流内存在液桥破裂、袋式破碎和丝带式破碎3种夹带液滴产生方式.在弹状流向搅拌流转变时,液桥被气相来流冲破产生大液块;当气速较低时,夹带液滴以袋式破碎为主,夹带液滴粒径较大,气相场液滴浓度较高,液滴夹带效果显著;随着气速的增加,袋式破碎机理受到抑制,丝带式破碎机理作用逐渐显著并最终占主导地位,夹带液滴粒径较小,且气相场液滴浓度在搅拌流向环状流转变点附近达到最低.     

电离子作为凝结核时电量对液滴生长的影响

从一般的化学势形式及传质动力学方程出发推导了有电离子作为凝结核时液滴生长的动力学模型,并对该模型进行了简化,在此模型基础上,分析讨论了电离子电量对液滴生长的影响.研究结果表明:有电离子作为液滴凝结核时,液滴生长的无因次液滴中肯半径比无电离子条件下液滴生长的中肯半径要小,液滴容易生长.同时也得到:当有电离子作为液滴凝结核时,如果液滴初始半径小于中肯半径,液滴将不会消失,而是趋于某个稳定值;随着无因次电量θ的不断增加,无因次液滴中肯半径不断减小,而液滴相应的稳定值则不断增大,当θ增大到一定程度时,不论液滴初始半径值如何,液滴都不会减小而是始终增长.     

高温锯齿表面自推进液滴的动态特性

利用铝片制备了不同倾角和高度的锯齿状结构表面,采用高速摄影仪对高温锯齿状表面自推进液滴的动态行为特征进行了研究.结果表明,液滴在锯齿结构表面随温度变化会呈现不同的动态行为,只有当表面温度达到Leidenfrost温度时,才会形成稳定的Leidenfrost液滴和自推进现象.对于一定几何尺寸的锯齿状结构表面,随着其表面温度的升高,自推进液滴的初始加速度先增大然后减小,即液滴存在最大加速度及其对应的最佳温度值.此外,在相同温度的不同锯齿状结构表面,当锯齿高度相同时,锯齿倾角对液滴加速度影响显著,锯齿倾角越大,液滴自推进加速度越大,并且液滴自推进加速度和温度的变化关系与液滴体积无关.建立了模型对高温表面液滴自推进现象的动态特征进行了机理分析.     

TCNQ分子在反向胶束中的光谱

TCNQ(7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane)分子自1962年首次合成后,其性质,特别是它与多种分子的电荷转移络合物和离子复合物在光电开关,光记录方面的应用,引起了广泛关注.我们利用TCNQ分子与反向胶束溶液中的超微粒子形成复合功能体系时发现,当TCNQ与超微粒浓度之比大于1/50时,TCNQ与反向胶束体系发生作用,表现出一些新的现象.本文对TCNQ在反向胶束中的性质和行为进行了进一步的研究,为开发和研究TCNQ分子的复合体系提供了依据.     

基于BGK方法的液滴静态和动态特性

采用BGK方法对液滴在疏水表面上的静态和动态特性进行了研究,通过数值模拟发现对于带有微结构的疏水表面,在保持非浸润状态的基础上,固体面积分数越小(即微结构间距越大),表观接触角越大,表面越疏水,但是较小的固体面积分数会使液滴非浸润状态变得不稳定.当表面具有微-纳二级结构时,不仅会增加表面的疏水性,使液滴具有较大的表观接触角,而且会使液滴的Cassie状态更稳定.当液滴下落到超疏水表面时,数值计算发现液滴将经过多次反弹、变形,最终静止在超疏水表面上,这与实验现象吻合.当相同尺寸的液滴从同一高度下落到具有相同表面自由能的超疏水表面时,与平超疏水表面相比,具有微/纳结构的超疏水表面将增加液滴的反弹高度;对于平超疏水表面,表面自由能越小,液滴的反弹高度越大,因此液滴的反弹高度依赖于液滴在表面的表观接触角.     

变形液滴的反常形态演变

利用高速摄影技术研究了压扁液滴自由落体过程中的形态演变.实验中利用表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对液滴性质进行调控.实验发现,液滴的形态演变显著依赖于SDS浓度.有趣的是,SDS浓度为0.8 cmc时,液滴可较长时间保持压扁形态而不回复成球形.经受力分析,界面的Gibbs弹性不足以完全抵消Laplace压差所产生回复力.声场作用下产生的宏观表面浓度梯度导致强烈的Marangoni效应,赋予界面以额外弹性,从而与液滴回复力相抗衡.     

冰核细菌Pseudomonas syringae是否可以影响大气的冰核核化过程

近年来,大量的研究表明:生物气溶胶作为有效云凝结核与冰核在大气物理和化学过程中发挥着重要的作用.环境大气和云水样品中,冰核活性细菌Pseudomonas syringae的可培养菌株已经成功地被分离筛选出来.其在大气云物理过程尤其是降水过程中的重要作用也已经成为当前国际大气生物气溶胶气候效应研究的热点.本研究采用液滴冻结实验技术,测试了当前已被确定含有冰核活性菌的3种菌属即假单胞菌属(Pseudomonas)、欧文氏菌属(Erwinia)和黄单胞菌属(Xanthomonas)的代表性标准菌株(P.fluorescen,E.uredovora,X.campestris和P.syringaepv.panici),和被证实具有冰核活性的细菌菌株(P.syringaepv.lachrymans)的菌悬液液滴的冻结温度.结果显示:所测试的目前国际公认的冰核活性细菌属的标准菌株P.syringaepv.panici,P.fluorescen,E.uredovora,和X.campestris并不具备冰核活性,被测细菌菌悬液(OD600=0.25,数浓度108cells/mL)的液滴冻结温度分别是:20.3±2.3℃,21.8±2.3℃,20.8±3.4℃和19.9±3.3℃,与超纯水液滴的冻结温度(20.8±2.7℃)差异不大;而相同浓度下,P.syringaepv.lachrymans(ps1-10)菌株的冻结温度是5.0±0.8℃,具有显著的冰核活性.ps1-10菌株液滴平均冻结温度随着菌悬液浓度梯度降低的变化特征表明,当菌液浓度低于105cells/mL时,菌液液滴冻结温度明显降低,当菌液浓度低于104cells/mL时,菌液液滴与无冰核活性的液滴冻结温度接近.由此本文提出疑问:冰核细菌P.syringae是否能以浸润核化活性在大气真实环境中的冰核异质核化过程中起到重要作用,还是存在其他的作用机制?     

Zn掺杂TiO2纳米管电极制备及其对五氯酚的光电催化降解

采用阳极氧化法在Ti基底上制备TiO2纳米管电极,再通过浸渍法制备出Zn掺杂TiO2纳米管电极.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针显微分析(EPMA)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)技术对其进行表征,电极表面分布有均匀的纳米管状阵列,管径50～90nm,管长约200nm,管壁厚约为15nm,锐钛矿型TiO2,Zn元素以ZnO小团簇形态沉积在TiO2纳米管电极表面,与TiO2纳米管电极相比起始吸收带边红移近20nm.分别使用Zn掺杂TiO2纳米管电极和TiO2纳米管电极对相同五氯酚(PCP)溶液(初始浓度为20mg/L,电解质Na2SO4浓度为0.01mol/L,初始pH为7.03)进行光电催化降解120min.结果表明:在紫外光(400μW/cm2)或可见光(4500μW/cm2)的照射下,Zn掺杂TiO2纳米管电极对PCP的降解率分别为73.5%和18.4%,而TiO2纳米管电极对PCP的降解率分别为48.5%和3.2%.Zn掺杂TiO2纳米管电极光电催化降解PCP的准一级反应动力学常数分别为TiO2纳米管电极的2.0倍和5.8倍,且其光电催化性能与Zn掺杂浓度有关,最优掺杂浓度为0.909%.Zn掺杂TiO2纳米管电极的稳定性良好.     

聚对苯撑对苯二甲酰胺液晶的中介相转变

近年来,高分子液晶方面的研究引起了人们的极大兴趣,特别是对位芳香族聚酰胺浓溶液的液晶性质已成为目前研究的主要课题之一。对于芳香族聚酰胺溶液来说,由于分子链的刚硬性而在溶液中具有近于棒状的构象,当超过临界浓度时可由各向同性溶液转变成各向异性溶液,有序区域中分子链是沿链长度方向呈一维有序排列,从而形成溶致性向列型液晶。已     

脉冲梯度场自旋回波NMR和TEM研究微乳液的微观结构

研究了辛烷对CTAB/1-丁醇/水表面活性剂体系相态的影响, 随着辛烷浓度的增加, 液晶相变得不稳定, 当辛烷浓度大于10%以后, 液晶相消失, 得到从水顶角到油顶角的连续单相微乳液区, 而当辛烷浓度高于50%时, 则只在油顶角存在透明的微乳液区. 当辛烷的浓度为10%时, 其单相微乳液区的面积最大, 并通过电导测量、自扩散系数测试和冷冻透射电子显微镜成像, 研究了该微乳液区域的微观结构, 发现随水含量的增加, 微乳液的微观结构由W/O液滴结构经过双连续结构连续变化为O/W液滴结构. 同时, 还发现水在油相中较高的溶解度(13%～18.5%)导致水包油(O/W)微乳液中水的自扩散系数增高((1～6)×10-10 m2·s-1), 而辛烷插入表面活性剂的烷烃链之间造成辛烷的自扩散系数的降低.     

家蚕的丝素大分子也可形成液晶态

天然和合成液晶高聚物的结构、性能及其应用已得到广泛的研究。然而,对于家蚕的丝素分子能否形成液晶则研究得不多。最近,日本学者马越淳首次研究发现,家蚕的丝素大分子从丝腺的前部流出时呈现出液晶序列。在家蚕的丝腺前部,丝素大分子的构象主要是无规线团构象。此外,还带有少量的α螺旋构象。当液体丝在20℃干燥后,则构象只是α-型。但是,当液体丝从丝腺前部取出后再干燥时,丝素大分子则具有β-型构象。     

微结构疏水表面振动液滴的动态特性

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料为基底,采用光刻技术制备了微方柱状疏水表面,研究了垂直振动作用下,液滴在疏水表面的Wenzel-Cassie状态转变特性.研究表明,在某一振动频率下,随着振幅逐渐增大,不同体积液滴均能实现Wenzel-Cassie状态转变;当施加的振动频率接近某一体积液滴固有频率时,由于该液滴与振动平面发生共振,液滴发生浸润状态转变所需能量最小;该频率下其他体积液滴虽也可以实现浸润状态转变,但由于所施加振动频率偏离其固有频率,液滴发生浸润转变所需能量并非最小;振动频率偏离其固有频率越远,所需能量越大.结合表面物理化学和振动力学对该现象进行了理论分析.     

重组人神经红蛋白的圆二色光谱研究

神经红蛋白(neuroglobin, NGB)是近期在人和其他脊椎动物脑中发现的一种新颖的血红素蛋白. 利用远紫外圆二色(CD)光谱的方法, 研究了NGB的浓度、溶剂性质、溶液pH值以及温度对NGB二级结构的影响. 结果表明, NGB浓度小于10 μmol/L时, 它主要以α-螺旋形式存在, 浓度大于10 μmol/L时, 随着浓度的增大其a-螺旋含量逐渐减少, 当浓度达到40 μmol/L后基本不再变化, 可能是由于NGB在浓度较高时其分子间可以形成二硫键以及蛋白分子间可相互聚集所造成的. NGB在醇中的α-螺旋含量比在水中稍有增加, 也表明NGB对醇类溶剂具有较高的稳定性. 在酸性或碱性溶液中, NGB的二级结构都有不同程度的破坏. 随着温度的逐渐升高, NGB的a-螺旋含量逐渐减少, 但温度高达110℃时仍有16.8% 的α-螺旋存在, 说明NGB具有高热稳定性.     

基于格子Boltzmann方法的液滴撞击粗糙壁面上液膜过程的数值

采用格子Boltzmann方法对液滴撞击粗糙壁面上液膜的过程进行了研究,主要考察了相对液膜厚度h、相对凹槽宽度d*、相对凹槽深度L*等物理参数对界面运动过程的影响.首先,当h较小时,由液滴溅起形成的水花半径r随时间满足r/2R≈αUt/2R1/2的关系,且随着相对液膜厚度h的增大,系数a变小,但当h较大时,该关系式不能很好地描述水花半径的增长过程,且水花的飞溅现象消失.其次,相对凹槽宽度d*对水花的形成及飞溅也会产生重要影响,当d*较小时,随着d*的增大,系数a先减小再增大,当d*8时凹槽宽度的增加对水花半径的变化影响较小.最后,相对凹槽深度L*对水花的形成影响较小,但对水花的飞溅现象影响较大.     

碳氮纳米管的催化自组装溶剂热法制备及其表征

采用溶剂热法, 以无水三聚氯氰(C₃N₃C_l3)和金属钠的环己烷溶液为原料, 以氯化镍为催化前驱物, 在温度为230℃, 压力为1.8 MPa的条件下成功地制备了碳氮纳米管. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子衍射(ED)、电子能量损失谱(EELS)和拉曼光谱 (Raman)对碳氮纳米管进行了表征. SEM和TEM结果表明, 碳氮纳米管成束状的定向排列, 长度约20～30 mm, 纳米管外径比较均匀, 约为50～60 nm, 内径约为30～40 nm, EELS分析表明, 氮碳元素的原子比约为1.00, ED和XRD分析表明, 纳米管可能具有一种新的CN晶体结构. 同时对碳氮纳米管的形成机理进行了较为详细的探讨.     

生物快车

蜘蛛为啥不被自编的网黏住蜘蛛编织的网有多种多样,但是最基本的一种是球形网。当蜘蛛刚刚开始编织球形网时,它用的是干燥的丝,一旦球形网的基本构造建成后,它就改用外表涂有一层小液滴的丝来编织球形网中的螺旋形路径,这一层小液滴的成分是一种类似于胶水的黏性物质。在通常情况     

Zn掺杂TiO2纳米管电极制备及其对五氯酚的光电催化降解

采用阳极氧化法在Ti基底上制备TiO₂纳米管电极, 再通过浸渍法制备出Zn掺杂TiO₂纳米管电极. 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针显微分析(EPMA)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)技术对其进行表征, 电极表面分布有均匀的纳米管状阵列, 管径50～90 nm, 管长约200 nm, 管壁厚约为15 nm, 锐钛矿型TiO₂, Zn元素以ZnO小团簇形态沉积在TiO₂纳米管电极表面, 与TiO₂纳米管电极相比起始吸收带边红移近20 nm. 分别使用Zn掺杂TiO₂纳米管电极和TiO₂纳米管电极对相同五氯酚(PCP)溶液(初始浓度为20 mg/L, 电解质Na₂SO₄浓度为0.01 mol/L, 初始pH为7.03)进行光电催化降解120 min. 结果表明: 在紫外光(400 μW/cm²)或可见光(4500 μW/cm²)的照射下, Zn掺杂TiO₂纳米管电极对PCP的降解率分别为73.5%和18.4%, 而TiO₂纳米管电极对PCP的降解率分别为48.5%和3.2%. Zn掺杂TiO₂纳米管电极光电催化降解PCP的准一级反应动力学常数分别为TiO₂纳米管电极的2.0倍和5.8倍, 且其光电催化性能与Zn掺杂浓度有关，最优掺杂浓度为0.909%. Zn掺杂TiO₂纳米管电极的稳定性良好.     

电场抑制纳米液滴的Leidenfrost现象

Leidenfrost现象是指液滴与过热表面接触时,快速汽化的蒸汽层将液滴与表面隔离,使液滴在表面悬浮的现象.为揭示表面润湿性对纳米液滴Leidenfrost现象的影响机制并实现纳米液滴的强化换热,本文采用分子动力学模拟研究了纳米液滴在不同润湿性表面上的Leidenfrost现象.结果表明,纳米液滴的Leidenfrost温度与表面润湿性密切相关,即表面越亲水, Leidenfrost温度越高.本文进一步研究了电场作用下纳米液滴在不同润湿性表面上的相变换热过程,发现施加电场可有效抑制Leidenfrost现象,电场增加液滴与表面的相互作用力是其抑制Leidenfrost现象的机理.     

高分子的单链折叠与宏观相变

利用超灵敏微量差示扫描量热仪(US-DSC), 研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM)在稀溶液和亚浓溶液中的折叠与聚集. 随温度的升高, 在稀溶液中, PNIPAM链同时发生链内折叠与链间聚集, 而且链内折叠所占的比重随浓度的降低而变大. 在亚浓溶液中, PNIPAM链在低温下已经塌缩, 当温度升高时, PNIPAM链只发生有限的链间聚集. 在极稀溶液中, PNIPAM链随温度升高而发生单链折叠. 通过浓度和加热速率外推至 0, 得到了PNIPAM单链折叠的焓变, 该焓变高于链间聚集的焓变, 说明高分子单链折叠不同于宏观相变.