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2019年  第51卷  第6期

物理学与光学工程
新型二维碳材料net-Y光学性质的第一性原理研究
邵志刚, 李白
2019, 51(6): 1-6. doi: 10.6054/j.jscnun.2019096
摘要:
采用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,对新型二维碳材料(单层net-Y)的光学性质进行了研究.基于反射、吸收、折射和介电函数等数据分析了单层net-Y的光学性质.计算结果表明:在ExEyEz这3个方向极化下,单层net-Y的复介电函数、复折射函数、吸收系数等光学性质表现出显著的各向异性.光学性质研究表明:该材料在整体光区具有极不敏感的光反射性质,且在紫外光区具有高吸光系数以及在能量频率为10.0 eV处具有极低的消光系数.此外, 与其他波段的光相比,在Ey极化下单层net-Y对黄光有更强的光折射响应.
节点面晶体的拓扑特性
李润泽, 陈李梅, 黄育蕾, 李志
2019, 51(6): 7-11. doi: 10.6054/j.jscnun.2019095
摘要:
提出了实现节点面晶体的冷原子晶格方案, 讨论了节点面晶体的拓扑特性.通过调节激光参数, 系统可以实现3种不同相(拓扑节点面金属相, 拓扑平庸的金属相以及拓扑平庸的能带绝缘相)之间的相变.分别讨论了系统处于不同相态下,其节点面、能带、表面态和态密度的变化情况.结果表明:当系统处于节点面半金属相时, 晶体中存在拓扑保护的边缘流;而相变后系统为拓扑平庸态.通过研究不同晶面讨论了这种三维拓扑金属在不同截面的变化特性, 结合表面态和电子态密度, 可以更好地反映系统的拓扑特性.
全反射比较法测量液体折射率色散的研究
白芸, 汪娟, 黄佐华
2019, 51(6): 12-17. doi: 10.6054/j.jscnun.2019097
摘要:
基于全反射原理,提出一种用比较法测量液体折射率色散的方法.分析了棱镜全反射比较法测量液体折射率色散的基本原理,推导得到折射率色散的计算公式.结果表明:待测液体折射率色散与标准液体折射率色散、全反射极限出射角有关,与棱镜折射率色散无关;搭建相应的实验光路及系统,通过与阿贝折射仪及双棱镜法测量折射率色散对比证明了该方法的准确性.实验测量了葡萄糖水、印度墨水、聚苯乙烯溶液、品红溶液、唾液、汗液及不同浓度蜜糖溶液样品的折射率色散曲线,同一样品的折射率随着波长的增加而降低,并通过柯西色散公式得到相关样品色散曲线的拟合方程.实验表明:测量液体折射率的精度约0.000 2;分离餐后汗液、唾液的折射率明显高于餐前,这一实验结论给糖尿病的无创检测血糖提供一种可能的思路.文中提出的方法不需要棱镜折射率及其色散数据,具有实验系统简单、样品量少、测量过程方便、测量精度高等特点,不仅适合于透明及弱吸收散射的液体,而且可被用于固体折射率色散的测量,具有实际推广应用意义.
化学与环境
钛酸锶钡拉曼光谱的理论计算与实验研究
陈文烁, 孟耀勇, 顾凤龙
2019, 51(6): 18-23. doi: 10.6054/j.jscnun.2019098
摘要:
钛酸钡是一种重要的铁电体,在居里温度130 ℃附近介电常数最大,为了降低钛酸钡的居里温度,通常在钛酸钡中掺杂锶.采用水热合成法制备了钛酸锶钡粉末,并且建立2×2×1的超晶胞进行第一性原理计算.随着锶掺杂量的增加,其XRD衍射峰向右偏移,说明钛酸锶钡的晶胞结构逐渐从四方相转变到立方相.计算结果表明:随着锶掺杂量增加,钛酸锶钡的晶胞参数逐渐减小;晶胞参数ca的比值逐渐减小,与实验相符;Raman光谱特征峰的强度逐渐减弱,说明掺杂后钛酸锶钡的自发极化程度逐渐减弱,Ti和O分别偏离晶胞体心和面心的位移逐渐减小.由于掺杂后钡原子被比其原子半径小的锶原子取代,使得晶胞参数变小,阻碍了Ti的自发偏移,Ti只需要较低的热振动能即可克服与O的库仑作用,稳定位于晶胞体心,居里温度(居里点)随之下降.
手性联二萘侧基聚(3, 3'-联咔唑对苯二腈)的合成及其聚集诱导发光和圆偏振发光性能研究
张敏敏, 唐小勇, 许炳佳, 石光
2019, 51(6): 24-30. doi: 10.6054/j.jscnun.2019099
摘要:
以手性联二萘(BINOL)取代的2, 3-二氟对苯二腈和3, 3'-联咔唑为单体,通过碳-氮偶联反应得到一对共轭聚合物(R)-P1和(S)-P1,并且通过1H NMR与13C NMR、凝胶渗透色谱(GPC)、热重分析(TGA)、荧光发射光谱(PL)、圆二色谱(CD)和圆偏振发光(CPL)光谱等对聚合物的化学结构、分子量、热稳定性以及光物理性质等进行了表征.结果表明:该聚合物具有明显的聚集诱导发光(AIE)性质;手性联二萘侧基能有效地诱导共轭主链的微环境,使该聚合物具有手性活性,且表现出CPL特性.
新型电润湿显示油墨材料分散剂的制备及应用
王宵, 邓勇, 叶德超, 李诗, 唐彪, 李笑然, COEHOORNReinder, 李明, 周国富
2019, 51(6): 31-35. doi: 10.6054/j.jscnun.2019100
摘要:
采用氨基蒽醌与聚异丁马来酸酐进行缩合反应,制备了2种以氨基蒽醌为锚固基团、以聚异丁烯为助溶基团的电润湿显示非极性油墨材料的分散剂.该类新型分散剂的锚固基团为蒽醌环,与蒽醌类有机颜料的结构高度相似,因此该锚固基团与分散颜料之间具有良好的吸附作用;同时,拥有22个碳原子的聚异丁烯长链基团在电润湿油墨介质中具有超高的溶解性,其较大的分子量提供的空间立体保护作用提高了分散油墨体系的溶解度和稳定性.以分散红-FB为着色剂,调节分散剂和分散红-FB的质量比(1:1、1:2、1:3),通过机械研磨法,得到吸光度增强的电润湿显示分散油墨材料.该分散型油墨材料的平均粒径达267 nm.器件应用测试结果表明:该分散型油墨材料具有良好的器件响应性能.
α-Fe2O3/CuO/rGO非均相芬顿催化剂的制备及其降解苯酚的性能
杨镇杉, 李耀威, 吴宏海
2019, 51(6): 36-41. doi: 10.6054/j.jscnun.2019101
摘要:
采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯(GO),与FeSO4在120 ℃下回流还原,再通过浸渍Cu(NO3)2、煅烧得到α-Fe2O3/CuO/rGO非均相芬顿催化材料,并对材料进行扫描电子显微镜(SEM)表征和X射线粉末衍射(XRD)分析.以苯酚为目标污染物,研究α-Fe2O3/CuO/rGO复合材料对苯酚的催化降解性能.结果表明:在pH=5.8,双氧水的初始浓度为40 mmol/L,催化剂投加量为1.0 g/L条件下,降解90 min时,α-Fe2O3/CuO/rGO对0.1 g/L苯酚的去除率达到100%;在降解180 min时TOC的去除率约70%,说明α-Fe2O3/CuO/rGO对苯酚有较高的矿化效率,是一种具有应用前景的芬顿催化剂.
硫化纳米零价铁对五氯苯酚的脱氯及其增强反应
张苑芳, 吴宏海, 寇卓瑶, 张鹏, 管玉峰
2019, 51(6): 42-50. doi: 10.6054/j.jscnun.2019021
摘要:
硫化作用可以提高纳米零价铁(nZVI)的催化活性.利用硼氢化物还原法合成了硫化钠米零价铁(S-nZVI),采用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对材料进行了物理化学性质的表征,应用高效液相色谱仪和离子色谱仪研究了S-nZVI对五氯苯酚(PCP)的脱氯性能.结果表明:与nZVI相比,S-nZVI在聚集体形态和孔隙率上发生明显改变;不同n(Fe2+)/n(S2-)、溶液pH、S-nZVI的老化以及S-nZVI的重新硫化活化对S-nZVI催化PCP的脱氯均有重要的影响;PCP脱氯效率在n(Fe2+)/n(S2-)=60时达到最大;S-nZVI对PCP的还原转化率随溶液pH(5~8)的升高而显著增加;老化的S-nZVI对PCP的降解性能降低,归因于该老化材料的结构发生了变化;而重新硫化活化产生的FeS层可以减小S-nZVI表面的钝化,从而延长S-nZVI的寿命.文中研究对拓展纳米零价铁的应用和环境污染物治理方面具有一定的参考价值.
24种个人护理品在鱼血浆中的富集特征及风险
姚理, 窦文渊, 马艳芳, 周漪波, 刘有胜, 赵建亮
2019, 51(6): 51-60. doi: 10.6054/j.jscnun.2019102
摘要:
对东江流域8个典型区域的32个野生鱼血浆样品进行了监测,分析了24种个人护理品活性成分在血浆中的含量水平、存在形态和富集潜力,并进行了生态风险评价.鱼体血浆中检出13种个人护理品活性成分,质量浓度范围从低于MQLs(检测限)至208 ng/mL,三氯生的检出浓度最高.其中,避蚊胺、尼泊金甲酯和佳乐麝香在每个采样点的鱼体内均有检出,检出率高于90%. 4种尼泊金酯和三氯生在鱼体血浆中主要以葡糖醛酸化/硫酸化结合态的形式存在.吐钠麝香、佳乐麝香、三氯卡班、三氯生在鱼体血浆中的生物富集系数对数值(lg BAFs)范围为2.43~4.25,较易富集;氯咪巴唑和苯并三唑在鱼体血浆中的lg BAFs范围为0.35~1.99,较难富集.风险评价结果表明,吐钠麝香的效应因子(ER)低于1,表现为高风险;佳乐麝香、苯并三唑、三氯生和避蚊胺的效应因子低于10,表现为较高风险.后续研究中应该关注这几种物质的潜在生态风险.
生物学与生物工程
水体铅对草鱼幼鱼肠道结构与功能的影响
刘海粟, 付胜利, 邱铭, 林妙华, 王安利, 叶剑敏
2019, 51(6): 61-68. doi: 10.6054/j.jscnun.2019103
摘要:
以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)幼鱼为研究对象,采用急性毒性实验法研究铅(Pb)对平均体质量为(6.0±1.5) g的草鱼幼鱼的急性毒性效应.获得了96 h所对应的半致死质量浓度LC50值,计算了Pb对草鱼幼鱼的安全质量浓度(SC),并检测了安全质量浓度胁迫0、3、6、12、24、48、72、96 h后草鱼幼鱼肠道Pb的质量分数、消化道酶活力、肠道结构及炎症相关基因表达和肠道组织结构的变化.结果表明:Pb对草鱼幼鱼96 h的SC为3.46 mg/L.随着时间变化,Pb在草鱼肠道内富集;炎症相关因子IL-1βTNF-αIL-10的表达量均呈现显著上调后降低;胰蛋白酶和脂肪酶的活力在实验后期均出现不同程度的显著性下降; 肠道紧密连接蛋白基因Claudin-3ZO-1的转录水平出现显著上调后下降,肠道的隐窝深度和内壁厚度先上升后逐渐恢复.本研究可为进一步开展Pb对淡水养殖鱼类的毒性机理研究奠定试验基础,为保障水产品质量和保护渔业资源提供数据支持.
淀粉加工型甘薯茎尖的成分分析与利用研究
洪炜嘉, 石帅帅, 倪贺, 李海航
2019, 51(6): 69-75. doi: 10.6054/j.jscnun.2019104
摘要:
系统地筛选了甘薯茎尖蛋白质最适的提取酶解条件,比较了淀粉加工型和蔬菜专用型甘薯茎尖的营养成分,研究结果表明:用新鲜甘薯茎尖质量2倍体积的0.1%NaHSO3溶液、30 ℃下搅拌30 min,水溶性蛋白质的提取率可达52%;在此条件下加入木瓜蛋白酶、50 ℃下搅拌水解4 h,水溶性蛋白质的提取率可提高到75%,茎尖蛋白质的水解度可达24.8%.该方法制备的富含功能多肽的甘薯茎尖粉末的蛋白质、游离氨基酸和黄酮类物质的质量分数分别为24.19%、5.41%和3.31%,与蔬菜专用型甘薯茎尖制备的产品无显著差异.该研究开发了利用淀粉加工型甘薯茎尖制备富含营养和功能多肽的保健食品的工艺,为利用田间废弃的甘薯茎尖开辟了新的途径.
地理科学与技术
基于地理加权回归的江南市镇发展动力机制分析(1736—1949年)
陈浩东, 张伟然
2019, 51(6): 76-87. doi: 10.6054/j.jscnun.2019105
摘要:
为揭示18世纪中叶至20世纪中叶江南市镇分布演变的驱动力并展现其时空演变过程,分别以1736—1850年和1851—1949年的市镇数量为因变量,以其所对应的人口数量、人口密度、河流密度和海拔中位数为自变量,建立了江南市镇数量演变的时空模型(GWR模型);再将市镇核密度图和产业区图进行叠加,以观察产业因素对市镇发展的影响.研究结果表明:(1)1736—1850年,江南地区市镇分布存在空间集聚性;1851—1949年,集聚性有所降低. (2)江南人口增长较为稳定地驱动全局市镇数量增长. (3)1736—1850年,河流密度显著地驱动了江南东部地区的市镇增长. (4)1851—1949年, 江南东部部分地区河流密度与本地市镇数量增长之间转为负相关关系. (5)1851—1949年,环太湖地区及江南西北地区的河流密度显著地驱动市镇数量增长. (6)未能纳入GWR模型分析的区域中所出现的市镇数量爆发性增长现象与当地植棉业密切相关.
明清时期东南沿海地区的台风重建及影响因素分析
孙力, 毕硕本, 潘威, 陈昌春, 许志慧
2019, 51(6): 88-97. doi: 10.6054/j.jscnun.2019106
摘要:
通过系统地整理明清时期各个府县的府志、县志、地方志等历史资料,复原明清时期东南沿海地区台风灾害1 180次,建立了台风灾害频率序列, 分析了该地区台风灾害的时空分布规律和主要影响因素.研究结果表明:(1)东南沿海地区的台风影响大多集中在沿海地带,由沿海向内陆减小,且衰变过程很快.受台风影响最多的地区是华南地区,其中广东省受影响最严重. (2)台风的影响因子包括冷暖变化和太阳黑子:冷暖变化平稳时台风频率变化平稳;冷暖变化波动较大时,台风频率呈现较大的震荡性;太阳黑子周期进入活跃性低值时,副热带高压北移,台风对东南沿海地区的影响增加;黑子周期进入活跃期时,副热带高压南移,东南沿海地区的台风发生数量减少.
数学与应用数学
一类平面三次多项式系统的平衡点分析
龙能, 梁海华
2019, 51(6): 98-102. doi: 10.6054/j.jscnun.2019107
摘要:
研究了一类平面三次多项式系统=-y+αx2-αy2+βx3-3βxy2, =x-2αxy+3βx2y-βy3的平衡点, 证明了当|α-1|≪0, |β-1|≪0时, 该系统共有4个无穷远平衡点且均为鞍点, 以及共有3个有限平衡点且均为焦点, 并给出了这3个焦点的位置、阶数和稳定性.
群作用下逆极限空间和乘积空间中的强G-跟踪性
冀占江, 张更容, 涂井先
2019, 51(6): 103-106. doi: 10.6054/j.jscnun.2019108
摘要:
给出了拓扑群作用下度量空间中强G-跟踪性的概念,研究了拓扑群作用下逆极限空间和乘积空间中强G-跟踪性的动力学性质,得到如下结论: (1)若(Xf, G, d, σ)是系统(X, G, d, f)的逆极限空间,则f具有强G-跟踪性当且仅当σ具有强-跟踪性;(2)f1×f2具有强G-跟踪性当且仅当f1具有强G1-跟踪性,f2具有强G2-跟踪性.这些结论弥补了拓扑群作用下逆极限空间和乘积空间中强G-跟踪性理论的缺失.
广义泊松计数模型及其统计推断
吴琴, 刘寅, 阮建
2019, 51(6): 107-110. doi: 10.6054/j.jscnun.2019109
摘要:
基于广义泊松分布的性质,提出了广义泊松计数模型,解决了泊松计数模型中对照组数据过度分散和过度集中的问题.在模型的统计推断中,通过引入缺失数据和构建替代函数,研究了使用EM算法、MM算法计算模型中参数极大似然估计的迭代收敛算法.进一步地,通过统计模拟展示迭代算法中参数估计的误差,对模拟结果进行讨论得到有效的信息.
计算机科学与软件工程
一种D2D缓存网络的延时与能耗优化方案
刘志锴, 宋晖, 潘达儒, 吴群英
2019, 51(6): 111-117. doi: 10.6054/j.jscnun.2019110
摘要:
为了降低D2D通信网络中的能耗,设计了一种D2D缓存网络的优化方案:首先,计算初始状态下无线网络的延时与能耗;然后,考虑D2D通信并遍历所有已缓存文件的用户,选择具有延时与能耗改进空间的用户进行优化,以得到最优的用户与文件组合;最后,在满足D2D通信不会受到噪声干扰的前提下,根据用户设备的剩余电量,尽可能地降低用户的发射功率,并在每次通信前进行刷新,作为初始值存储在基站的矩阵之中.仿真结果表明:动态能耗缓存方案可以获得D2D通信网络中最优的平均能耗,并且在加入了能耗改进之后,系统延时与原算法基本相当,表明该缓存优化方案有效地提升了D2D通信网络的性能.
基于PNCC与基频的鲁棒电话语音性别检测方案
钟顺明, 况鹏, 庄豪爽, 冯韩德, 王剑莹, 张涵
2019, 51(6): 118-122. doi: 10.6054/j.jscnun.2019111
摘要:
针对电话语音性别检测存在识别准确率较低的问题,提出了一种有效的电话语音性别检测方案(CNN+SVM); 首先,采用卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)提取幂律归一化倒谱系数(Power-Normalized Cepstral Coefficient, PNCC)的有效信息;然后, 结合优化后的基频特征,选用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)实现性别分类.该方案有效融合了男、女发音和听觉感知特性上的差异,同时利用了CNN特征提取能力以及SVM鲁棒分类能力.仿真结果表明:CNN+SVM方案针对实际场景电话语音数据集的性别识别准确率优于传统识别方法.
其他
铱配合物专利的发展现状及转化策略研究
杨宝杰, 张寅
2019, 51(6): 123-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2019112
摘要:
以铱配合物为载体,对铱配合物的专利申请情况进行文献检索,统计分析铱配合物专利申请的国内外情况、省市分布、专利的申请人和发明人、IPC分类、学科分布等数据.在此基础上,对铱配合物专利转化存在的问题及原因进行分析,并对铱配合物专利技术的发展提出了转化策略,为铱配合物的专利技术创新提供了参考,对未来铱配合物的专利申请和技术发展具有一定意义.