关键词： 氧化石墨烯量子点   金纳米粒子   有机污染物   电化学传感器  

摘要： 随着工业化和城市化的迅速发展,环境问题日益严重,常见的有机污染物,如染料、酚类化合物、多氯联苯和农药,给人类和动植物赖以生存的自然环境带来了巨大的伤害。因此,研究快速高效的有机污染物检测或降解技术对生态的可持续发展意义深远。目前,检测有机污染物的主要技术有高效液相色谱法、气相色谱-质谱联用法、表面增强拉曼光谱法、荧光法和电化学分析法等。这些方法大多操作复杂、耗费时间长并且设备昂贵,限制了其在常规分析中的应用。因此,开发简单、快速、高灵敏的有机污染物检测技术具有重要的现实意义。本课题基于氧化石墨烯量子点(GOQDs)及其复合物,利用电化学技术对玻碳电极(GCE)表面进行改性设计构建有机污染物电化学传感器,提高有机污染检测的灵敏度和选择性。优化的传感器性能可用于快速灵敏的检测罗丹明B、日落黄以及双酚A等有机污染物。主要研究内容如下:1.基于GOQDs的电化学传感器快速检测辣椒粉中的罗丹明B罗丹明B(Rh B)是一种水溶性有机污染物,属于合成着色剂,由于其着色稳定、生产成本低,广泛将其用于增加食品色泽。本工作制备了GOQDs/GCE修饰电极,并采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)对修饰电极的表面进行表征。构建了一种基于玻碳电极修饰GOQDs测定Rh B的新方法。与裸GCE相比,GOQDs/GCE上Rh B的氧化峰值电流显著增加,氧化过电位降低,表明GOQDs对Rh B具有良好的催化作用。通过计算阐述了Rh B在GOQDs/GCE电极上是质子数为1,电子数为2的反应。在最佳条件下,Rh B的I与C在5.0μM～50.0μM范围内呈良好的线性关系,相关系数(r)为0.9955。该传感器的检出限(LOD)为0.80μM(S/N=3)。该传感器可用于辣椒粉中Rh B的测定,具有良好的稳定性、选择性和满意的回收率。2.基于GOQDs电化学传感器在日落黄检测中的应用研究日落黄(SY)是一种常见的水溶性偶氮类人工食用色素,因其稳定的性质和较低的价格被广泛用于食品、药品以及化妆品的着色。本工作采用一步法将GOQDs修饰到GCE表面,并将其进一步应用于SY有机污染物的测定。通过一系列电化学分析探究了SY的最佳测定条件,结果表明,在p H=6.5,扫描速度100 m V·s时,电化学响应信号与C在0.10μM～20.0μM范围内呈良好的线性关系,回归方程为:I(μA)=-0.6770 C(μM)-0.3465(r=0.9918),LOD=0.05μM(S/N=3)。将其应用于环境水样和美年达中SY的测定,加标回收率93.4～101.4%。表明传感器性能稳定,可以用于环境中SY的测定。***/GOQDs/GCE电化学传感器的构建及其在塑料杯中双酚A的测定双酚A(BPA)是环境中一种常见的有机污染物,需要一种操作简便、响应时间快、灵敏度高的检测方法对其进行识别和定量分析。本工作通过恒电位电化学沉积技术将AuNPs沉积到GOQDs修饰的玻碳电极表面,开发了用于水样中BPA检测的电化学传感器(AuNPs/GOQDs/GCE)。考察了AuNPs/GOQDs/GCE电化学传感器的性能及BPA的电化学行为。结果表明,AuNPs修饰的GOQDs改性电极对BPA有良好的电化学响应。阐述了BPA在AuNPs/GOQDs/GCE电化学传感器上微观反应的电子数和质子数为2。在最优条件下,传感器的电化学响应信号值与C在10μM～100μM范围内具有良好的分段线性关系,LOD=1.5μM(S/N=3)。将其用于环境水样中BPA的测定,加标回收率为93.1～104.4%。

关键词： 高温超导体   硐碳化合物   σ电子金属化   载流子掺杂   石墨烯  

摘要： 探索和发现新的高温超导体一直是超导研究不断追求的目标，同时也是推动超导发展的关键动力。1986年，瑞士物理学家Bednorz和Müller发现了铜氧化物高温超导体，这掀起了高温超导研究的热潮，同时也推动了强关联电子系统的探索。随后，日本物理学家Hosono等人在2008年发现了铁基超导体，这进一步拓宽了高温超导的研究领域。高温超导体的研究与探索通常会涌现出许多新奇的量子效应，通过对这些新奇效应的深入研究不仅能够探索高温超导的微观机理，而且还有助于探索和发展强关联电子系统的量子理论，为量子多体理论的研究提供一个具体的研究范例。　　然而，实验上发现高温超导体更多的是依赖于材料的生长过程，使材料接近但不超越反铁磁量子不稳定点，利用这种方法去发现新的高温超导体具有很大的偶然性，正如铜氧化物超导体和铁基超导体的发现一样。那么，是否存在可用于发现新的高温超导体的一般性规律呢？据目前的研究发现，如果将材料中的σ键电子金属化，使其成为导电电子，则高温超导现象就能够出现。σ键是由自旋相反的两个电子形成的自旋单态，由两个相同或不同的原子轨道通过头碰头的方式交叠形成的，对应的键能较大，是强的共价键。σ键电子对离子实的晶格振动非常敏感，与声子的耦合很强，是稳定晶体结构的一个重要因素。但是通常，杂化形成的σ能带是全满的，远离费米能级，不参与导电。因此，通过金属化σ电子来实现超导，就需要通过掺杂等调控手段把σ能带提到费米能级之上，使之变成导电电子，并通过与声子的耦合形成库珀对，相应的超导转变温度就会比较高。　　基于上述研究背景，本论文通过第一性原理计算软件包QuantumEspresso（QE）结合超导性质计算软件包Electron-phononWannier（EPW），对二维Li插层硼碳化合物体系的超导性质进行了深入且详细的研究。我们在理论上预测了两种二维Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）型高温超导材料，证明了它们的动力学稳定性与热力学稳定性，并且从微观上解释了该体系高温超导电性的起源。我们还对预测的二维Li插层硼碳化合物体系施加双轴拉伸应变（BTS）或载流子掺杂调控，使得超导转变温度得到进一步的提高，为实验上寻找二维高温超导材料提供了新的思路。　　本论文的具体研究内容如下：　　1.单层LiC12中π电子介导的高温超导电性的预测　　二维高温超导体的预测和合成是一个广泛研究的领域。基于对电子能带结构和晶格动力学的计算，我们预测类石墨烯单层LiC12是一种由π电子介导的BCS型超导体。我们证明了单层LiC12是动力学稳定且热力学稳定的，并且期待能够在实验上进行合成。从能带结构和声子谱中，我们发现碳原子的π键带的鞍点在费米能级上产生了大的态密度，同时锂原子面内方向的振动模式与碳原子的π电子之间存在着强的电-声耦合，这导致了LiC12中的高TC的超导性。基于各向异性Eliashberg方程的计算，材料在施加10％的BTS下，超导转变温度TC可以达到41K。我们的结果表明，单层LiC12是一个作为π电子介导的电-声耦合高TC超导体的良好候选者。　　2.单层LiB4C8中σ电子介导的高温超导电性的预测与载流子掺杂调控　　之前的相关研究表明，如果能使得材料中的σ电子金属化就能够产生高温超导现象。基于这样的物理图像，我们预测二维单层LiB4C8是一种由σ电子介导的BCS型高温超导体。我们通过电子能带结构的计算发现，LiB4C8中的σ键带穿过了费米能级，同时该材料的声子谱没有虚频，证明它是动力学稳定的。我们还计算了该材料的形成能，通过其形成能小于零可知它有很大的概率可以被实验上合成。基于各向异性Eliashberg方程的计算可知，LiB4C8在本征情况下电声耦合常数为1.34，其超导转变温度达到了43K。考虑到单层LiB4C8在费米能级附近存在硼-碳σ键带的范霍夫奇点，所以我们对其进行空穴掺杂调控，使得体系的电-声耦合能够进一步得到增强。通过计算发现，在最佳掺杂浓度下电-声耦合常数为5.70，其超导转变温度提高到了148K。此工作为实验上寻找高温超导体提供了一个具体的研究范例，期待实验上能够早日合成单层LiB4C8并验证其超导性质。

关键词： 石墨烯低锌防腐底漆   防腐性能   配伍比例   锌粉用量  

摘要： 金属腐蚀现象普遍存在于工业生产的各个领域，目前涂覆有机涂层是最常见和最有效的金属防护措施。环氧富锌底漆为实现长效的阴极防护作用，加入锌粉比例通常高达80％～90％,但只有25％～35％的锌粉能够与金属基底连通从而发挥有效的阴极防护作用，使锌粉的利用率较低。然而面对金属锌资源的短缺、环境保护压力以及人们对防腐蚀性能的更高需求，传统环氧富锌底漆与行业发展的矛盾日益凸显。因此，基于节能降耗和环保考虑，开发高性能的低锌环氧防腐底漆具有重要现实意义。本文以研究开发具有良好性能的低锌石墨烯环氧防腐底漆产品为目的，分别利用商用还原氧化石墨烯(RGO),公司自制的氧化石墨烯(GO)和/或RGO为原料，制备了系列低锌石墨烯复合环氧防腐底漆产品，重点探索了石墨烯衍生物的添加量与配伍比例、锌粉用量、颜基比等因素对防腐涂层的基本物理性能和防腐性能的影响。具体研究内容如下:　　(1)以商用RGO(SE1133型)为填料，在锌粉用量35％的条件下，重点探究了RGO用量和颜基比对涂层基本物理性能和防腐性能的影响。实验结果表明:添加适量的RGO可有效提升防腐涂层的基本物理性能;颜基比是影响防腐性能的关键因素，在一定范围内随着颜基比的增大其防腐性能逐渐增强。优化条件下制备的涂层样品在3.5wt.％NaCl溶液中浸泡600h后的腐蚀电流Icorr仍可以达到3.53×10-7A·cm-2,腐蚀防护效率P％高达99.98％,表现出优异的长效防腐性能;耐中性盐雾时间可达1450h以上，达到大气腐蚀性等级C4～C5的标准，展现出良好的应用潜力和实用价值。　　(2)制备了两种GO和两种RGO(RGO1、RGO2)石墨烯衍生物产品，通过对其形貌和结构分析选用大片径GO以及结构特点与商用SE1133型相似的RGO1为混合填料，在前一部分研究探索得到的优化条件下，通过调变GO和RGO1的复合比例制备了系列低锌GO/RGO1复合环氧防腐底漆产品，并对其性能进行了研究。实验结果表明:GO和RGO1复合比例对涂层硬度和耐冲击性能影响并不明显，但GO和RGO1之间的协同作用可使涂层的附着力损失率明显降低;GO与RGO1的复合有利于使涂层获得物理屏蔽和阴极防护的协同作用，优化组成得到的GO0.60％-RGO0.20％/EP涂层具有良好的长效防腐性能，其耐中性盐雾时间可达1000h以上，达到大气腐蚀性等级C2～C3的标准。　　(3)利用GO和RGO2为混合填料，以RGO2的添加量，锌粉用量和颜基比为主要考察影响因素，采用正交实验设计制备了低锌含量GO/RGO2复合环氧防腐底漆产品。通过对涂层基本物理性能和防腐性能的测试与分析表明:RGO2添加量是影响涂层基本物理性能和防腐性能的重要因素，随着RGO2添加量的增加，涂层的物理性能和防腐性能整体呈下降趋势。GO添加量0.8％、RGO2添加量0.2％,锌粉用量35％,颜基比为6制备的相应涂层耐中性盐雾时间可达1000h,达到大气腐蚀性等级C2～C3的标准。

关键词： 纳米铜   纳米银   石墨烯   复合材料   修饰电极   电化学性能  

摘要： 石墨烯具有特殊的结构与物理化学特性，是一种很好的金属纳米材料载体。金属纳米颗粒由于具有独特的催化性能，常常被用来构筑电化学传感器。将金属纳米颗粒引入到石墨烯中，能够充分发挥两者各自的优点，因而在传感器领域备受关注。本论文在前期工作基础上，以Cu-Ag/Graphene复合材料为研究对象，通过化学镀法制备具有高比表面积的Cu-Ag/Graphene复合材料，利用XRD,EDS,XPS,SEM,FTIR,CV,EIS,LSV等方法对复合材料进行表征，并将该复合材料用于双氧水，苯酚等污染物的检测。主要的研究内容包括:　　研究采用一种新型的石墨烯-铜氨共混体系，以葡萄糖与低水合肼作为还原剂，丁二酸作为稳定剂，苹果酸与酒石酸钠作为配位剂，在40℃左右的温度下，合成出一种新型的石墨烯-铜氨共混体系（Cu/GR）。通过Cu/GR复合物进行表面包覆，构建具有高H2O2高选择性的Cu/GR/GCE电化学传感器。采用电化学方法，考察了Cu/GR/GCE电极对H2O2的电化学响应特性。研究发现，铜纳米粒子以一种金属性的Cu0状态存在，以一种球状的形式分布于石墨烯的基底上，其粒子的平均粒径在23纳米左右。Cu/GR/GCE的氧化峰和还原峰对应的峰值电流分别为307.4μA和252μA,Rct为70.08Ω,有利于电荷的传递，峰值电流大小Cu/GR/GCE＞GR/GCE＞Cu/GCE＞裸GCE。通过对H2O2测定的各种条件进行了优选，得出了在-1V～0V范围内进行了较好的测定，并对其进行了分析。研究了9种缓冲液中H2O2的电化学性能，以0.2mol/LHAc-NaAc为最优值。最终，对扫描速率这一参数展开了研究，最佳的扫描速率为100mV/s。　　以丁二酸作为稳定剂，苹果酸和酒石酸钠作为络合剂，在40℃条件下，在石墨烯-银氨共混体系中合成了纳米银-石墨烯复合材料（Ag/GR）。采用滴涂法制备石墨烯纳米银传感器，其工作电极的有效面积为30.73cm2,阻抗约75Ω。该修饰电极对苯酚有明显的催化活性，苯酚在该电极上的反应主要受扩散控制的准可逆过程，且传感器对苯酚的检测显示宽的线性范围10μM-320μM,分为低浓度区间0μM-50μM和高浓度区间50μM-320μM。低、高浓度的还原峰电流均与浓度呈线性关系，低浓度时回归方程为:Ip=0.2209c+54.07,R2=0.986。检出限LOD为24μM,该传感器具有良好的稳定性和选择性。

关键词： 光催化   TiO2   生物CaCO3   石墨烯   器件化   模拟海水   低浓度难降解有机污染物  

摘要： 海水养殖水体中的低浓度难降解有机污染物在环境中具有持久性,随着生态循环富集进入食物链,会对人类健康和生态系统造成巨大危害。光催化能将太阳能转变为化学能,是一种能够解决环境污染的绿色新技术。最常用的光催化材料TiO由于具有优异的光电特性、化学稳定性好、生物相容性好、成本低且易得,被认为是一种最具潜力的光催化剂。然而,TiO光催化剂可见光响应弱、太阳能利用率低和量子效率低,实际应用效果并不理想。本研究以海水体系中的低浓度难降解有机污染物降解为出发点,构建TiO-墨鱼骨粉复合材料,选择性降解含苯酚和苯胺结构的芳香族化合物有机污染物;同时构建了一种具有普适性的高效TiO基光催化剂。通过3D打印结合沉积技术制备出具有自悬浮特性光催化器件,实现光催化剂器件化,解决光催化材料在实际应用中难回收的问题。主要内容如下:1.采用溶胶-凝胶法制备TiO-墨鱼骨粉复合催化材料（TCB）,将其应用于太阳光光催化降解模拟海水中低浓度盐酸四环素（TC·HCl）。研究结果表明,在模拟太阳光照射20 min,TCB对模拟海水中浓度为5 mg/L的TC·HCl的降解率达97.7%,高于同一条件下纯TiO对TC·HCl的降解率（88.3%）,其原因可以归结于·CO具有选择性氧化的特点,自由基·O、h和·CO的协同效应提高了TCB复合材料对TC·HCl的光催化降解性能。2.采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同比例还原氧化石墨烯（RGO）的RGO-TiO复合光催化剂,并考察了其在模拟太阳光照射下降解模拟海水中低浓度的藻毒素（MC-LR）、磺胺甲噁唑（SMX）、环丙沙星（CIP）和双酚A（BPA）的性能。研究结果表明,模拟太阳光照射60 min,0.5%RGO-TiO对浓度为300 ng/m L的MC-LR的降解率达到了93.6%,对于100 ng/m L的SMX、CIP和BPA降解率分别为92.8%、95.1%和92.4%。相对于纯TiO,RGO-TiO光催化性能均有所提高,其原因在于RGO加快了光催化反应中的电子传递速率,使得光生电子-空穴对的复合率降低。3.通过用3D打印技术打印出密度与水密度相近的基底,并利用高分子材料的玻璃化转变温度,通过沉积法将催化剂牢固地负载于片材上,得到具有自悬浮特性的AT-不同光催化剂（TCB、RGO-TiO）光催化器件,并应用于实际太阳光照下降解模拟海水中低浓度难降解有机污染物。研究结果表明,AT-不同光催化剂（TCB、RGO-TiO）自悬浮光催化器件对于上述的低浓度难降解有机污染物的降解性能均高于与其负载质量相同的粉末光催化剂,且具有良好的活性稳定性。其原因在于催化剂在AT基底上的均匀分布以及自悬浮光催化器件具有更高的光利用率及氧合速率。

关键词： 石墨烯复合纤维   微结构设计   糖碳转化   湿法纺丝  

摘要： 随着科学技术的迅速发展,碳基纤维以轻质高强和优异的导电导热性能,成为许多领域的研究热点。石墨烯纤维作为过去十年新兴材料中发展最快,潜力最大的材料之一,相比于传统的纤维材料,它具有更高的强度、导电性、导热性和柔韧性,这些特性使它在电子、能源和机械等领域具有广阔的应用前景。本文将通过对材料微结构的跨尺度设计,揭示石墨烯复合纤维微观结构与宏观力电性能的关联机制。 本文采用湿法纺丝工艺,基于糖碳转化机制,采用葡萄糖(GLC)作为小分子碳源对复合纤维进行微结构设计,使一部分小分子碳插入石墨烯片层中起到阻隔作用,同时减少石墨烯的自组装行为,增加电子在纤维内部的传输提升电导率;另一部分小分子碳与石墨烯片层形成化学键相互连接,阻碍片层之间的剪切滑移起到桥联作用,增加其强度。将氧化石墨烯(GO)溶液作为前驱体,通过引入海藻酸钙凝胶体系,保证湿纺纤维较高的连续可纺性。通过引入聚丙烯酰胺凝胶体系对纤维内部葡萄糖进行固定和抑制,并对石墨烯片层进行阻碍和固定,使纤维强度提升。 通过氢碘酸对湿纺得到的氧化石墨烯复合纤维进行化学还原,发现还原后的纤维收缩明显,截面出现片层堆叠,表面褶皱增加,直径明显减小,大量的C-O、O-C=O等含氧官能团被还原,C/O含量比明显增加,还原效果明显。针对化学还原后纤维中仍有少量含氧基团的存在,继续进行高温再还原处理,发现纤维收缩进一步增加,红外谱图中无明显官能团吸收峰,说明高温再还原效果较为彻底。从TEM结果可知,经过热处理后,部分未聚集的小分子碳分布在石墨烯片层之间,使片层间距增大,在片层之间起到了阻隔和桥联作用,同时增加了电子在纤维内部的传输,最终使纤维的强度和导电率都得到了明显提升。 通过对比不同GO浓度、GLC含量下纤维的组织结构和性能的变化,发现随着含量的增加纤维组织变得逐渐致密,收缩程度逐渐减小。通过对比化学还原后复合纤维的性能表现,发现当GO浓度为10 mg/g时,GLC含量为10 g时性能最佳,力学性能达396 MPa,电导率达1540 S/m,确定了制备纤维的最佳成分配比。 引入聚丙烯酰胺凝胶体系的石墨烯复合纤维,形成的网络骨架对葡萄糖起到固定和抑制作用,宏观上表现出更加致密均匀的组织结构,在力学性能上表现出更高的拉伸强度,达858 MPa。而网络骨架的存在和致密度的增加,却阻碍了电子在纤维内部的传输,此时结构相对疏松的单凝胶体系电学性能则较好,达53343 S/m。

关键词： 天然小分子药物   生物大分子   纳米复合材料   多光谱法   抑制动力学  

摘要： 目前,以蛋白、酶、核酸等生物大分子为作用靶,开发具有活性成分的天然药物的药物设计,是生命科学的热点话题。研究药物小分子与生物大分子的作用机理,是从分子水平的层面上探明药物的药理作用,有助于认识和把握药物在体内运转和代谢,也为进一步研究药物在人体内的药动学和药效学,以及药物筛选提供了重要信息。研究药物小分子与生物大分子的作用,对于设计新型高效、低毒有效药物具有重要的指导意义;对于生物分子的结构,具有一定的研究价值和实际意义,为药物设计和开发提供了理论指导和有价值的信息。本文研究了三种不同纳米复合材料作为药物载体,从分子水平上层面上,研究了药物小分子对生物大分子的构象及毒性的影响。本论文的主要工作内容如下:第一章:阐述天然植物活性成分的来源、分类;以生物大分子为研究对象的原因,依据及意义;研究方法概述;纳米复合材料的概述以及作为药物载体的研究背景。第二章:合成MrGO纳米复合材料作为药物载体,利用多光谱方法,研究MrGO负载HCPT与HSA之间的相互作用。实验研究结果表明,HSA与HCPT的猝灭方式主要为静态猝灭过程,主要驱动力为焓驱动,主要作用力为氢键和范德华力。MrGO的加入,虽并未改变其猝灭方式,但大大增强了HSA与HCPT的结合作用。此外,从结合参数可以发现HSA-MrGO-HCPT复合物中只存在一个结合位点。结合荧光光谱、红外光谱和圆二色光谱等实验的多方面考虑,无论MrGO是否存在,HSA的构象均发生轻微变化。除此之外,彗星实验表明MrGO-HCPT对正常人体细胞的毒性作用较小,表明MrGO具有良好的生物相容性。第三章:一步水热法合成ZnO@rGO纳米复合材料,利用多光谱方法及酶抑制动力学,研究ZnO@rGO纳米复合材料负载姜黄素,对α-葡萄糖苷酶（α-Glu）的抑制效果及其作用机理。ZnO@rGO负载的Cur对α-Glu的作用是一个静态猝灭过程,作用力为氢键和范德华力,主要为焓驱动。在静态猝灭过程中,Tyr残基在荧光猝灭过程中起着更为重要的作用。EEM、FT-IR和CD光谱等实验进一步证明了在ZnO@rGO和ZnO@rGO-Cur的存在下,α-Glu构象均发生变化,表明ZnO@rGO和ZnO@rGO-Cur对α-Glu均有抑制作用,从数据上分析ZnO@rGO-Cur对α-Glu有更强的抑制作用。对α-Glu的抑制动力学过程进一步研究发现,α-Glu-Cur属于竞争型抑制,α-Glu-ZnO@rGO-Cur属于反竞争型抑制,其抑制常数Ki,Cur>>Kis,ZnO@rGO-Cur,说明ZnO@rGO负载姜黄素对α-Glu的抑制作用大于纯姜黄素。此外,CCK-8实验还证明了ZnO@rGO纳米复合材料具有良好的生物相容性,综上表明ZnO@rGO是一种负载Cur的有效药物纳米载体。第四章:简便方法合成Mg-MOF-74,基于Mg-MOF-74良好的性能及载药效果,采用多光谱技术和酶抑制动力学分析方法,研究Mg-MOF-74负载槲皮素（Que）对胰脂肪酶（PL）的相互作用机理及其抑制机制。研究表明,单一Que对于PL的作用是以氢键和范德华力作用力为主的静态猝灭过程,而Mg-MOF-74负载Que对PL的作用是一个疏水作用力为主的动态猝灭过程。在猝灭过程中,结合位点更接近于Tyr残基,即Tyr残基在猝灭过程中发挥着更为重要的作用。通过EEM、FT-IR和CD光谱实验证明了在Mg-MOF-74和Mg-MOF-74-Que的影响下,PL的构象以不同程度地发生变化。对PL的抑制动力学过程进一步分析发现,PL-Que属于混合型抑制,PL-Mg-MOF-74-Que属于非竞争型抑制,抑制常数Ki,Que>Kis,Mg-MOF-74-Que,说明单一Que对PL的抑制作用不如Mg-MOF-74-Que。通过在分子水平上地究Mg-MOF-74-Que与PL的抑制机制及相互作用机理,为设计新型的胰脂肪酶抑制剂提供了新的思路,为肥胖症的潜在治疗提出了新的方法。

关键词： 无花果   农家肥   生物有机肥   石墨烯   生长   果实品质  

摘要： 施肥是促进无花果树体生长,提高产量及品质的重要手段;而目前关于无花果系统施肥的研究较少,尤其在无花果施用有机肥这一方面更是鲜少报道。本文以新疆生产建设兵团第十四师皮山农场日光温室内嫁接2年生‘金傲芬’无花果为试验材料。在新稍生长期(3月5日)和果实膨大期(6月15日)分别增施生物有机肥、不同种类农家肥、石墨烯及混合肥(生物有机肥+农家肥),以常规施肥作为对照,筛选出设施‘金傲芬’无花果种植生产中最佳施肥种类及用量,为后期新疆南疆设施栽培无花果施肥提供理论依据。主要研究结果如下:1.在研究增施不同用量生物有机肥对设施无花果生长及结果的影响中发现,以施生物机肥1.0 kg/株效果最佳。施入生物有机肥后可提高土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量;有效促进无花果植株枝干茎粗,降低植株节间长度,提高树体长势;显著增加果实单果重、果柄长、单株结果数及产量,亩产量可达854.54 kg,是常规施肥的1.73倍;显著提高果实中可溶性糖、可溶性固形物、淀粉、可溶性蛋白、黄酮、总酚含量,可滴定酸含量显著降低。2.施不同农家肥可增加土壤中有机质、速效磷、速效钾含量,有效促进无花果植株枝干茎粗,提高无花果植株树体长势;其中以增施4.0 kg/株兔子粪效果最好,显著增加无花果单株结果数和产量,亩产量可达896.31 kg,亩产量较常规施肥管理提高了81.98%,显著提高了果实中可溶性固形物、可溶性糖、淀粉、维生素C、可溶性蛋白含量。3.生物有机肥、农家肥混合施用后,以施2 kg/株兔子粪+0.6 kg/株生物有机肥效果最好,施入后可提高土壤有机质及全氮、速效(磷、钾)含量,提高植株枝干茎粗,降低无花果植株节间长度;显著增加了果实单果重、果实纵径、单株产量、亩产量以及果实中可溶性固形物、可溶性糖、淀粉、维生素C含量,其中亩产量达876.14 kg,是常规施肥处理的1.77倍。4.在研究增施不同用量石墨烯对设施栽培无花果生长及结果得影响中发现,以4.0 ml/株石墨烯处理效果最佳,可提高土壤中有机质及全氮、速效磷、钾含量;促进植株茎粗生长,降低无花果植株节间长度;增加果实单果重、产量,其亩产量达745.80 kg,较常规施肥处理增加了51.43%;显著显著提升果实中可溶性固形物、黄酮、总酚含量,减少可滴定酸含量。5.通过灰色关联度综合评价排序得出,设施‘金傲芬’无花果栽培生产中,以增施4.0 kg/株兔子粪效果最好,其次是生物有机肥0.6 kg/株+兔子粪2.0 kg/株>1.0 kg/株生物有机肥>4.0 ml/株石墨烯。

关键词： 液晶聚合物网络   氧化石墨烯   复合材料   性能研究   仿生  

摘要： 液晶聚合物网络由液晶高分子适度交联得到,具有形状记忆和形状恢复的能力,在施加外部刺激后能够可逆的改变其形状,因此受到越来越多的研究人员关注,开发具有多重刺激响应的液晶聚合物网络复合材料已经成为当下热点。 目前液晶聚合物网络可被光、电、温度、湿度、磁场等外部刺激影响,其中红外光由于其具备无需前处理、无污染、方便快捷、强穿透能力(可以穿透玻璃和塑料且无破坏性)且对人体没有伤害性,更加安全等优点而备受青睐。但目前关于红外光热液晶聚合物网络复合材料的研究表现为制备周期较长,制备方法复杂,形变模式大多简单,且复合材料的应用范围小。为解决以上问题,本论文首创了一种简单有效的方法制备了具有红外光和热双重刺激响应的液晶聚合物网络复合材料,并探究了各因素对其形变行为的影响,开发了一系列具有复杂形变的仿生器件,具体的工作内容如下: 1、液晶盒的不同取向会使得液晶分子按不同的方式排列,从而得到了具有不同分子排列的液晶聚合物网络薄膜。在液晶膜上旋涂氧化石墨烯,并在特定温度下烘干,制备出了具有红外光和温度双重刺激响应的复合薄膜。基于液晶分子的不同排列方式以及氧化石墨烯和液晶聚合物网络两种材料的形变方向和形变力的竞争,此复合薄膜在外界刺激下可以呈现出三种可逆、快速和复杂的形变模式。 2、研究了在不同温度和红外光强度下的弯曲角度,响应时间和恢复时间,以及长条状复合膜的面积、长度、宽度和长宽比对其响应性能的影响,发现随着面积逐渐增大,一定范围内会导致复合膜弯曲角度增大,复合膜的宽度主要影响Ⅰ型复合膜的响应性能,复合膜的长度主要影响Ⅱ类复合膜的响应性能,此外,测量了多次驱动下的不同类型复合膜响应性能的稳定性。为氧化石墨烯/液晶聚合物网络复合材料的实际应用提供了基础。 3、基于该复合膜的复杂形变,通过对氧化石墨烯涂覆位置和涂覆面积的编程,制备得到了一系列复杂的仿生动作和柔性智能设备,包括树叶的卷曲、蝴蝶的扇动、智能镊子、仿生尺蠖爬行以及仿生智能机器人行走,并测量了该复合膜的光热转化动能,该复合膜有望在生物软体机器人,智能仿生设备和光热动能转化领域得到广泛的应用。