网络首发
有机光电探测器响应度的非线性调控与性能优化研究
秦灏;李光辉;陈永胜;随着光谱信息在环境监测、生物医学诊断和智能终端等领域的应用日益广泛，微型化、高性能光谱仪的研发成为研究热点。计算光谱重构型光谱仪为突破传统光谱仪体积与精度限制提供了有效路径，而高响应度及可调非线性响应特性的光电探测器则是实现该技术的核心。本研究构建了一种基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)和[6，6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)本体异质结的有机光电探测器(OPD)。通过系统调控活性层厚度、器件结构、给受体比例及电子传输层组成，显著提升了器件的响应度与非线性响应能力。在自驱动模式及偏压调控下，所设计的器件表现出良好的非线性响应特性，峰值响应度高达1.2 A/W，归一化响应度曲线在多偏压条件下表现出明显的不重合趋势。研究结果为单器件级别的光谱重构提供了坚实的器件基础，展现出有机光电器件在微型化、智能化光谱系统中的巨大应用潜力。
颗粒状铝基锂吸附剂在察尔汗盐湖卤水提锂中的应用
吕龙;冀颖;朱晓峰;侯雪超;尹立娜;谢鹏;李天玉;本研究以商品化的颗粒状铝基锂吸附剂为对象，探讨其在察尔汗盐湖卤水中锂的吸附和提取性能。考察了吸附剂投加量、pH值和初始Li+浓度对锂吸附性能的影响，并利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对吸附剂形貌进行了表征，考察其分离性能和循环稳定性。结果表明，当锂浓度为170 mg/L，反应温度为30℃时，随着投加量的增加，Li+的吸附率从8.46%增加到90.98%，且吸附能力受pH值(3～8)的变化影响较小。SEM和XRD分析显示，吸附剂表面具有较高的粗糙度，主要成分为锂铝层状氢氧化物。该吸附剂对Li+的分配系数(K=718.52)显著高于其他阳离子，且在20次循环使用后仍保持良好的吸附性能，吸附容量稳定保持在约4 mg/g。吸附动力学拟合结果表明：相较于准一级动力学，准二级动力学的拟合度更好，表明化学吸附可能是吸附剂吸附Li+的主要速率限制步骤。吸附等温线分析表明，吸附过程是均相与非均相共同作用的结果。
基于跨学科融合的《探秘仿生学》公共选修课教学模式探索与实践
史杰;赵艳梅;吕琪;郭小芹;仿生学是20世纪以来生物学与技术科学快速发展产生的一门新兴交叉学科，涉及自然科学、技术科学和工程科学、人文科学众多领域，是解决人类面临重大难题的一条有效途径。基于仿生学在各个领域具有重要的指导意义，笔者于2022年秋季面向天津大学本科生开设全校公选课《探秘仿生学》，激活学生仿生思维，开阔视野，激发创新意识，将仿生思维带入到解决实际问题中。本文分析了开设《探秘仿生学》的必要性及选课该课程学生背景特征，并探讨了不同教学模式的应用及其教学效果，尤其是针对公共选修课如何开展项目式教学的探索，以及如何在教学中有效融入课程思政，为相关跨学科融合的公共选修课程的开设提供借鉴与参考。
氯功能化微孔二氧化碳吸附材料的分离性能研究
闫鹏;陈美倩;陈志胜;林敏丽;吴焕新;温晓彤;丘文杰;以5-氯间苯二甲酸和4，4′-联吡啶为混合配体，与硝酸钴或硝酸镍反应，制备了两个微孔吸附材料。利用XRD、XPS、TG、FTIR、气体吸附等技术对其进行了表征分析。XRD、FTIR和TG结果显示材料1具有出色的潮湿稳定性和热稳定性。孔径分析表明材料1和2均为微孔材料，并且最可几孔径均为0.35 nm。吸附性能结果表明，材料1对CO2的吸附能力均明显大于C2H2、CH4、CO和N2。材料1具有的微小孔道以及功能化基团(-Cl和吡啶-H)，使其对动力学直径较小的二氧化碳(0.33 nm)表现出良好的吸附亲和力，在室温和100 kPa下，其对CO2/N2、CO2/CH4、CO2/CO、CO2/C2H2的二氧化碳吸附选择性分别为18865、141.94、27.17和1.77。材料1对二氧化碳具有中等的吸附热，活化、再生容易，稳定性及重复使用性能优异，是一种良好的二氧化碳选择性吸附材料。
锰改性沸石对铬的吸附性能及机理研究
李自豪;石建军;谢彦雄;沸石是一种天然多孔材料，具有吸附性能，被广泛应用在环境修复领域。本研究通过化学沉淀法制备了不同比例的锰改性沸石(x% Mn-NZ， x = 1，2，5，10)，用于水体中低浓度Cr(VI)的吸附和转化。常温条件下，针对初始Cr(VI)浓度为0.5 mg/L的模拟地表水，对比了锰改性沸石对Cr(VI)的吸附性能。实验表明，当锰改性沸石投加量为20 mg/L时，5% Mn-NZ对铬的去除率达到80%以上，溶液中铬浓度降至国家标准限值以下。动力学分析表明，锰改性沸石吸附Cr(VI)的过程更符合准二级动力学模型(R2 > 0.99)，表明其吸附过程以化学吸附主导，平衡吸附量为23.81 mg/g。通过系统评价pH和共存离子对锰负载沸石吸附Cr(VI)性能的影响，发现5% Mn-NZ在pH为6至9范围和含共存离子情况下均保持最优吸附性能。通过XPS、FT-IR分析揭示了锰改性沸石吸附Cr(VI)的主要机理为表面的Mn2+和Mn3+提供电子将Cr(VI)还原为Cr(III)。本研究为金属改性沸石去除水体中低浓度Cr(VI)污染提供了技术支持。
邻苯二酚-甲醛树脂的合成及其硼硅选择性吸附研究
李英茹;王春红;本研究基于缩合聚合的方式，采用反相悬浮聚合方法，制备了带有邻羟基基团的硼螯合树脂。通过控制投料方式和升温方式，并对分散介质、反应溶剂种类及用量、反应温度和时间等参数进行了调整，从而优化了树脂的结构；考察了吸附溶液的pH、初始浓度对树脂硼酸吸附性能的影响，在最优条件下树脂对硼酸表现出84.5 mg/g的高吸附量，优于商品化Amberlite IRA-743树脂；并且在硼-硅混合体系中，该树脂表现出优异的硼吸附选择性，硼选择性系数为1384。
废弃PET氢解催化材料
邹雨翀;陈伟鹏;麦耀舜;王伟;夏勇;周欣;作为全球消耗量最大的塑料之一，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)在食品包装、饮料瓶、纺织品、建筑等领域得到广泛应用。然而，PET不断增长的废弃物排放也给环境可持续发展带来问题。与焚烧或降解为CO2的技术相比，将PET解聚为化工原料并实现高值利用的催化氢解技术近年来受到关注。该技术可在实现废物资源化的同时带来经济效益。目前，催化氢解技术尚未投入工业化使用，面临的主要挑战来自于关键催化材料的催化性能和制备成本。因此，发展高性能催化剂是实现工业应用的关键。本文综述了PET催化氢解技术的发展现状，特别是关键催化材料的研究进展，归纳了主要催化剂的设计策略，在此基础上探讨了高效PET催化氢解材料的未来发展方向，为PET催化氢解技术的进一步发展提供支持。
多胺改性木粉对水体中药源有机物的吸附对比研究
黄子懿;陈婕妤;宋逸璇;凌晨;本文以杨树木粉为骨架，通过碱预处理再与多胺试剂进行反应，合成了四种不同胺基链长的多胺木粉(AWFs)，考察其对常见畜禽废水中四种药源有机物的去除性能。AWFs对磺胺甲恶唑(SMZ)、头孢唑林(CEF)、对氨基苯砷酸(p-ASA)和对苯二酚(HQ)的最优pH均接近其酸性基团的pKa值，总体上随多胺链长增大先增后降，三乙烯四胺改性木粉(TTWF)吸附量最大。将其与聚胺改性木粉(PWF)对比研究，四种污染物在TTWF和PWF上的吸附均更符合Langmuir模型，TTWF和PWF分别对HQ和SMZ的饱和吸附量最大，为3.877和2.432mmol/g。此外，TTWF和PWF对SMZ、CEF和P-ASA的吸附随温度变化影响是相反的，可能是由于前者对这些药源有机物的吸附以氢键作用为主导，是自发的吸热反应，而后者的多胺基碱性强，以静电吸附为主。采用DFT优化计算了它们与TTWF的静电和氢键作用构型，总结合能顺序与吸附容量的排序一致。