科学通报
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  科学通报
 
科学通报
2015年 60卷 33期
刊出日期:2015-11-20

氢能作为一种清洁高效的二次能源, 是实现由传统化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁. 以来源于生物质的乙醇为原料, 进行蒸汽重整反应生产氢气, 是获取可再生氢能的重要方式. 设计和开发高性能、低成本的催化剂是生物质乙醇蒸汽重整制氢反应亟待解决的关键问题. Ni基催化剂因其在乙醇蒸汽重整中所具有优良的反应活性及较低廉的成本, 被广泛应用于这一过程. 然而, 目前针对Ni基催化剂在乙醇蒸汽重整中镍颗粒尺度及形貌效应的考察还相对较少, 金属镍颗粒尺寸与乙醇蒸汽重整能力的关系尚不明确. 在非均相催化反应中, 采用模型催化剂研究金属催化剂的催化能力与金属颗粒尺度之间的关系对指导催化剂的理性设计意义重大. 天津大学化工学院巩金龙课题组采用改良的Stöber法制备了镍颗粒尺度可控的 Ni@SiO2壳核型催化剂, 并研究了具有不同镍颗粒尺度的Ni@SiO2壳核型催化剂在乙醇蒸汽重整反应中的活性与稳定性. 实验证明, 适当的镍颗粒尺度对催化剂活性和稳定性均至关重要. 封面图片显示了具有不同结构的包覆型催化剂的模型示意图. 详见王拓等人文(p3230).


 
   
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专题:解读“2015年拉斯克奖”

肿瘤治疗的新希望:免疫疗法

谭曙光, 高福
摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3155-3157
全文 : PDF (398 KB)  
专题:解读“2015年拉斯克奖”

解析DNA损伤应答之路

许鑫, 付钰
摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3158-3160
全文 : PDF (693 KB)  
香山科学会议专栏.评述 | 材料科学

多(硬磁)主相永磁体及矫顽力机制研究现状与展望

朱明刚, 李卫
简要回顾了烧结稀土永磁材料磁化与反磁化机制的研究现状, 认为现有的矫顽力模型不适用“多硬磁相、多尺度”新型复合稀土永磁材料, 并介绍了关于双主相磁体及矫顽力机制研究的初步结果和进一步工作方向.
摘要

回顾了烧结稀土永磁材料磁化与反磁化机制的研究现状, 针对新型多主相复合永磁材料独特的结构特征, 开展“多硬磁相、多尺度”新型复合稀土永磁材料(包括R-Fe-B/Nd-Fe-B, R-Fe-B/Sm-Co及多相复合磁体)的设计、可控制备基础理论和矫顽力机制的探讨. 通过采用双主相(或多主相)合金等多相复合材料制备新技术, 探索制备兼具多种永磁单相优点的新型复合型永磁材料. 尝试探讨了双硬磁主相复合材料的矫顽力机制, 认为不仅要考虑不同各向异性常数的硬磁相之间的相互作用, 还应考虑不同相的体积分数和分布. 最后展望了永磁材料的发展方向.

  科学通报, 2015, 60(33): 3161-3168 | doi: 10.1360/N972015-00587
全文 : PDF (2214 KB)  
自然科学基金项目进展专栏:评述 | 光学

局域表面等离激元增强荧光研究进展

吕国伟, 沈红明, 程宇清, 龚旗煌
局域表面等离激元可极大地改变发光物质所处的局域电磁场环境, 进而可在纳米尺度增强光激发速率, 乃至调控自发辐射过程, 如光发射量子效率, 弛豫寿命和光发射方向等.
摘要

金属表面增强荧光现象, 即表面等离激元与荧光分子、原子、量子点等发光体系的相互作用, 是许多应用研究的基础科学问题. 近年来该领域在实验和理论方面都取得了很大的进展. 研究表明, 金属表面等离激元共振不仅能够增强分子的激发过程, 也能强烈地调制分子荧光的发射过程, 如影响发光的量子效率、弛豫寿命和发射方向等. 通过设计微纳金属结构, 局域表面等离激元可以有效地改变分子所处的介电局域电磁场环境, 进而影响和调控荧光分子的自发辐射过程. 实验研究从初始的集体平均性观测, 目前已经发展至单纳米结构和单分子水平, 从而克服了传统测量中的平均效应, 并做到实验测量和理论模拟的有机结合, 对揭示单个纳米颗粒层次上的光物理基本规律具有重要意义. 本文主要介绍近期与局域表面等离激元增强荧光相关的重要研究进展, 具体为表面增强荧光的发光强度、光发射角分布、荧光光谱、荧光弛豫寿命及偏振等方面.

  科学通报, 2015, 60(33): 3169-3179 | doi: 10.1360/N972015-00261
全文 : PDF (1097 KB)  
社论

认知与脑老化研究的新方向:论人脑额顶功能网络的重要性

韩布新
摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3180-3182
全文 : PDF (1126 KB)  
观点 | 心理学

关于外源性同性性行为和性少数群体的发展观

沈政
从动物界自然发展、人类社会和文化发展中, 概括出男、女同性性行为的起源和性质不同, 建议对女性同性性行为加强理解、包容; 而男性同性性行为视为有害的不良行为模式加以自律.
摘要

在回顾美国性少数群体的曲折历程和当前生态现实的基础上, 提出外源性同性性行为和性少群体的发展观, 包括自然、社会和文化发展观. 以动物界雌性和雄性同性性行为的生态制约条件和自然选择为前提, 说明雌、雄同性性行为的性质不同, 人类社会对男性和女性同性性行为的对策也应有所不同. 人类外源性同性性行为虽源于动物界, 但更制约于社会形态和文化内涵. 社会经济发展过程中的重大事件所导致的大范围人口迁徙, 并由此拉大的社会贫富差异, 在性少数群体形成中具有重要意义. 最后, 本文建议对女性同性性行为采取理解和包容的对策; 但建议将肛交作为不良性行为模式进行道德自律. 建议加强性教育, 并在“一带一路”建设和区域性经济带建设中, 密切监控由于大规模人口迁徙所拉大的社会贫富差异.

  科学通报, 2015, 60(33): 3183-3195 | doi: 10.1360/N972015-00346
全文 : PDF (603 KB)  
评述 | 材料科学

石墨烯材料在水处理中的应用:传质机制与吸附特性

邓会, 孙鹏展, 张迎九, 朱宏伟
综述了石墨烯渗透膜对气体、水及离子的传质行为及石墨烯对重金属离子、染料和有机污染物的吸附性能, 展望了其在膜分离、污水净化和海水淡化等环境领域的潜在应用.
摘要

石墨烯由于独特的单原子层二维结构和高比表面积等优异性能而被用作选择性分离膜和吸附剂, 在水处理领域具有潜在的应用前景. 本文综述了石墨烯纳米多孔膜和层状堆叠的氧化石墨烯渗透膜对气体、水及离子的传质行为. 纳米多孔膜因其制备技术和不成熟的打孔技术等原因而具有一定局限性; 而层状渗透膜由于制备方法简单、成本低、高通透性和高选择性等优点, 在水净化领域具有广阔的应用空间. 进一步综述了石墨烯吸附材料对水中重金属离子、染料和有机污染物的吸附行为, 分析了石墨烯材料表面官能团与污染物的相互作用机理. 最后展望了石墨烯材料在膜分离、海水淡化和污染物去除等环境应用中的机遇和挑战.

  科学通报, 2015, 60(33): 3196-3209 | doi: 10.1360/N972015-00709
全文 : PDF (2577 KB)  
评述 | 环境科学

海岸环境中微塑料污染及其生态效应研究进展

周倩, 章海波, 李远, 骆永明
本文从海岸环境的微塑料调查、微塑料与痕量化学污染物的复合特征及其生态效应等方面系统综述了国内外最新研究进展, 并提出中国未来的研究方向, 为全面了解全球及中国海岸环境中微塑料污染现状提供了科学参考.
摘要

海洋及海岸环境中的微塑料作为一种新型污染物近年来受到广泛关注. 通过系统调研, 综述了近10年来国际上在海岸环境中微塑料污染及其生态效应方面的研究进展; 认为完善高效准确的微塑料分析与鉴定方法, 建立可靠的源解析技术和模型仍然是当前海岸环境微塑料研究亟待解决的关键技术难点. 同时, 基于洋流、潮汐等水动力模型揭示海岸环境微塑料的时空分布规律, 结合微塑料表面特性阐明微塑料与毒害污染物结合与释放机制, 系统构建微塑料及其复合污染物的生态与健康风险评估的方法学平台和基础数据库将是今后该领域研究的热点. 因此, 在联系国际前沿科学问题与关键技术难点的基础上, 紧密结合海岸带污染特征, 未来应重点加强海岸带微塑料污染状况的调查、监测、与其他新型污染物的复合机制、跨营养级生物传递与富集规律、以及管理体系等研究, 以提升海岸带微塑料污染的研究水平和监管能力.

  科学通报, 2015, 60(33): 3210-3220 | doi: 10.1360/N972015-00714
全文 : PDF (555 KB)  
论文 | 材料科学

石墨型C3N4在泡沫陶瓷表面的原位负载及可见光催化空气净化应用

崔雯, 李茴, 孙艳娟, 董帆, 何詠基, 吴忠标
通过溶解-再结晶-热处理原位负载工艺, 实现了C3N4在泡沫陶瓷载体表面的牢固负载, 并研究了热处理时间对光催化性能的影响规律, 为其在空气净化应用中提供了技术基础.
摘要

g-C3N4是一种具有广泛应用前景的无金属可见光催化剂. 为了实现g-C3N4在载体表面的有效负载, 本研究以二氰二胺为前驱体, 通过溶解-再结晶-热处理原位负载工艺, 利用g-C3N4和Al2O3之间的独特物理化学作用力, 实现了Al2O3泡沫陶瓷上g-C3N4的牢固负载. 用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测定、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱对样品进行表征分析. 系统研究了热处理时间对样品微结构和光催化性能的影响. 结果表明, 当热处理时间为4 h时, 负载型g-C3N4具有最优的NO去除率, 达57.9%. 这可归因于其较大的比表面积和较高的电荷分离效率. 本文提供了一种基于光催化剂与载体相互作用的原位负载技术, 为g-C3N4在空气净化的实际应用提供了技术支持和理论依据.

  科学通报, 2015, 60(33): 3221-3229 | doi: 10.1360/N972015-00963
全文 : PDF (14840 KB)  
论文

乙醇蒸汽重整制氢镍基催化剂的尺度效应与构效关系

王拓, 田昊, 张成喜, 巩金龙
设计和开发高性能、低成本的催化剂是生物质乙醇蒸汽重整制氢反应亟待解决的关键问题. 本文采用改良的Stöber法制备了镍颗粒尺度可控的Ni@ SiO2壳核型模型催化剂. 实验证明, 适当的镍颗粒尺度对催化剂的活性和稳定性均至关重要.
摘要

考察了Ni基催化剂镍颗粒尺度与乙醇蒸汽重整活性、稳定性的构效关系. 通过改良Stöber法制备了镍颗粒尺度可控的Ni@SiO2壳核型催化剂, 研究了具有不同镍颗粒尺度的Ni@SiO2壳核型催化剂, 发现催化剂乙醇转化频率随着镍颗粒尺度的增加而增加, 当镍颗粒尺寸达到30 nm以上时, 变化不再明显. 镍颗粒尺度对催化剂稳定性也有影响. 镍颗粒尺度越大, 催化剂积碳速率越快, 稳定性越差. 结果表明, 适当的镍颗粒尺度对催化剂活性和稳定性均至关重要.

  科学通报, 2015, 60(33): 3230-3238 | doi: 10.1360/N972015-00950
全文 : PDF (2832 KB)  
论文 | 地球物理学

中纬电离层电子密度和垂直漂移速度的潮汐波谱对比分析

王慧, 刘丁维
中纬电离层电子密度存在明显的波状结构. 研究表明该波动来源于电离层- 热层局地耦合, 而非来自于低层大气潮汐波影响, 纬向风机制不能完全解释电子密度的经度结构随季节和太阳活动的变化特征.
摘要

利用CHAMP卫星观测数据对全球中纬电离层电子密度(ΔNe)和纬向风引起的等离子体漂移速度(ΔVz)进行了非迁移潮汐波谱分析, 研究发现: D0(DE1)为南(北)半球ΔNe和ΔVz大尺度一(二)波结构的主导周日非迁移潮汐分量, 南半球主导波谱幅度大于北半球; 全球电离层-热层模型证实这些主导潮汐分量主要由电离层-热层当地物理过程激发; ΔNe和ΔVz主导波谱强度的相对强弱程度不同, 随季节的变化规律不一致, 对太阳活动水平的响应也相反, 表明观测到的电子密度的经向差异还来源于除纬向风之外的其他物理过程.

  科学通报, 2015, 60(33): 3239-3250 | doi: 10.1360/N972015-00256
全文 : PDF (3247 KB)  
论文 | 地理学

中国潜在湿地分布的模拟 Hot!

胡胜杰, 牛振国, 张海英, 陈燕芬, 宫宁
潜在湿地分布对提高湿地制图精度、理解湿地空间分布规律以及制定湿地恢复政策等都具有重要意义. 本文提出了地形洼地识别的新方法, 并结合近50年的气候资料, 计算了中国气候地形指数, 模拟了中国潜在湿地的分布.
摘要

潜在湿地分布的空间信息对于提高湿地制图精度、理解湿地空间分布的变化规律以及制定湿地恢复政策等都具有重要意义. 地形特征对湿地的分布具有决定作用, 通过采用滤波方法识别真实洼地, 并结合气候降水和蒸发资料, 提高了地形特征(气候地形指数)的模拟精度; 基于气候地形指数的空间分布特征及其与潜在湿地分布的时空关系, 采用众数统计方法, 模拟中国潜在湿地分布. 该方法不仅具有一定的物理基础, 而且避免了复杂分布式参数的获取和模型的数值求解, 更适用于大尺度湿地分布研究. 基于多年的气象数据资料的模拟结果表明: 中国潜在湿地约为58.18×104 km2, 其中沼泽湿地面积约为32.50×104 km2, 水体面积约为25.68×104 km2, 主要分布在西北部的青藏、新疆地区, 东北部内蒙、黑龙江和吉林地区, 以及华北平原和长江流域. 与已有湿地模拟结果对比表明: 模拟结果在空间分辨率(90 m)和精度方面都有所提高; 与全国湿地调查结果在空间分布格局上具有较高的一致性. 该结果为进一步提高湿地遥感制图精度、制定湿地恢复策略等提供了重要的支撑.

  科学通报, 2015, 60(33): 3251-3262 | doi: 10.1360/N972015-00358
全文 : PDF (3131 KB)  
论文 | 能源科学

高凝油油藏原油析蜡超声波探测与分析

陈浩, 杨胜来, 聂向荣, 吴永彬, 丁景辰, 王智林, 吕三波
提出利用超声波声学参数进行高压条件下地层含气原油析蜡点和析蜡过程的测试方法. 以KF油田为例, 对比了脱气油和含气油析蜡点的显著差异, 为高凝油油田注水开发合理注水温度等关键指标的确定提供了依据.
摘要

地层原油的析蜡点是确定注水开发高凝油油藏合理注水温度的关键指标. 鉴于地层条件下含气油在原油组成和压力条件的差异, 针对目前国内外常规测试方法普遍局限于地面脱气油等实际问题, 利用声速、幅度比及频率等声学参数在原油析蜡过程的声学响应, 设计制造了一种新型的高凝油析蜡特征的超声波综合探测系统, 以乌干达Kingfisher典型高凝油藏脱气油和含气油为例, 分别研究了脱气油和含气油在不同压力下的析蜡点、析蜡量及动态析蜡过程. 结果表明: 高凝油的析蜡过程存在明显的结核和生长两个主要阶段; 溶解气的存在明显降低了原油的析蜡点; 饱和压力以上, 压力越高, 析蜡点越高; 声时、幅度比和频率均可作为判断高凝油析蜡点、析蜡量及析蜡过程的敏感参数.

  科学通报, 2015, 60(33): 3263-3270 | doi: 10.1360/N972014-01386
全文 : PDF (975 KB)  
简报

三维泡沫石墨烯负载磷酸钴盐(Co-Pi)和硼酸钴盐(Co-Bi)高效电催化分解水析氧性能

曾敏, 王浩, 赵冲, 魏家科, 王文龙, 白雪冬
摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3271-3271 | doi: 10.1007/s11434-015-0861-5
全文 : PDF (627 KB)  
简报

基于V2O5/TiO2-Al2O3催化剂的甲醇选择性氧化制备二甲氧基甲烷

王拓, 孟亚利, 曾亮, 巩金龙
摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3272-3272 | doi: 10.1007/s11434-015-0782-3
全文 : PDF (484 KB)  
简报

具有抗菌性和生物相容性的壳聚糖/羟基磷灰石三维复合材料:一种具有抗菌能力的骨组织工程支架

乔永军, 翟仲军, 陈丽梅, 刘宏
摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3273-3273 | doi: 10.1007/s11434-015-0838-4
全文 : PDF (688 KB)  
科学新闻

研究表明IPCC-决策者摘要的相对可读性变得更低

胡春迪, 杨崧
摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3274-3274
全文 : PDF (487 KB)  
科学新闻

微纳光子偏振技术取得新进展

摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3275-3275
全文 : PDF (628 KB)  
科学新闻

微纳光子学走入量子模拟

摘要
  科学通报, 2015, 60(33): 3276-3276
全文 : PDF (667 KB)  
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