基于非球面透镜的光纤耦合系统设计

有效将激光耦合进单模光纤是自由空间光通信的关键技术。为了改善聚焦光束质量和降低耦合损耗,首先设计了消球差非球面透镜,并采用精密光纤支架对耦合光纤进行准确定位使耦合光聚焦在光纤端面上。实验表明,该耦合系统的耦合效率达到60%以上。

钒取代对α-Keggin型杂多阴离子簇合物氧化性能的影响——DFT理论研究进展

α-Keggin型杂多阴离子（HPA）簇合物[XM12O40]^n-（X=Si，P；M=Mo，W）的氧化还原性能主要取决于构成其外围结构的金属氧笼{M12O36}，它就如同一个“仓库”，电子和质子的转移和跃迂主要发生在该笼上．改变金属氧笼M（如进行钒V取代）以及中心杂原子X的组成，可以实现在原子和分子水平上对。α-Keggin型杂多阴离子簇合物的氧化还原性能进行调控的目的．本文结合实验研究，对最近该类杂多阴离子簇合物的金属笼上发生钒取代前后的氧化性能所作的理论研究进行了综述．理论模拟和计算表明，当电负性较小的V取代Keggin金属氧笼上的M后，所形成物种的氧化能力得到了不同程度的增强．首次建立了钒取代的α-Keggin型HPA[PMo12-nVnO40]^（n＋3）-（n=1—3）的微观结构与其基于单个钒的催化氧化能力之间的线性关系．最新理论分析显示，该关系不仅适用于苯的氧化羟基化反应，而且也适用于异丁酸的氧化脱氢，金刚烷的硝化等反应．该构性关系的建立为进一步理解和阐释该类钒取代型的杂多阴离子簇合物参与的均相催化氧化体系奠定了良好的基础，也为催化剂的设计和催化体系的选取提供了线索．

钒取代α-Keggin型杂多阴离子簇合物[PVnMo(12-n)O(40)]^(3＋n)^-(n=1～3)氧化性能的DFT研究

运用密度泛函理论的离散变分(DFT-DVM)方法,通过理论计算和模拟,将不同个数V取代的α-Keggin型磷钼杂多阴离子簇合物以及它们的各个异构体区分开来,探讨了V的取代效应对所形成物种[PVnMo12-nO40](3+n)-(n=1～3)的氧化活性的影响.研究表明,单钒取代的簇阴离子的氧化活性最高,其次是二钒取代的物种,三钒取代的物种活性最低.将计算得到的结果与实验测得的还原电势进行关联后发现,这些杂多阴离子簇合物的费米能级(Ef)与其第一还原电势(ERP)之间呈现反比变化,随着V取代个数n的增加,簇阴离子所带的负电荷数逐渐增大,Ef值也随之增大,而相应物种的ERP却逐渐减小.进一步对含钨杂多阴离子簇合物[XW12O40]n-(X=CoII,FeIII,SiIV,PV)的计算分析证实,这种关系具有一定的普适性;在此基础上推测了杂多阴离子新物种[SW12O40]2-的存在,并预测了其可能具有的氧化活性.

中心质子化对Keggin型ɑ-[H_xW_(12)O_(40)]^(8-x)-(x=1～4)结构性能影响的DFT研究:笼内约束氢键的电子结构(I)

在前期理论研究的基础上,进一步采用密度泛函理论(DFT)中的O3LYP方法,研究了具有不同数目的中心质子对?-[HxW12O40](8?x)?(x=1~4)的几何结构和电子结构的影响.在LanL2DZ基组水平下,优化得到了各物种的稳定构型,并对优化好的构型作了NBO计算分析.研究发现,Keggin金属氧笼内质子的进入,对标题化合物的中心结构产生了较大影响,这些中心质子不仅被Keggin的金属氧笼"包合",而且与Keggin的4个中心氧之间构成了不同类型的四面体结构,同时还形成了强弱和取向不同的"笼内氢键",这些氢键受到Keggin金属氧笼(直径约7?)的"束缚"而成为"笼内约束氢键".基于键价(BV)模型,对这些特殊的分子内氢键进行了系统分析,首次提出了?-[HxW12O40](8?x)?的中心质子数具有"饱和性",并推测了标题化合物金属氧笼内质子的饱和度为6.这就从理论上科学回答了该类化合物金属氧笼中心到底能够容纳多少质子的困惑问题.