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CaSH分子高精度电子结构计算及用于激光制冷目标分子的理论分析

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物理学报 2024年第2期73卷 137-144页

作者：冯卓索兵兵韩慧仙李安阳西北大学现代物理研究所陕西省理论物理前沿重点实验室西安710127 西北大学物理学院西安710127 西北大学化学与材料科学学院西安710127

作为非对称多原子分子制冷的一个重要目标分子,CaSH的冷却有望打破双原子分子及线性三原子分子在激光冷却中的技术局限.本文使用高精度的EA-EOM-CCSD(electron attachment equation-of-motion coupled cluster singles and doubles)方法... 详细信息

作为非对称多原子分子制冷的一个重要目标分子,CaSH的冷却有望打破双原子分子及线性三原子分子在激光冷却中的技术局限.本文使用高精度的EA-EOM-CCSD(electron attachment equation-of-motion coupled cluster singles and doubles)方法,通过cc-pVXZ/cc-pCVXZ(X=T,Q)系列基组外推至基组极限,得到了CaSH基态和3个最低激发态精确的几何结构及基态到激发态的跃迁能.其中,基态X^(2)A′几何结构参数分别为RCaS=2.564A;RSH=1.357A;∠CaSH=91.0°;从X^(2)A′到A^(2)A′,B^(2)A"和C^(2)A′的垂直激发能分别为1.898,1.945和1.966 eV,与已有实验符合得很好.进一步,在3ζ级别基组上,计算了该分子4个最低电子态的势能面,并通过求解核运动方程给出CaS键伸缩、CaSH弯曲两个振动模的频率.最后,理论计算给出的X^(2)A′(0,0,0)态到激发态A^(2)A′(0,0,0),B^(2)A"(0,0,0)和C^(2)A′(0,0,0)跃迁的Frank-Condon(FC)因子分别为0.9268,0.9958和0.9248.结合Frank-Condon因子和激发态寿命分析,本文给出了可能用于CaSH冷却的光学循环,为CaSH的激光冷却提供了理论参考.

关键词：激光冷却激发态 Franck-Condon因子光学循环

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西安高新区多情景碳达峰预测及减排路径分析

环境科学 2024年第6期45卷 3412-3420页

作者：姜旭朋张强赵文婷原晓红樊亭亭郑烈龙刘跃廷西北大学榆林碳中和学院西安710127 西北大学城市与环境学院西安710127

第十三届全国人民代表大会第五次会议提出要致力于推进碳达峰碳中和工作,促进经济社会向全面绿色低碳转型,实现高质量发展.西安高新区作为陕西省重要的科技创新和产业聚集区,经济发展在很大程度上依赖于能源消耗,碳减排的任务就显得尤... 详细信息

第十三届全国人民代表大会第五次会议提出要致力于推进碳达峰碳中和工作,促进经济社会向全面绿色低碳转型,实现高质量发展.西安高新区作为陕西省重要的科技创新和产业聚集区,经济发展在很大程度上依赖于能源消耗,碳减排的任务就显得尤为艰巨.以西安高新区为研究对象,首先通过系统核算园区内碳排放,对不同能源种类和不同行业企业碳排放现状进行分析;然后利用Kaya模型设定多种独立的碳达峰情景,预测不同情景下的碳排放总量值及碳达峰时间;最后结合西安高新区发展特点科学甄选相应的碳减排路径,给出合理的减排建议.结果表明,目前电力消耗碳排放占比最多且份额呈逐年上升趋势,工业碳排量始终占主导地位且第三产业发展日益蓬勃;碳排放因子情景、能源强度情景和经济水平情景这3种情景下可于2030年达到碳达峰,其中经济发展水平对西安高新区未来碳达峰的峰值和时间影响最大,产业结构情景、能源结构情景和人口规模情景在2030年前没有出现峰值;未来减排路径主要从电力部门脱碳、经济稳健高质量发展、能源及产业结构绿色升级和构建绿色交通体系入手,可为实现碳中和预留更多的准备时间,也为我国工业园区低碳发展提供决策参考.

关键词：碳达峰多情景预测减排路径工业园区 Kaya模型

疫情管控期西安PM_(2.5)和O_(3)污染特征及成因分析

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环境科学 2024年第4期45卷 1963-1974页

作者：原晓红张强李琦谢文豪刘跃廷樊亭亭姜旭朋西北大学城市与环境学院西安710127

基于西安疫情管控期空气监测数据,分析PM_(2.5)和O_(3)的时空序列特征,从PM_(2.5)源解析、O_(3)前体物VOCs溯源、气象要素和区域传输方向探讨污染成因.结果表明:(1)管控期PM_(2.5)和O_(3)分别同比上升20.39%和23.72%,其他参数均下降;与... 详细信息

基于西安疫情管控期空气监测数据,分析PM_(2.5)和O_(3)的时空序列特征,从PM_(2.5)源解析、O_(3)前体物VOCs溯源、气象要素和区域传输方向探讨污染成因.结果表明:(1)管控期PM_(2.5)和O_(3)分别同比上升20.39%和23.72%,其他参数均下降;与管控前后时期相比,管控期PM_(2.5)和PM_(10)日均值协同变化趋势减弱,O_(3)和NO_(2)此消彼长趋势增强;相比去年同期,PM_(2.5)小时值升高11~19μg·m^(-3),O_(3)小时值夜间18:00~23:00升幅增大,为10~19μg·m^(-3).(2)污染物浓度变化呈现一定的空间聚集协同性;受地形及植被阻滞吸附影响,PM_(2.5)污染集中在北部,由于城郊NO_(2)滴定效果弱于城区,表现为南部郊区O_(3)污染较为严重.(3)管控期移动源对PM_(2.5)贡献降低,化石燃料燃烧源和工艺过程源贡献升高;为防控疫情大量喷洒强氧化性的消杀剂使得含氧VOCs的体积分数升高,占比86.02%,O_(3)前体物VOCs中乙醛、丙醛和丁烯醛是优先管控物种;气象要素对于污染物浓度的影响并非简单线性关系,在RHP25区间,O_(3)浓度平均值随T升高而升高;聚类分析表明与其他时期相比,管控期本地贡献率较高,为32.80%,由于管控期O_(3)激增促进PM_(2.5)的二次生成,区域重污染传输增强了PM_(2.5)的不降反升情况.

关键词： PM_(2.5) 臭氧(O_(3)) PMF源解析臭氧生成潜势(OFP) 聚类分析

一例钴基金属有机框架化合物活化过氧单硫酸盐高效降解水中亚甲基蓝研究

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化学学报 2024年第2期82卷 152-159页

作者：刘洋高丰琴马占营张引莉李午戊侯磊张小娟王尧宇咸阳师范学院化学与化工学院咸阳712000 西北大学化学与材料科学学院西安710069

在水净化领域,基于硫酸根自由基(SO_(4)^(·-))的高级氧化工艺因其高选择性和氧化优势应用潜力巨大.开发高性能过氧单硫酸盐(PMS)催化剂是染料废水处理的研究热点.此工作中,选用5,5’-二苯醚间苯二甲酸(H4odip)和Co^(2+)离子通过溶剂热... 详细信息

在水净化领域,基于硫酸根自由基(SO_(4)^(·-))的高级氧化工艺因其高选择性和氧化优势应用潜力巨大.开发高性能过氧单硫酸盐(PMS)催化剂是染料废水处理的研究热点.此工作中,选用5,5’-二苯醚间苯二甲酸(H4odip)和Co^(2+)离子通过溶剂热法合成得到一例新的钴基金属有机框架化合物Co(μ6-odip)_(0.5)(μ_(2)-OH_(2))_(0.5)(H_(2)O)_(2)·1.5H_(2)O(1).该化合物水稳定性和热稳定性优良且具有一定的耐酸碱性.通过X-射线单晶和粉末衍射、热重分析、元素分析和红外光谱表征了该化合物的结构及组成.化合物1属于单斜晶系C2/c空间群,晶胞参数为a=1.6101(9)nm,b=1.5508(10)nm,c=0.9660(6)nm,α=90°,β=112.70(2)°,γ=90°.通过紫外-可见分光光度计对1活化过氧单硫酸盐降解水中亚甲基蓝(MB)的性能进行测试,系统研究了1的负载量、过氧单硫酸盐的浓度、反应温度和溶液pH对染料降解性能的影响.综合化学淬灭实验和电子顺磁共振证明在1/PMS反应体系中催化降解MB的主要活性氧物种(ROS)有SO_(4)^(·-),·OH和^(1)O_(2),但O_(2)^(·-)对MB的催化降解也起到一定促进作用.实验结果表明该化合物在催化PMS过程中可作为一种高效且可重复使用的新型多相催化剂用于染料废水的修复处理.

关键词：金属有机框架晶体结构过氧单硫酸盐亚甲基蓝催化降解

基于ERA和MCR模型的生态安全格局构建——以陕西沿黄地区为例

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中国环境科学 2024年第2期44卷 1053-1063页

作者：刘瑞宽杨林朋李同昇朱炳臣李炬霖西北大学城市与环境学院陕西西安710127 西北大学陕西省情研究院陕西西安710127

本研究通过构建多风险源指标体系进行陕西沿黄地区生态风险等级评价,利用土地利用数据,探讨研究区近20a的景观结构变化特征;采用“源地—阻力面—廊道”范式构建研究区生态安全格局,确定生态节点和生态断裂点,提出区域生态保护优化建议... 详细信息

本研究通过构建多风险源指标体系进行陕西沿黄地区生态风险等级评价,利用土地利用数据,探讨研究区近20a的景观结构变化特征;采用“源地—阻力面—廊道”范式构建研究区生态安全格局,确定生态节点和生态断裂点,提出区域生态保护优化建议.结果表明:(1)研究区内,生态风险空间分布特征存在显著差异,低值区主要分布在北部和南部,高值区主要分布在中部;(2)研究区近20a生态核心区面积明显增多,但仍然较为破碎,支线占比减少,连通度较低;(3)现有22个重要生态源地,总面积4655.73km^(2),共提取53条重要生态廊道,整体构成“一带三区多廊”的生态安全格局;识别出43个生态节点和98个生态断裂点.其中研究区北部生态廊道和生态节点较为密集.(4)研究区生态网络闭合度低,南北连通性差.未来需要结合区域生态风险等级,通过规划踏脚石斑块、修复生态断裂点、提升9条潜在廊道等方式优化生态安全格局.本研究可为陕西沿黄地区自然生态系统和生物多样性的保护提供科学依据,助力黄河流域生态保护和高质量发展.

关键词：生态风险评价 MSPA模型 MCR模型生态安全格局陕西沿黄地区

扬子北缘新元古代基性岩体铂族元素特征及找矿意义

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西北地质 2024年第2期57卷 1-13页

作者：李章志贤郑绍鑫张晓琪西北大学地质学系陕西西安710069

扬子地块北缘的汉南地区是中国最重要的基性–超基性岩体分布区之一。新元古代毕机沟和望江山岩体是汉南地区出露最好、研究程度最高的两个层状基性岩体。毕机沟和望江山岩体被认为是由亏损地幔经历10%~20%部分熔融形成的。远高于原始... 详细信息

扬子地块北缘的汉南地区是中国最重要的基性–超基性岩体分布区之一。新元古代毕机沟和望江山岩体是汉南地区出露最好、研究程度最高的两个层状基性岩体。毕机沟和望江山岩体被认为是由亏损地幔经历10%~20%部分熔融形成的。远高于原始地幔的Cu/Pd值(Cu/Pd毕机沟值为3.52×10^(4)~3.97×10^(5),Cu/Pd望江山值为1.78×10^(4)~1.61×10^(6)),表明岩体母岩浆在侵入浅部地壳之前就经历了早期硫化物熔离。毕机沟岩体中铱族元素(IPGE)与全岩Ni呈正相关,Cu/Ir与Ni/Pd呈负相关,说明在浅部岩浆房硫化物未饱和时,铂族元素的分配主要受橄榄石控制。望江山岩体中铂族元素与全岩Ni、V、TiO_(2)无相关性,Cu/Ir与Ni/Pd呈正相关,说明望江山岩体中铂族元素受二次熔离硫化物的控制。毕机沟和望江山岩体中矿物不具有定向性,加上望江山岩体中二次熔离出的硫化物中铂族元素依然亏损,说明这些岩体更可能是岩浆单次贯入冷却形成的,而非岩浆通道。因此,浅部可能不具备赋存大型矿床的条件,今后的找矿工作应该聚焦于更深部。

关键词：新元古代基性岩体铂族元素硫化物熔离扬子板块

砂岩型铀矿形成的新模式:来自深部有机流体的成矿作用

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地学前缘 2024年第1期31卷 368-383页

作者：刘池洋张龙黄雷吴柏林王建强张东东谭成仟马艳萍赵建社西北大学大陆动力学国家重点实验室地质学系陕西西安710069 西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710069

已有的铀成矿模式大多认为,砂岩型铀矿是浅表层含氧水从盆地周邻蚀源区析出携带的外源铀汇入盆地而成矿。本研究发现,鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东部砂岩型铀矿矿集区的地质演化、地貌特征和铀成矿与此成矿模式相悖。其中令人困惑的关键... 详细信息

已有的铀成矿模式大多认为,砂岩型铀矿是浅表层含氧水从盆地周邻蚀源区析出携带的外源铀汇入盆地而成矿。本研究发现,鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东部砂岩型铀矿矿集区的地质演化、地貌特征和铀成矿与此成矿模式相悖。其中令人困惑的关键问题是铀成矿物质的来源。对研究区的代表性矿物铀石(形成于强还原环境)及其共生的矿物进行多种地球化学测试分析发现:铀矿区存在淡水低温和中高盐度热液两类截然不同的铀矿化环境;铀成矿年龄主体小于80 Ma。结合盆地煤系气源岩富铀、天然气耗散量巨大和在伊盟隆起发现大面积分布的多种与成熟煤型气耗散有关的蚀变产物和凝析油苗,综合相关模拟实验和测试分析,提出了铀源来自深部的铀成矿新模式:来自盆地中部深层富铀煤系地层中的溶气热流体,在向伊盟隆起东部高部位运移耗散过程中,萃取并携带母岩和沿途围岩富铀地层中的铀元素运移到浅层,随温压降低亮晶方解石与铀石相伴沉淀完成了热液成矿过程,被析出的大规模有机天然气则在浅表层低温成矿同时为铀矿的保存创造了还原环境。此铀成矿新模式拓展了盆地勘探铀矿的思路和领域,提升了多种能源矿产相互作用的成矿效应和综合评价预测的科学性。

关键词：铀成矿新模式深部铀源天然气耗散热流体成矿鄂尔多斯盆地北部伊盟铀成矿区

康滇古陆东缘筇竹寺组沉积物源的风化特征——以云南省楚雄市武定县乌龙村剖面为例

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沉积学报 2024年第1期42卷 324-341页

作者：杨永祯郭岭方泽鑫徐凯张寰萌师宇翔武芳芳陶威西北大学大陆动力学国家重点实验室西安710069 西北大学地质学系西安710069

【目的】扬子地区筇竹寺组是目前页岩气勘探的重要层位,为了揭示康滇古陆东缘筇竹寺组沉积岩的风化程度、古气候、构造背景以及物源等。【方法】选择位于康滇古陆东缘的武定县乌龙村剖面进行采样,并对样品的主量元素和微量元素进行分析... 详细信息

【目的】扬子地区筇竹寺组是目前页岩气勘探的重要层位,为了揭示康滇古陆东缘筇竹寺组沉积岩的风化程度、古气候、构造背景以及物源等。【方法】选择位于康滇古陆东缘的武定县乌龙村剖面进行采样,并对样品的主量元素和微量元素进行分析,研究了康滇古陆东缘乌龙村剖面筇竹寺组沉积岩的风化程度、源区古气候、构造背景以及物源特征。【结果与结论】(1)筇竹寺组沉积岩的母岩经历了强烈的化学风化作用,物源区在该时期处于温暖湿润的气候;(2)筇竹寺组沉积岩主要形成于被动大陆边缘环境,沉积岩源岩形成于大陆岛弧环境;(3)筇竹寺组沉积岩主要来自康滇古陆元古界东川群、会理群和汤丹群的凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质板岩、花岗岩以及基性岩。

关键词：康滇古陆筇竹寺组风化程度古气候物源特征构造背景

一维三格点光格子中拓扑振荡及拓扑非对称边缘态

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光子学报 2024年第6期53卷 240-250页

作者：张金江涛辛国国党煜吴高锋西北大学物理学院西安710072

为了全面认识奇数格点原胞中拓扑保护对于光束稳定传输的重要性,系统研究了一维三格点光格子模型中的光传输特性。利用能带理论和耦合模方程,对模型进行了模拟和仿真,发现两种在经典的两格点模型中不存在的具有拓扑保护的光传输行为,即... 详细信息

为了全面认识奇数格点原胞中拓扑保护对于光束稳定传输的重要性,系统研究了一维三格点光格子模型中的光传输特性。利用能带理论和耦合模方程,对模型进行了模拟和仿真,发现两种在经典的两格点模型中不存在的具有拓扑保护的光传输行为,即具有拓扑保护的类拉比振荡光传输和具有拓扑保护的非对称传输,揭示了这两类光传输现象的物理机制,深入解析了光束振荡的本质,并验证了这两类光传输行为的鲁棒性,强调了光学系统在不同条件下的稳定性和可靠性。该研究可为利用奇数格点原胞中拓扑性质操纵光传输的潜在应用提供启示,并为新型拓扑光学器件的设计提供新的思路。

关键词：拓扑光子学拓扑光传输耦合模方程光格子拓扑振荡边缘态拓扑非对称边缘态