黄土丘陵区沟谷地植被恢复群落特征研究

对黄土丘陵区2个不同沟向沟谷地植被群落特征进行样方调查,统计分析沟谷地植物物种频度和植物种群相似系数。调查共记录植物81种,隶属31个科,菊科、禾本科和豆科物种分别占物种总数的19.75%、16.05%和14.81%;封禁20年左右的沟谷地植被演替表现出良性演替的趋势;目前该沟谷地植物群落生活型中草本植物仍占主导地位,尤其是多年生草本,而灌乔生活型植物也已占有重要地位。灌乔木树种对植物群落多样性和结构等方面具有重要影响,沟谷地植被分布的斑块格局较为突出,不同沟向沟谷地的灌乔植物种的重要值构成格局存在一定差异,南北沟向较西东沟向分配均匀;沟向不同,沟谷地所形成的植被种群相似性具有一定差异,主要是由于受到一些伴生种和罕见种的影响。此研究对掌握该地形植被演替方向,明确植被恢复任务和目标具有一定意义。

钍的萃取机理及工艺

钍是一种重要的核燃料。我国包头稀土精矿含钍0.2%，按每年处理5000吨精矿计算，每年可回收氧化钍10吨。因而研究钍与稀土及其它杂质的分离，不仅能回收钍，同时能降低稀土产品的放射性污染。用伯胺从硫酸焙烧精矿中分离钍的流程已应用于工业生产，但从氧化焙烧流程中回收钍的问题尚未得到解决。本工作主要是研究二种常用的萃取剂伯胺N_(1923)和HEH（EHP）（P_(507)）对钍的萃取机理，并针对包头矿氧化焙烧硫酸浸出液中钍与稀土的分离，研究了工艺流程。本工作主要包括五部分。一、伯胺从硫酸溶液中萃取钍的机理研究了伯胺-苯溶液从硫酸介质中萃取钍的萃取机理，用饱和法、斜率法、等克分子系列法确定了萃合物的组成，得到了在一定条件下的萃取反应为：Th~(4+) + 2SO_4~(2-) + 2(RNH_3)_2SO_(4(O)) <-> (RNH_3)_4Th(SO_4)_(4(O))考察了不同溶剂对萃取平衡的影响，在不同溶剂中，伯胺的萃钍能力次序如下：四氯化碳>氯仿>苯>二甲苯>二氯已烷>正已烷。计算了不同条件下的浓度平衡常数K，lg K = 10.28 ± 0.05，结果表明，K不随伯胺浓度改变，K随水相酸度增大而增大，随钍浓度增大而减小。研究了温度对萃取平衡的影响，结果表明，伯胺从硫酸溶液中萃取钍的热效应很小。并计算了一定条件下的热力学函数ΔH = -2900 JM~(-1)，ΔS = 190 JM~(-1)。考察了不同条件下的红外和核磁共振谱，并对所提出的机理进行了讨论。二、伯胺从碳酸盐溶液中萃取钍的机理研究了伯胺-正辛烷溶液从碳酸盐介质中萃取钍的平衡规律，用斜率法确定了萃合物组成，得出萃取机理：Th~(4+) + 5CO_3~(2-) + 4(RNH_3NO_3)_((1.5)(O)) <-> (RNH_3)_6Th(CO_3)_(5(O)) + 6NO_3~-考察了不同碳酸盐及水相PH值对萃取平衡的影响，结果表明，在各种碳酸盐溶液中，萃取能力均随碳酸盐浓度及水相PH值增加而下降。计算了浓度平衡常数K，结果表明，K随伯胺浓度增加而增加。研究了不同溶剂及温度对萃取平衡的影响，结果表明，伯胺从碳酸盐溶液中萃取钍是放热反应，并计算了两种碳酸盐浓度下的ΔH、ΔS值。考察了萃合物的红外光谱和核磁共振谱，并对反应机理进行了讨论。三、P_(507)从硫酸溶液中萃取钍的机理研究了P_(507)-正辛烷溶液在不同浓度（1 ～ 15 N）的硫酸介质中萃取钍的平衡规律，同斜率法，饱和法确定了萃合物组成，提出了不同硫酸浓度下P_(507)萃取钍的两种机理。在低酸度下（0.5-6 N）：Th~(4+) + 2.5(HL)_(2(O)) <-> ThL_3(HL_2)_((O)) + 4H~+在高酸度下（10-15 N）：Th~(4+) + 2HSO_4~- + SO_4~(2-) + 2.5(HL)_(2(O)) <-> H_2Th(SO_4)_35(HL)_((O))并按如下机理萃取硫酸（12N以上）：2H~+ + SO_4~(2-) + (HL)_(2(O)) <-> H_2SO_2·2(HL)_((O))通过低酸度下的饱和萃取试验，得出了在饱和情况下，P_(507)萃取钍的机理：Th~(4+) + 2(HL)_(2(O)) <-> ThL_(4(O)) + 4H~+考察了不同溶剂对萃取平衡的影响，结果表明，P_(507)从低浓度硫酸溶液中萃取钍的能力随溶剂的介电常数增加而下降。计算了各种条件下的浓度平衡常数，lgK(2.2N H_2SO_4) = 4.07 ± 0.02, lgK (12.6N H_2SO_4) = 3.53 ± 0.04，结果表明，在高、低两种酸度下，K均不随P_(507)浓度改变，在低酸底下，K随硫酸浓度增加而略有增大，在高酸度下，K随硫酸浓度增加有较显著的增大。从温度对萃取平衡的影响指出，P_(507)从硫酸介质中萃取钍是放热反应。计算了各种酸度下的ΔH、ΔS值。研究了萃合物的红外及核磁共振谱，并对不同条件下的反应机理进行了讨论。四、用伯胺从包头矿氧化焙烧流程中回收钍的工艺包头稀土矿氧化焙烧流程中，得到了含钍、铈（IV），稀土（III）和铁（III）的硫酸浸出液。工艺要求从该浸出液中回收钍，并且同时把其中的铈（IV）单独分离出来。由于料液中有大量的铈（IV），严重地影响了伯胺对钍的萃取能力，如果增大伯胺浓度，会使分相速度减慢。我们用15%N_(1923)-5%异辛醇-煤油作有机相，进行了13级分流萃取，出口小相中Th/RE = 3 * 10~(-5)，低于国家规定标准，铈（IV）较完全地被萃入有机相中，出口有机相中铈的纯度为96.7%。然后用3N硝酸加1%过氧化氢溶液将钍与铈同时反萃到水相，反萃液中铈（IV）已被还原为铈（III），再用0.3F P_(507)进行8级逆流萃取，将钍萃入有机相，铈留在水相，从而使钍与铈分离。五、用P_(507)从包头矿氧化焙烧硫酸浸出液中回收钍的工艺当有铈（IV）存在时，P_(507)对钍的萃取能力仍很强。我们用1.54F P_(507)-煤油作萃取剂，进行了5级逆流萃取，出口水相中Th/RE = 1.2 * 10~(-4)，低于国家规定标准，铈（IV）全部萃入有机相中，出口有机相中铈的品位为96.2%。出口有机相用2N硫酸加2%过氧化氢进行还原反萃，用13级分流反萃，使铈全部反到水相中，钍则不被反萃，达到了铈、钍分离的目的。以上两种工艺流程均可用于从氧化焙烧硫酸浸出液中分离钍及铈。

用电动势方法测定Pr-Al、Nd-Al体系的热力学性质和Nd-Al合金组成

本文测定了如下电池 Pr(固)|KCl-NaCl+2%PrCl_3|Pr-Al(X_(Pr) = 0.09-0.19) Pr-Al(X_(Pr) = 0.09-0.19)|KCl-NaCl+2% PrCl_3|Pr-Al(待测) Nd(固)|KCl-NaCl+2%NdCl_3|Nd-Al(X_(Nd) = 0.09-0.19) Nd-Al(X_(Nd) = 0.09-0.19)|KCl-NaCl+2%NdCl_3|Nd-Al(待测)的电动势与温度，待测合金组成的关系。温度范围是670－850 ℃，组成范围是Pr或Nd的摩尔分数从0.01到0.190。在此基础上计算了Pr-Al、Nd-Al合金熔体中各金属的活度、偏摩尔自由能、偏摩尔熵以及合金体系的摩尔混自由能、摩尔混合熵和摩尔混合焓，计算了合金相图的部分液相线温度和不同温度下PrAl_4、NdAl_4的标准生成自由能。在空气和氯气混合气氛下对电池Nd-Al(X_(dd) = 0.09-0.19)|KCl-NaCl+NdCl_3|Nd-Al(待测)的电动势与待测合金组成、电解质中NdCl_3含量的关系进行了探讨。为在电解Nd-Al合金过程中快速、近似分析合金组成提供了依据。在此基础上提出了一种快速、近似的分析方法。

糠醇和糠醇与三－（2－羟乙基）－异氰尿酸酯缩聚和磺化反应及结构性能表征

本工作对糠醇（FA）和FA与三－（2－羟乙基）异氰尿酸酯（THEIC）的缩聚和磺化反应以及产物的结构和抗氧，抗氯稳定性进行了系统的研究。对FA与THEIC表面聚合制备反渗透复合膜具有十分重要的指导意义。由热分析方法研究发现，FA和FA与THEIC共缩聚反应过程在DSC谱图上有四个放热反应峰。I、II峰（50～80 ℃）为FA头－尾及头－头醚化脱水线性缩聚反应。III峰（110～130 ℃）为FA缩聚物的端羟甲基与亚甲基脱水反应。IN峰（150～190 ℃）为高温下呋喃甲醚链脱出甲醛，甲醛与亚甲基发生交联反应。催化剂用量的增加有利于羟甲基间脱水醚化反应。FA与THEIC共缩聚反应在150 ℃左右有突变，THEIC参加反应的活性增加。体系中大量硫酸存在对THEIC参加反应不利，同时引起FA缩聚物裂解反应。THEIC的加入可改善FA缩聚物的耐热氧化裂解性能。空气下使起始热失重温度提高了60 ℃；氮气下，起始热失重温度提高80 ℃。FA缩聚物的磺化反应在低温下就开始进行，140 ℃时磺化程度最高。磺化度为0.067个SO_3H／重复单元，离子交换容量（电荷密度）为0.84 meg/g酸型。FA和甲基呋喃齐聚物和其磺化后的~(13)C-NMR分析表明，磺化反应容易发生在端呋喃环与H相连的α位，β位，中间呋喃环β位也可发生磺化反应。磺化反应速度较慢，磺化程度不高。H_2SO_4与FA重量之比大于四分之一时，磺化程度基本不变，H_2SO_4量过高时对产物有裂解作用，因此选择此比例比较适宜。由液体和固体~(13)C-NMR观察到FA缩聚反应过程中，羟甲基于100 ℃基本消失，而呋喃甲醚链生成。产生交联的主要原因是甲醛与亚甲基反应进行的。甲醛也可同呋喃环端αH位和β位发生反应生成羟甲基，羟甲基可继续参加反应使缩聚物产生交联。缩聚物中有明显的端甲基酮、醛和羧酸基的生成。产生的原因如下：FA缩聚物中呋喃环间在较高温度下可发生Diels-Alder反应，裂解色谱－质谱分析检出裂解产物中有CH_3和CH_3等芳香族化合物，证实发生了Diels-Alder反应。FA和甲基呋喃齐聚物在大量硫酸作用下，室温磺化交联产物的固体~(13)C-NMR表明有呋喃环上双键打开的反应。可能为Diels-Alder反应，也可能是环双键打开交联的反应。但形成的温度和反应速度还不十分清楚。FA和FA与THEIC缩聚物经过氧化氢氧化裂解产物裂解失重较大，主链发生了断裂反应红外光谱和固体~(13)C-NMR分析表明产生了大量的酮，醛和羧酸。反应过程可能如下：FA缩聚物经游离氯作用后，有少量缩聚物被裂解掉，共缩聚物中脂肪醚被裂解，生成醇，THEIC部分被裂解掉。于是可初步确定FA缩聚物和FA与TEHIC共缩聚物链中的亚甲基和脂肪醚键是易受氧化攻击的弱点。利用表面内反射红外光谱，电子能谱和电子显微镜等对PEC－1000复合膜和试剂复合膜进行了结构与组成剖析，发现PEC－1000膜分离功能层中含有较多伯醇化合物。膜表面含有较多的O, S, N等原子，因此制复合膜的溶液中，THEIC的含量较高，膜的流动电位随压力变化的速率为-4.67mV/atm，膜功能层中含有较多的极性SO_3~-基团。

GaAs基MOEMS波长可调谐滤波器的设计和理论模拟

采用传输矩阵理论和结合悬臂梁的电学一机械模型对GaAs基1.55 μm微光电机械系统(MOEMS)波长可调谐滤波器的光学和电学特性进行了深入的对比分析和研究.结果表明,采用800 nm厚的空气腔可以实现滤波器波长的调谐范围为100 nm,所需最大反向偏压为4 V,波长的调谐速率可以达到1.83 MHZ.

光子晶体在Si基发光器件中的应用

在Si基集成光电子学的发展中,实现高效的Si基光源始终是人们期待的目标.但是Si材料的间接带隙特性导致其发光效率低.目前,已经探索了多种Si基材料体系以提高Si材料的发光效率,但是尚未取得突破性的进展.近年来,光子晶体以其独特的控光能力而备受人们的关注,将光子晶体引入到Si基材料体系中可以显著提高Si基材料的发光效率,这无疑对Si基光电子学的发展起到了重要的贡献.本文简述了利用光子晶体提高Si基材料发光效率的机制,介绍了光子晶体在几种Si基材料中的应用,探索了Si基光子晶体发光器件的潜在应用前景.

系统级动态电源管理算法的研究

嵌入式系统的DPM问题就是通过在系统的部分组件空闲时关断其电源,并在有任务到来时恢复对它的供电,以减少系统级功率消耗,其目的就是在最小系统功耗的情况下实现最优的性能.要实现此目的,迫切需要有一个高性能的电源管理算法.该文研究了目前国际上比较流行的几种系统级动态电源管理算法,比较并指出各个算法的优缺点及改进的方法,为发展高性能的智能电源管理算法提供理论分析和实验比较结果.

聚合物发光器件中输运特性的模拟分析

对聚合物发光二极管I-V特性的测量发现，被测器件内存在着类似于某些无机器件中的负阻现象和“迟滞回线”状场致漂移的伏安特性。模拟分析表明，一种反向势垒的存在及其击穿，应是引起负阻现象的原因。缺陷态的存在及其电荷填充的变化，是导致I-V特性随偏压扫描方向变化的主要原因。而低场下的接触性能决定着发光二极管载流子的输运性质

分子束外延低温生长GaAs的Raman光谱研究

对从GaAs衬底剥离下来的低温下分子束外延生长的GaAs(LTG-GaAs)薄膜进行了喇曼光谱测量，研究了不同温度下生长的LTG-GaAs在退火前后晶体完整性的变化。首次观测到了190℃生长样品中As沉淀物所引起的喇曼峰，并证明800℃快速热退火30秒后产生的As沉淀物是无定形As。

MOCVD的InGaAs/GaAs应变层量子阱的低温光致发光研究

利用MOCVD方法得到了高质量的InGaAs/GaAs应变层量子阱材料,4.3nm量子阱10K PL FWHM仅为3.49meV. 通过对样品荧光谱在变激发强度,变温时的峰位,峰形研究,发现,合金组分起伏散射是样品低温荧光谱展宽的主要原因,因而是MOCVD生长中应该首先解决的问题,实验结果还表明, 在讨论低温PL谱形时,必需考虑光生载流子由随机起伏势中高能位置向低能位置的迁移过程.

小兴安岭地区主要树种对气候变暖的响应

小兴安岭是温带和寒温带的过渡地带，属于针阔混交林（阔叶红松林）与北方针叶林（兴安落叶松林）的过渡区域，树种种类众多，是气候变暖的预警区。在CGCM2气候预案下，研究区内，年平均温度增加5.97±0.14℃，年平均降水量减少16.2±6.2mm。本文联合静态模型Logistic和动态模型LANDIS，模拟气候变暖、火干扰、采伐和种植对树种分布的影响。 Logistic回归模型结果显示，在区域尺度上，气候因子（年平均温度和降水量）是影响大部分树种潜在分布的最重要的环境因子，如枫桦、黑桦、红松、冷杉、蒙古栎、山杨和云杉。少数树种对地形因子最为敏感，如落叶松，色木槭、紫椴和白桦。当空间尺度从区域尺度降低到局域尺度时，树种与环境因子之间的关系发生变化，对树种分布最具影响的环境因子发生转移。由气候因子逐渐转移为地形因子，如对红松分布最具影响的年降水量转移为坡向。但有些地区气候因子仍然是树种分布的最重要的环境因子。气候变暖与尺度效应相同，也会改变树种与环境因子间的关系，并且最具影响的环境因子也发生转移。 静态和动态模型的联合模拟结果显示，气候变暖后，红松、蒙古栎、色木槭、枫桦和紫锻北界向北迁移；落叶松、黑桦南界向北迁移；云杉分布基本没有变化，冷杉向高海拔地区迁移。虽然研究区内树种分布发生显著变化，但树种组成没有变化。气候变暖对消退型树种分布的影响最快（30年），对扩展型树种的影响较慢，其中阔叶扩展型树种对气候变暖的反应较快（40~70年），针叶树种对气候变暖的反应较慢（100~150年）。气候变暖和火干扰的作用下，扩展型树种一直增加，只有增长阶段没有消退阶段，而消退型树种，只有消退阶段没有增长阶段。树种分布变化率与树种耐火性之间没有显著相关关系，而与树种萌发力、最小萌发年龄和结实年龄之间存在显著相关关系。最后，火干扰促进耐火性强、萌发力强、最小萌发年龄小、结实年龄小的树种扩展，延缓通过种子传播、耐火性弱、结实年龄大的树种扩展。在树种年龄结构上，幼龄组比例大量增加，最终，所有龄组分布趋向稳定。而采伐使树种年龄结构趋于简单，在商品林区内年龄大于采伐年龄的树木几乎不存在。不过，火干扰和采伐都减少针叶树种的分布，增加阔叶树树种的分布。在气候变暖和采伐的作用下，消退型树种提前消退，扩展型树种扩展阶段提前。火干扰在时间上没有提前或延缓气候变暖对树种分布的影响，而采伐将提前气候变暖对树种分布的影响190年，森林提前70年从演替初期进入演替中期。种植消退型树种（如落叶松）不仅消除因采伐而提前的190年，还能保持一定量的分布，进而阻碍气候变暖对树种分布的影响。 比较两个模型结果发现气候变暖后，火干扰减少红松的迁移速度22m/Yr.，减少枫桦的8m/Yr.，而采伐不影响红松和枫桦迁移速度。种植增加红松迁移速度4~7m/Yr.，减少枫桦迁移速度5~7m/Yr.。干扰对树种迁移速度的影响与树种可通过的廊道有关。 气候变暖、火干扰和采伐的共同作用下，火烧轮回期显著减少4年，而平均火烧面积显著增加13.0hm2。种植显著影响火烧轮回期和平均火烧面积，种植红松和多个树种使火烧轮回期有所增加，在种植落叶松预案下，有所减少；种植红松、云杉和多个树种使平均火烧面积显著减少。火干扰减少采伐面积，而气候变暖增加采伐面积。但因过去超量采伐，如今树木年龄小，无法满足采伐条件，从而削弱气候变暖对采伐的影响。今后60年之内气候变暖对采伐面积没有任何影响，相反因火干扰而采伐面积减少。从2080年开始，气候变暖而扩展的阔叶树种达到采伐年龄，采伐面积开始增加；从2110年开始，在采伐迹地上种植的落叶松达到采伐年龄，采伐面积再次增加；从2130年开始，种植的云杉和红松达到采伐年龄，采伐面积再度增加。 最后，对两个模型结果进行了详细分析，讨论了干扰之间的相互关系，干扰与作用区域，树种分布变化与树种生物学特性之间的关系。提出了些有关干扰调控，生物多样性保护，森林管理方面的设想。