氣-固多相光催化氧化過程中H2-O2耦合效應及作用機理研究

針對光催化過程量子效率低而難以大規(guī)模應用的重大問題，基于我們的最新發(fā)現-富氧反應氣氛中加入微量H2可極大提高Pt/TiO2對苯的光催化降解效率和活性穩(wěn)定性，深入開展氣-固多相光催化過程中H2-O2耦合效應及作用機理研究。系統(tǒng)考察H2對不同過渡金屬修飾的半導體氧化物光催化氧化性能的影響，研究H2-O2耦合效應產生的條件及其調變規(guī)律；詳細表征氫、氧和有機污染物分子在催化劑表面的吸附行為和化學狀態(tài)，研究H2-O2耦合效應對光生電子-空穴對的分離及界面遷移、催化劑表面羥基自由基和超氧負離子自由基等活性氧物種的形成、污染物光催化氧化降解的中間物及反應產物分布等的影響，闡明氫分子促進光催化氧化過程的微觀本質；探索把光催化分解水制氫與降解有機物兩個不同熱力學過程相耦合的途徑，開發(fā)一個全新的高效降解有機污染物復合光催化系統(tǒng)。本研究對豐富光催化理論、促進光催化技術的大規(guī)模廣泛應用具有重大的理論和實際意義。

那么，為什么會產生人際上、學習上的耦合效應呢？經研究，一般認為有如下幾個原因：

一是耦合的聯動作用。在一個群體中，個體之間是有耦合的，耦合的越緊密，聯動的作用就越大。學習的本質也是一種互動，這種互動包括人際互動、社會互動，也包括自我互動即內部的我與自己對話。這種互動，很重要的是班級耦合的結果，沒有這種班級耦合，互動就會發(fā)生困難，學習也不可能進步?？梢?，耦合效應的產生與耦合的聯動作用分不開的。

二是耦合的情感作用。一般來說，人際間只要有耦合就會作出情感上的反應。心理學家李雷從幾千份人際關系的研究報告中，歸納出了人際耦合的八種情感反應：即由一方發(fā)出的管理、指揮、指導、勸告、教育等態(tài)度和行為，會導致另一方的尊敬、服從；由一方發(fā)出的同意、合作、友好等態(tài)度和行為，會導致另一方的協(xié)助、溫和；由一方發(fā)出的幫助、支持、同情等態(tài)度與行為，會導致另一方的信任、接受；由一方發(fā)出的尊敬、信任、贊揚、求援等態(tài)度和行為，會導致另一方的勸導、幫助；由一方發(fā)出的害羞、禮貌、服從等態(tài)度和行為，會導致另一方的驕傲、控制；由一方發(fā)出的反抗、懷疑等態(tài)度和行為，會導致另一方的懲罰、拒絕；由一方發(fā)出的攻擊、懲罰等態(tài)度和行為，會導致另一方的敵對、反抗；由一方發(fā)出的激烈、拒絕、夸大等態(tài)度和行為，會導致另一方的不信任、自卑。在人際互動中可能按此八種模式進行反應，也可能按此外的其他模式進行反應，但有一點從中可見，人際耦合的反應是情感因素左右的。賦之于積極的得到的將是積極的反應。這是不是過去我們講的“近朱者赤，近墨者黑”呢？可見，耦合效應是情感因素作用的結果。 解讀詞條背后的知識 星思考 通過故事和案例，對各種理論、定律、效應、法則和現象進行深度解讀，力求淺顯易懂，引領思考。

容易忽略的“耦合效應”現象

在生活當中，我們一定不能忽略耦合效應。 我們不但要努力制造良好的耦合效應，也要學會識別負面的耦合效應。

流固耦合傳熱緊耦合

Stokos、Hooper、Kazemi-Kamyab等開發(fā)了將流體及固體內所有物理過程進行瞬態(tài)緊耦合算法，能使計算結果與實驗結果高度吻合。但是，該瞬態(tài)緊耦合計算需要消耗大量的計算資源，難以用于解決實際復雜工程問題。

根據問題的特征，有些研究者近似認為在計算時間內，某些參數的狀態(tài)是不變的，進而直接將瞬態(tài)問題轉化為穩(wěn)態(tài)問題。對于絕大多說不能通過準穩(wěn)態(tài)處理直接轉化為穩(wěn)態(tài)問題的瞬態(tài)問題，有些研究者主張保留耦合的非穩(wěn)態(tài)特性，提出各部分分別進行瞬態(tài)求解,并通過邊界條件、參數值及活動網格等方式進行實時信息交互的瞬態(tài)松耦合傳熱問題的求解。如 Bauman 和Kazemi-Kamyab等針對高超聲速流中固體表面帶輻射及燒蝕相變過程的流固耦合強制對流傳熱問題，提出將流體 Navier-Stokes 方程與固體導熱、輻射及燒蝕相變過程分別進行瞬態(tài)求解，并利用流體數值計算結果對其他求解方程的邊界溫度和熱流加以修正，直至迭代收斂。Lohner 等針對飛機氣彈分析中帶固體形變的流固耦合傳熱問題，將流體 Navier-Stokes 方程及固體導熱和應變方程分別求解，并利用流體數值計算結果對其他求解方程的邊界溫度和熱流加以修正，同時利用固體應變方程的計算結果修正流體耦合邊界位置和速度邊界條件，直至迭代收斂。

流固耦合傳熱松耦合

有些研究者提出了基于準穩(wěn)態(tài)流場的松耦合算法，即近似認為在整個流固耦合傳熱過程中，流場處于若干個準穩(wěn)態(tài)，每一個準穩(wěn)態(tài)的流場都使用穩(wěn)態(tài) Navier-Stokes 方程求解。如 Kontinos結合二維邊界單元法和高超聲速計算流體力學( CFD) 算法的松耦合算法，分析了高超聲速流與機翼前緣的耦合傳熱問題。Chen 和Zhang等交替進行穩(wěn)態(tài)流場計算與固體燒蝕和瞬態(tài)導熱的松耦合算法計算了帶燒蝕的流固耦合傳熱問題。2100433B