Detecting H_2S Gas Concentration by 1,8-Naphthalimides Fluorescent Probe

针对传统硫化氢检测方法灵敏度低的问题,以1,8-萘酰亚胺为荧光基团,基于H₂S的还原性,通过在荧光分子结构上引入具有氧化性的硝基,合成一种可与硫化氢气体发生氧化还原反应生成有荧光响应的小分子荧光探针。该探针本身荧光十分微弱,且荧光峰值在λ=467 nm和λ=522 nm处。与H₂S反应之后,522 nm处的荧光效应消失,467 nm处的荧光效应显著增强。测定小分子荧光探针在通入H₂S气体前后的荧光光谱,分析467 nm处的荧光强度与气体浓度关系。结果表明：荧光光谱法检测出的H₂S气体浓度与荧光强度之间存在很强的线性关系,相关系数为0.979 3,最低可检测极限可达0.88×10-6 mol·L-1量级。表明基于1,8-萘酰亚胺衍生物的荧光光谱检测法可为油气田H₂S气体浓度的的快速测定提供参考。     

五角石墨烯吸附H2S的第一性原理计算

硫化氢作为一种神经毒物和腐蚀性气体污染物,严重威胁人体健康并限制工业的发展.本文采用第一性原理计算的方法,研究了H₂S气体分子在原始五角石墨烯、非金属掺杂及金属掺杂五角石墨烯上的吸附行为.详细计算了H₂S气体分子与五角石墨烯之间的吸附构型、吸附能及电荷转移.结果表明:1)原始五角石墨烯和非金属元素掺杂五角石墨烯与H₂S气体分子间仅为微弱的物理吸附,无法直接用于吸附H₂S气体;2) Co、Ni、Cu及Ti掺杂的五角石墨烯对H₂S气体的吸附作用显著增强.当金属掺杂在sp~2C位置时,掺杂五角石墨烯对H₂S气体的吸附效果较好,此时的吸附均为化学吸附;3) Co、Ni、Cu及Ti掺杂的五角石墨烯均可作为H₂S气体的传感/捕获材料.其中Cu掺杂五角石墨烯吸附H₂S气体的效果最好.本文的研究结果对设计开发基于五角石墨烯的H₂S气体传感/捕获材料提供了理论指导.     

快速吸附与脱附的声表面波H2S传感器

本文主要研究了基于SnO₂/CuO薄膜的声表面波（SAW）传感器（室温下,工作频率约为147.8 MHz）检测H₂S气体的特性。以36°YXLiTaO₃为基片制作声表面波器件,通过采用射频磁控溅射法在其表面淀积SnO₂/CuO的复合薄膜制作出H₂S气体传感器。由场发射电子扫描电镜观察薄膜,薄膜连续均匀且表面分布大量微气孔,因而具有良好的吸附性。然后本文在85℃～205℃范围内对传感器的吸附和脱附速率、灵敏度及选择性等进行了实验研究。实验结果表明,所制备的传感器在较低温度下同时具备快速吸附和脱附特性,工作在190℃时气体吸附和脱附速率最快,检测20ppm H₂S的响应和恢复时间分别为30s、15s;工作在160℃时,传感器检测20ppmH₂S的灵敏度最高,工作频率变化约230 kHz,且对于低浓度2 ppm H₂S,频率变化可达45 kHz。同时,传感器也表现出良好的重复性和选择性。     

基于紫外吸收光谱技术的混合气体SO2和H2S浓度的实时监测

采用紫外波段吸收光谱检测技术,实现了SO₂和H₂S混合气体各组分浓度的实时监测。在实验中选用氘灯为测试光源,MAYA2000Pro光谱仪用于采集数据。基于光谱的峰谷特性,选择吸收光谱上波长非常接近的两个来推导SO₂气体的浓度公式,该方法可以忽略其他气体散射和吸收的影响。H₂S气体的吸收光谱可以通过减去混合气体中相应的SO₂气体吸收光谱获得。在常温常压下,H₂S气体的浓度可以从H₂S气体的吸收光谱的吸收峰获得。混合气体的测量精度约为1×10^-6(1 ppm)。基于上述方法,实现了混合气体SO₂和H₂S浓度的实时监测。     

污泥低温热解过程中含硫气体释放实验研究

对污水处理厂污泥空干基进行了低温热解实验,研究了N₂、空气和CO₂气氛下六种含硫气体（H₂S、SO₂、CH₃SH、CS₂、C₂H₆S₂和COS）的释放特性,分析了其释放机理。结果表明:污泥低温热解时释放的含硫气体主要以H₂S、SO₂和CH₃SH形态为主,同时伴有少量CS₂、C₂H₆S₂和COS生成。H₂S、SO₂和CH₃SH生成机理以有机硫转化途径为主。FeS₂与CH₄的反应是CS₂生成的可能途径,CH₃SH的存在为C₂H₆S₂的生成提供了条件。CO₂促进了固态有机硫向气态硫的转化,O₂促进了已生成的CH₃SH的分解。     

基于单一量子级联激光器的大气多组分气体（CO、N2O、H2O）同时测量方法

近红外波段的气体吸收强度低,不利于痕量气体的测量。利用分子在中红外波段的基频吸收特性,使用单个新型室温连续输出量子级联激光器（CW-QCL）结合波长调制光谱技术（WMS）和长程光学吸收池,建立了一套高灵敏度和高精度的大气多组分温室气体同时检测的激光光谱系统。该系统的输出波数范围为2202.8～2205.6 cm^-1,覆盖了CO、N₂O和H₂O的中心吸收谱线。实验测试结果表明：在1 s的时间分辨率下,CO、N₂O和H₂O的测量精度分别为1.83×10^-8,1.86×10^-9,1.19×10^-4;当满足最佳积分时间（100 s）时,系统的最低检测限可以达到1.8×10^-9（CO）,0.16×10^-9（N₂O）,1.5×10^-5（H₂O）。通过长时间测量和分析可知,所提系统部件简单,使用方便,满足大气多组分气体...     

近红外发射CdSeTe量子点测定铜离子

以CdCl₂·2.5H₂O、Na₂SeO₃、Na₂TeO₃和N₂H₄·H₂O为反应物,以3-巯基丙酸（MPA）为稳定剂制备CdSeTe量子点。与CdTe量子点相比,CdSeTe合金量子点的发射光谱明显红移,发光颜色可扩展至近红外波段范围。基于铜离子能有效猝灭CdSeTe合金量子点荧光的特性,开发了一种用近红外CdSeTe量子点为荧光探针测定铜离子浓度的分析方法。在最佳实验条件下,该方法的线性检测范围为10～200 μg/L,检测上限为1.13 μg/L。应用于实际样品中铜的测定,结果与ICP测定值非常吻合。     

H2S和H2S+的振动光谱和电子能谱计算

本文基于MOLPRO软件包使用从头算方法计算了星际分子H₂S及其阳离子H₂S⁺的势能面及光电子能谱.首先，在(U)CCSD/cc-pVQZ理论水平下获取了H₂S沿法线坐标展开的势能面，势能面直观描述了不同振动模式耦合对分子能量变化的影响，S-H键的非对称伸缩振动和面内弯曲振动共同作用使得系统势能变化范围明显变大.振动多组态相互作用方法被用来计算非谐振动频率和振动光谱，计算结果显示，倍频和组合频之间出现了强烈的费米共振，使得相应波段处的红外强度显著增强.最后，使用拉曼波函数和收缩不变Krylov子空间方法首次计算了H₂SΧ¹A₁→H₂S⁺ X²B₁的光电子能谱.此项研究有助于进一步理解星际分子的内部结构，并为实验研究及星际观测提供参考.     

CO2/CO干扰下基于腔衰荡吸收光谱的痕量H2S浓度测量

H₂S作为一种有毒且腐蚀性较强的气体污染物,实现其浓度的准确测量意义重大.实际工业过程中,H₂S测量常受其他排放产物的干扰,本文基于腔衰荡吸收光谱技术(CRDS)通过扫描6336—6339 cm^-1范围内的吸收光谱,实现了H₂S/CO₂/CO三组分物质浓度的同步测量,为实际工业过程中物质干扰下的H₂S浓度测量提供新思路.首先,对不同采样长度下提取衰荡时间的准确性进行分析,发现衰荡信号的采样长度约为衰荡时间的8倍时,衰荡时间提取效果最好;通过不同压力对比实验确定最佳实验压力工况为50 kPa,并将最佳采样长度与压力工况应用于H₂S浓度测量.随后,改变H₂S浓度对CO₂/CO干扰下系统对痕量H₂S浓度的测量效果进行检验,并对不同稀释比例下浓度测量结果的线性度进行分析.最后,对本文CRDS系统的检测限进行分析,通过对4组低浓度H₂S光谱的信噪比进行分析,...     

H2O分子在Fe（100）, Fe（110）, Fe（111）表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理研究了H₂O分子在Fe（100）,Fe（110）,Fe（111）三个高对称晶面上的表面吸附.结果表明,H₂O分子在三个晶面上的最稳定结构皆为平行于基底表面的顶位吸附结构.H₂O分子与三个晶面相互作用的吸附能及几何结构计算结果表明H₂O分子与三个晶面的相互作用程度不同,H₂O分子与Fe（111）晶面的相互作用最强,其次是Fe（100）,相互作用最弱的是Fe（110）表面,而这与晶面原子 关键词： 第一性原理 Fe单晶表面 2O分子')" href="#">H₂O分子 分子吸附     

磷酸二氢根离子对香豆肼化合物的高选择性荧光增强

设计合成了荧光探针N,N-二.乙基氨基香豆素-3-肼基-2,4-二硝基苯肼(DC).光谱滴定实验显示,H2PO4-与DC能够以1∶1的化学计量比形成配合物.进一步的实验发现,和相同含量的DC溶液相比,该配合物溶液的相对光致荧光强度显著增强,同时伴有紫外吸收光谱红移,溶液颜色由橙黄色迅速变为紫色.其它阴离子,如F-、NO...     

Surface chemistries of lithium: Detailed characterization of the reactions of H2S, SO2, and SO2Cl2 using XPS and EELS

The surface chemical reactions of clean lithium with H₂S, SO₂ and SO₂Cl₂ have been studied by a combination of XPS and EELS. The reactions with H₂S lead entirely to the formation of sulfide product layers, which propagate only to the extent of a few monolayers. The reactions with SO₂ are more complicated, the first monolayer consists of oxide and sulfide from the full dissociation of the SO₂ molecule. Subsequent reaction occurs to form sulfide, sulfite and SO₂ (ads), probably as the radical anion form. At exposures of SO₂ up to atmospheric pressure, the product layer composition, within the XPS sampling depth, becomes exclusively sulfite. The reaction with SO₂Cl₂ occurs along similar pathways. The first monolayer is exclusively the oxide, sulfide and chloride, while subsequent reactions occur to form sulfite and SO₂ (ads), in the presence of additional chloride. These studies are important first steps toward the understanding of electrochemical processes of these interfaces.     

基于上/下转换发光的新型比率荧光温度探针

温度的可视化实时监测,一直都是科学研究的重点方向。荧光传感是一种具有高灵敏度、快速响应、可视化等优点的半侵入式测温方法,在生物医药等领域已被广泛应用。然而,传统荧光探针容易受到外界条件波动的影响而产生误差。为解决这一问题,可以采用两组荧光检测信号构建比率型荧光探针,通过两组信号的相互校准提高检测的准确性。传统的比率荧光温度探针大多基于下转换荧光发射,这类探针通常由短波长光激发,对生物组织穿透性差且有一定伤害,还会受到生物组织自发荧光的干扰。频率上转换是由长波长激发,短波长发射的一种光致发光现象,由其构建的荧光探针可以克服传统下转换荧光探针的上述缺点。而基于三线态-三线态湮灭(TTA)机理的频率上转换发光体系,由光敏剂和湮灭剂的双分子体系共同构成,因而自身就同时具有上/下转换的发光特性,满足了构建比率型荧光探针的条件。然而目前,基于TTA上转换体系的比率型荧光温度探针还鲜见报导,已报导的工作中仍需要另外添加参比探针。仅通过TTA双分子体系构建的上/下转换比率型荧光温度探针仍然是一大挑战。本文通过将传统的TTA上转换体系(PdOEP/DPA)负载于由温敏型两亲性聚合物Pluronic-F127组装形成的胶束中,形成上转换纳米胶束温度探针。随着温度的升高,聚合物亲水链段水溶性下降,向胶束核心位置收缩,导致负载上转换分子的胶束内部空间体积减小,TTA分子间碰撞概率增大,上转换效率提高,上转换发光的强度也随之提高;与此同时,光敏剂的下转换磷光发射也会发生小幅度的下降。由此上/下转换两组荧光信号构成的比率荧光,可成功实现25~60 ℃范围内对温度的线性检测,并可通过肉眼观察到体系发光由紫红色向蓝紫色的转变,检测结果的重复性良好。TTA上转换分子通过被温敏聚合物胶束的包覆,既解决了在实际应用中探针水溶性差,以及上转换发光易被氧气淬灭的问题,还为上转换体系提供了温敏性质,实现了上转换发光对温度的精确响应。这种基于上转换纳米胶束的比率型荧光温度探针不仅制备方法简单,具有良好的生物相容性,且检测灵敏度高,可以人眼识别,无需外加参比,对生物体内温度在线监测的实现具有重要意义。     

氧化反应调控的金纳米簇“关-开”型荧光探针检测过氧化氢和葡萄糖

基于过氧化氢（H₂O₂）氧化单巯基（—S）为双巯基（S—S）,抑制金纳米簇（AuNCs）荧光猝灭,建立了一种灵敏的荧光传感方法用于过氧化氢和葡萄糖（Glu）的检测。DNA为模板合成的金纳米簇作为荧光探针,荧光强度高、稳定且合成简单快速。加入半胱氨酸（Cys）,半胱氨酸上的单巯基可以与金纳米簇发生化学键合反应形成稳定的Au—S键,破坏金纳米簇的结构,导致金纳米簇荧光强度猝灭。但当体系中存在过氧化氢时,将单巯基半胱氨酸氧化成双巯基的胱氨酸。双巯基的胱氨酸不能与金纳米簇发生键合作用,金纳米簇在471 nm处发射出强烈的荧光信号。葡萄糖可以在葡萄糖氧化酶（Gox）的作用下产生过氧化氢,利用该方法进一步开展了对葡萄糖的检测。以金纳米簇荧光强度的变化值F/F₀为纵坐标,过氧化氢或葡萄糖浓度为横坐标,实现了对过氧化氢和葡萄糖的灵敏检测,线性范围分别为10~100和10~200 μmol·L-1,检测下限分别为2.8和3.1 μmol·L-1。选择4种其他糖类化合物和5种金属离子作为干扰物质,均不会抑制半胱氨酸对金纳米簇的荧光猝灭效应,表明该方法具有很好的选择性。用该方法成功检测了胎牛血清样品中的葡萄糖,加标回收率为94.5%~112.7%。此外,该方法可拓展到其他基于酶催化产生过氧化氢体系的分析物检测,如胆固醇、辣根过氧化物酶等,为过氧化氢相关反应的分析提供了一种通用、简便的方法,在临床诊断、食品科学和环境分析等领域具有潜在的应用价值。     

Adsorption and decomposition of H2S on the Ge(100) surface

The adsorption and decomposition of H₂S on the Ge(100) surface is investigated. H₂S is a simple sulfur containing molecule that eventually decomposes to yield hydrogen gas and deposits sulfur on the germanium surface. The surface reactions of H₂S are investigated by ultraviolet photoelectron spectroscopy, Auger electron spectroscopy, and temperature programmed desorption. Room temperature exposure of H₂S to Ge(100) results in dissociative adsorption which can be followed easily by ultraviolet photoelectron spectroscopy. Warming the H₂S exposed surface results in some molecular desorption and further decomposition of the adsorbed species. At saturation, 0.25 ML of H₂S decomposes generating 0.5 ML of atomic hydrogen. Above the hydrogen desorption temperature some etching of the germanium surface is observed by sulfur. The etch product, GeS, is subsequently observed in temperature programmed desorption experiments. Exposure of H₂S to the Ge surface at elevated temperatures leads to higher sulfur coverages. A sulfur coverage approaching 0.5 ML can be deposited at the higher exposure temperatures.     

Synthesis of ternary compound in H-S-Se system at high pressures

The chemical reaction products of elemental sulfur (S), selenium (Se), and molecular hydrogen (H₂) at high pressures and room temperature are probed by Raman spectroscopy. Two known compounds H₂S and H₂Se can be synthesized after laser heating at pressures lower than 1 GPa. Under further compression at room temperature, an H₂S-H₂Se and an H₂S-H₂Se-H₂ van der Waals compounds are synthesized at 4 GPa and 6 GPa, respectively. The later is of guest-host structure and can be identified as (H₂S)_x(H₂Se)_(2-x)H₂. It can be maintained up to 37 GPa at least, and the stability of its H₂Se molecules is extended:the H-Se stretching mode can be detected at least to 36 GPa but disappears at 22 GPa in (H₂Se)₂H₂. The pressure dependence of S-H and Se-H stretching modes of this ternary compound is in line with that of (H₂S)₂H₂ and (H₂Se)₂H₂, respectively. However, its hydrogen subsystem only shows the relevance to (H₂S)₂H₂, indicating that this ternary compound can be viewed as H₂Se-replaced partial H₂S of (H₂S)₂H₂.