Effect of Calcination Temperature on Surface Oxygen Vacancies and Catalytic Performance Towards CO Oxidation of Co3O4 Nanoparticles Supported on SiO2

Co₃O₄/SiO₂ catalysts for CO oxidation were prepared by conventional incipient wetness impregnation followed by calcination at various temperatures. Their structures were char-acterized with X-ray diffraction (XRD), laser Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), temperature-programmed reduction (TPR) and X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy. Both XRD and Raman spectroscopy only detect the ex-istence of Co₃O₄ crystallites in all catalysts. However, XPS results indicate that excess Co²⁺ ions are present on the surface of Co₃O₄ in Co₃O₄(200)/SiO₂ as compared with bulk Co₃O₄. Meanwhile, TPR results suggest the presence of surface oxygen vacancies on Co₃O₄ in Co₃O₄(200)/SiO₂, and XAFS results demonstrate that Co₃O₄ in Co₃O₄(200)/SiO₂ con-tains excess Co²⁺. Increasing calcination temperature results in oxidation of excess Co²⁺ and the decrease of the concentration of surface oxygen vacancies, consequently the for-mation of stoichiometric Co₃O₄ on supported catalysts. Among all Co₃O₄/SiO₂ catalysts,Co₃O₄(200)/SiO₂ exhibits the best catalytic performance towards CO oxidation, demon-strating that excess Co²⁺ and surface oxygen vacancies can enhance the catalytic activity of Co₃O₄ towards CO oxidation. These results nicely demonstrate the effect of calcination temperature on the structure and catalytic performance towards CO oxidation of silica-supported Co₃O₄ catalysts and highlight the important role of surface oxygen vacancies on Co₃O₄.     

The influence of thermodynamic gas parameters on laser-induced bubble dynamics in water

The oscillating properties of laser-induced cavitation bubbles in water are investigated by means of a fiber-optic sensor based on optical beam deflection. The experimental results show two important points. One is that the smaller the bubble radius the more quickly the bubble surface moves. Thus, the variations of the temperature and the pressure inside the bubble will be close to those of an adiabatic process. The other is that the high-energy vapor inside the newborn bubble diffuses and coagulates rapidly through violent expansion and thermal conduction. Thus, the gas content of the bubble reduces significantly in the first oscillation. Numerical simulation is made for the bubble model with consideration of liquid viscosity, surface tension, and gas content. Through modification of the polytropic index and the gas content parameter, two parameters of this model, the numerical results fit the experimental results well.     

杨木和桉木的二维相关红外光谱

采用红外光谱结合二维相关分析技术,对两种速生阔叶树杨木和桉木进行了快速鉴别研究。结果表明,二者在一维红外光谱图上差别不明显,而二维相关红外谱图具有较大的差别。在800～1 500 cm-1波段范围内,二者的同步二维相关光谱图还比较类似,都在1 221,954,879 cm-1处出现较强的自动峰,在1 470, 1 150,1 1 05, 1 008 cm-1处出现微弱的自动峰。在1 500～1 800 cm-1波段范围内,杨木在1 655 cm-1处有一个非常强的自动峰,在1 600 cm-1附近有一个很弱的自动峰,二者形成了一对正的交叉峰;桉木在1 725,1 650和1 600 cm-1处均出现较强的自动峰,并形成一个较强的3×3峰组。除此之外,桉木还在1 580和1 510 cm-1出现2个弱的自动峰,其中1 580 cm-1和其余4个自动峰形成了较弱的负交叉峰,1 510 cm-1和其他3个自动峰形成正的交叉峰。这说明,桉木在1 500～1 800 cm-1波段对应的官能团比杨木相应的官能团对热微扰更为敏感,杨木和桉木的二维相关红外光谱差别,快速鉴别这两种木材的。     

利用二维相关红外光谱研究竹原纤维的热微扰作用

采用红外光谱法和二维相关光谱分析技术,对竹原纤维的热微扰作用进行了研究。通过竹材和服用竹原纤维的红外光谱图的比较,可以看出,和竹材相比,服用竹原纤维木质素和半纤维素含量明显 降低。从不同温度（50～120 ℃）服用竹原纤维的动态红外光谱图得出,在这个缓慢升温的过程中,温度只是一种微扰,并没有发生剧烈的氧化作用。最后,借助于二维相关光谱分析,研究了服用竹原纤 维和竹材在温度微扰作用下,红外光谱中各基团的相关变化情况。二者的二维相关红外光谱分析结果表明,服用竹原纤维和竹材都在1 655 cm-1处出现最强自相关峰,说明其对应的化学基 团对于温度变化十分敏感。二者的区别在于,在800～1 300 cm-1波段,竹原纤维只有几个较弱的自相关峰和交叉峰,而竹材在这一波段出现一个较强的5×5峰组,说明服用竹原纤维和竹材 的化学成分具有显著的差别,其对热微扰的敏感性大大降低。初步的研究结果表明,二维相关红外分析可以作为分析服用竹原纤维热微扰过程中结构动态变化的一种新方法,也为竹原纤维氧化机理的研究 提供了一种新手段。     

近红外光谱技术快速预测泡桐活立木年轮密度

应用近红外光谱分析技术主要对兰考泡桐活立木年轮密度进行了研究。取样时采用无损的方式,即不伐木,只从样木胸径处钻取直径为5 mm的木芯;用近红外光谱仪采用自动进级式采集样品光谱,波谱范围为350～2 500 nm;密度值采用水银体积仪测量;校正模型和预测模型建立与分析采用偏最小二乘和完全交互验证法。研究结果表明,中径级和大径级泡桐所选年轮数与近红外光谱值之间均存在很好的相关关系,预测模型相关系数分别达0.88和0.91;中径极的泡桐年轮密度与近红外光谱的校正模型和预测模型相关系数分别达到0.90和0.83,校正标准误差(SEC)和预测标准误差(SEP)分别为0.012和0.016。由此可见,该法可简单、快速、无损的预测中径级即接近采伐龄泡桐活立木的年轮密度。     

杉木综纤维素和木质素的近红外光谱法测定

用近红外光谱法对杉木中综纤维素和木质素含量进行了快速测定。用常规湿化学方法测定了48个杉木木材样品的综纤维素和木质素,用近红外光谱仪采集相应的光谱,进行二阶微分处理和平滑预处理后,用偏最小二乘法和完全交互验证方式建立相应预测模型。综纤维素校正模型和预测模型的相关系数分别为0.96和0.93;预测标准误差分别为0.39和0.50;木质素校正模型和预测模型的相关系数分别为0.99和0.90;预测标准误差分别为0.10和0.28。结果表明,近红外光谱法可以快速分析木材中综纤维素和木质素含量。     

阴离子交换整体柱对蛋白质的分离与纯化

分别用乙二胺、二乙胺、三乙胺将自制的以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂的整体柱修饰为弱、强阴离子交换整体柱。考察了该整体柱的性能,选择出分离蛋白质(牛血清白蛋白、溶菌酶和谷胱甘肽)的最佳实验条件,并在最佳分离条件下考察了这些蛋白质在整体柱上的色谱行为和该整体柱对纤维素降解酶的分离纯化情况。实验结果表明,该整体柱性能良好,可以实现对纤维素降解酶的快速分离与纯化。同时,实验也证明采用梯度洗脱可以实现对某些蛋白质的分离纯化。     

杉木光变色的FTIR光谱分析

暴露于室外环境的木材或木制品,由于受气候因子的作用其表面性状和品质发生劣化,主要表现为木材变色,大大降低其利用价值。以人工林杉木为研究对象,利用模拟太阳辐射的氙光衰减仪对木材表面进行光劣化处理,采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术分析了木材光变色过程中化学成分的变化,建立了木材变色与化学成分变化之间的关系。试验结果表明:光照过程中,1 512,1 462,1 269和1 227 cm-1处与木质素有关的吸收峰强度明显降低,1 720～1 735 cm-1处非共轭羰基伸缩振动吸收明显增强,木材表面发生光氧化反应,木质素明显降解,同时不断有新的羰基化合物生成;光照80 h内,木质素的降解以及羰基化合物的生成速度较快,此后变化不显著;木材表面部分多糖物质(纤维素和半纤维素)被氧化降解。研究表明,木材光照过程中的颜色变化(ΔE*)与木质素的降解以及羰基官能团的生成密切相关。     

应用ATR-FTIR研究铜唑类防腐剂在竹材中的固着机理

以竹材作为试验材料,研究铜唑类防腐剂在竹材中的固着机理。研究的目的在于了解铜唑防腐剂与竹材的相互作用的具体情况,从理论上为防腐剂配方的设计和优化、防腐处理工艺改良提供依据。制备竹材木质素和竹材综纤维素,采用衰减全反射傅里叶红外光谱研究铜唑防腐剂与竹材主要组分的相互作用,结果表明药剂处理后木质素的红外谱图发生了明显的变化,木质素的特征峰(1 510 cm-1附近)变化较大,木素的酚羟基参与了木质素-铜络合物的形成;药剂处理后综纤维素的谱图变化不大,只是半纤维素的羧基以及半纤维素的酰氧键(CO—O)伸缩振动发生变化,说明铜唑类防腐剂在竹材中的固着主要在发生半纤维素和木质素上。     

毛竹材表面光化降解的FTIR和XPS分析

竹材光变色和光化降解过程比较复杂。该文以我国资源丰富的毛竹为研究对象,利用氙光衰减仪对竹材进行表面劣化处理,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对竹材表面化学组成和结构的变化进行表征。XPS测试结果表明,竹材表面光劣化处理后其O元素含量及氧碳比(O/C)明显增加;从C原子结合形式来看,C1(C—C)含量减少,C2(C—O)含量增加,C3(CO)和C4(OCO)含量增加明显,C的氧化态显著升高。FTIR分析表明,光劣化处理使得与木质素有关的吸收峰(如1 604,1 512及1 462 cm-1)强度明显降低,木质素发生降解,同时1 735 cm-1处非共轭羰基吸收峰强度明显增强,表明有新的羰基类物质生成,竹材表面发生光氧化反应。竹材表面的多糖物质(纤维素和半纤维素)受光劣化影响较小,其表面多糖相对含量在劣化处理后明显提高。