铵根离子在水和甲醇溶液中的转动机制

Dynamics of ammonium and ammonia in solutions is closely related to the metabolism of ammoniac compounds, therefore plays an important role in various biological processes. NMR measurements indicated that the reorientation dynamics of NH₄⁺ is faster in its aqueous solution than in methanol, which deviates from the Stokes-Einstein-Debye rule since water has higher viscosity than methanol. To address this intriguing issue, we herein study the reorientation dynamics of ammonium ion in both solutions using numerical simulation and an extended cyclic Markov chain model. An evident decoupling between translation and rotation of methanol is observed in simulation, which results in the deviation of reorientation from the Stokes-Einstein-Debye rule. Slower hydrogen bond (HB) switchings of ammonium with methanol comparing to that with water, due to the steric effect of the methyl group, remarkably retards the jump rotation of ammonium. The observations herein provide useful insights into the dynamic behavior of ammonium in the heterogeneous environments including the protein surface or protein channels.     

氨氮在SnO2-C/Ti电极上的氧化

采用溶胶.凝胶法制备SnO2胶体,以Vulcan XC-72炭黑为载体,合成了SnO2-C(SnO2质量分数20%)电催化剂,利用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜对其进行了物相和表面形貌分析.结果表明,VulcanXC-72所负载的SnO2为金红石相,粒径约100 nm.循环伏安法(CV)和阻抗测试(EIS)显示,在氨氮氧化过程中,Vulcan XC-72炭黑作为电催化剂载体,可以提高电催化剂的活性,氨的氧化峰电流从8×10-3 mA上升至1.5×10-2mA;Sb的掺杂有利于提高催化剂活性;电极表面存在膜电阻,膜的组成随施加电位的变化而变化.研究表明.强碱条件下更有利于氨氮的降解.     

紧凑环注入系统高压脉冲电源设计

以放电回路理论模型计算和仿真分析为指导,设计了紧凑环注入装置(CTI)高压脉冲电源,并在CTI上进行放电实验。实验结果证明所设计的CTI高压脉冲电源可产生特定频率下100kA的目标电流,保证了CTI成型场及加速场电极的供电需求。     

面向任务的网络化天基信息系统连续性效能评估

网络化天基信息系统以其快速的信息获取和处理能力在保卫国家安全、及时发现灾害等方面起到了至关重要的作用.本文以抗震救灾为应用背景,分析了系统的工作流程和主要任务,构建了多任务层次的系统连续性效能指标体系,度量了系统返回信息的密集程度.根据连续性指标特点,针对不同任务选择参考指标,建立了基于灰色评估法的效能评估模型,满足了系统面向任务的信息需求.利用仿真统计数据给出了算例,综合得到连续性效能评估结果,同时提供了连续性效能在每个任务层次的具体评估细节,为系统的设计和使用提供了指导和技术参考.     

土壤养分的红外衰减全反射与漫反射光谱同步测量方法

光谱学分析技术因具有快速、实时、无损等优势,被广泛用于土壤养分检测等各个领域,也是现代农业检测控制中广泛应用的一种有效方法。实验采集不同养分含量的土壤样本,分别获取中红外衰减全反射(ATR)和漫反射(DRIFT)光谱数据。通过不同的光谱预处理算法结合偏最小二乘法(PLS)建立土壤中全碳、全氮、碱解氮的定量分析模型,对土壤养分的ATR和DRIFT光谱分别进行独立模型和叠加模型的分析。并以土壤养分中的全碳和全氮为例,发现经过标准正态变量变换处理的两种光谱建立的PLS模型相关系数均有所提高。全碳的两种光谱模型校正集的R2分别提高至0.826和0.919,而全氮两种模型校正集R2分别提高至0.841和0.928。我们进一步对全碳、全氮各自叠加后的光谱进行分析,模型的R2分别提高至0.942和0.951。用同样的方法分析土壤中的碱解氮,联用两光谱后的R2提高至0.919。研究结果表明,两种光谱的联合使用,为提高模型的相关系数和预测能力提供了一种合理有效的方法。     

采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪

一氧化碳作为一种危险的开采排放气体,在复杂的井下环境中极易累积,对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪,该仪器采用激发波长为4.65μm的量子级联激光器作为光源,配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12m的紧凑型多次反射气室,实现了对痕量一氧化碳气体的检测。自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。这一新系统的采样带宽为400MHz,采样频率1GSPS,垂直分辨率达到12bit,有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。该仪器采用长光程差分吸收光谱法,通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。检测仪的测量误差有非平稳,慢时变的特点。根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计,经过约40s方差曲线达到极小值,此时阿伦方差值为61×10-9。在2h的稳定性测试中,检测仪稳定度达到2.1×10-3,在长达12h的稳定性测试中,检测仪的稳定度依然可以达到1.7×10-2。此仪器具有较高的灵活性,通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。     

基于TDLAS-WMS的痕量甲烷气体检测仪

甲烷是一种无色、无味、易燃、易爆的气体,不仅造成煤矿作业的重大安全隐患,而且又是温室效应的重要气体之一,对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线,设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。通过调谐系数-0.591 cm-1·K-1,采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654 μm处的最佳吸收谱线。待DFB激光器激射中心谱线选择后,通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。同时,结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。在光学结构方面,采用有效光程为76 m的herriott气室,确保对痕量甲烷气体进行检测。利用该痕量甲烷气体检测仪,在被测气体浓度为50～5 000 μmol·mol-1的范围内,对二次谐波信号进行了提取,并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、信噪比的关系、谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合,最低检测限达到了1.4 μmol·mol-1。实验表明,谐波波形对称性良好,未观察到强度调制现象,消除强度调制等因素对谐波检测的影响。     

使用量子级联激光器和多通吸收光谱技术用于CO探测

根据一氧化碳(CO)气体分子在4.7 μm处的基频吸收特性,使用中心波长为4.75 μm的量子级联激光器(QCL)和多反射气体吸收气室(MGC)设计了一种新型CO传感器。该仪器使用可在室温脉冲方式下工作并具有热电制冷功能的QCL,通过对其温度和注入电流进行调节,最终使得出射光波长定位在CO基频吸收带的一根强吸收线(2 103 cm-1)。与此同时,使用有效光程为16米的新型MGC(40 cm长,800 ml采样容积)和液氮冷却碲镉汞中红外探测器,有效提高了系统的响应灵敏度。此外,系统中配合使用了参考气室和空间滤波光学结构,有效地改善了入射光束的质量,降低了由光源的不稳定而产生的噪声,进一步提高了系统的检测灵敏度。在实验室条件下对不同浓度的CO气体进行多次重复检测,结果显示,该仪器工作稳定,按信噪比为1计算,可实现对一氧化碳气体的检测下限为5 μmol·mol-1。     

三维漫射光谱法检测猪肉嫩度的初步研究

猪肉是光的强散射物质,嫩度是评价猪肉品质优劣的重要标准之一,提出一种基于三维漫射光谱法的猪肉嫩度检测方式。将猪肉样本更多的散射信息引入光谱分析中。利用实验室搭建的数据采集系统,通过采集距光源入射点不同距离处的样本漫反射光信号构建了64个猪肉样本的三维漫射光谱。经过小波消噪处理后,利用多维偏最小二乘法(NPLS)建立了三维漫射光谱与猪肉嫩度之间的分析模型,模型的校正决定系数R2_Cal是0.883 1,校正标准差RMSEC是3.685 0N,预测决定系数R2_Pred是0.874 7,预测标准差RMSEP是3.9756N。实验结果表明, 与常规的漫反射光谱法相比,三维漫射光谱法所建立的猪肉嫩度NPLS模型具有更高的校正精度和预测稳健性,有望为猪肉嫩度及其他品质的快速检测提供一种新的途径。     

基于纳米囊泡的原位凝胶系统

构建了纳米囊泡的原位凝胶系统. 以卵磷脂(PC)和胆固醇(CH)为纳米囊脂质材料, 按m(PC):m(CH)=3:1及m(脂质材料):m(药物)=5:1称取PC, CH和药物, 溶于无水乙醚作为有机相, 以质量分数为0.5%的吐温-80的磷酸盐(pH=7.4)缓冲液为水相(有机相与水相体积比为1.5:1), 采用薄膜分散-高压均质法制备了叶黄素纳米囊泡. 将普朗尼克F127(F127)和普朗尼克F68(F68)分散于纳米囊泡中水化, 制备了纳米囊泡原位凝胶系统. 以试管倒置法测定人工泪液和添加剂对F127-F68纳米囊泡原位凝胶系统胶凝温度的影响; 采用流变学研究了系统升温过程中溶胶-凝胶转变过程及上述辅料对该转变过程的影响; 分别以无膜溶蚀法和高效液相色谱(HPLC)法探讨了系统的体外溶蚀动力学和体外释药行为. 结果表明, 优化的纳米囊泡凝胶系统在25 ℃呈溶液态, 在眼部微环境下形成凝胶, 且药物释放及凝胶溶蚀均以恒定的速率进行, 为零级动力学特征.