基于石墨烯的光纤湿度传感研究

将还原氧化石墨烯(r GO)沉积在侧边抛磨光纤(SPF)上制作了一种新型的光纤湿度传感器。在高湿度区域[相对温度(RH)为70%~95%],传感器的光功率变化达到6.9 d B,尤其在RH为75%~95%区域,传感器对湿度变化能实现相关系数为98.2%的线性响应,灵敏度可达0.31 d B/(%RH),响应速度快于0.13(%RH)/s,并且具有很好的可重复性。对传感机理的理论分析可以解释实验结果,并且表明这种基于石墨烯的光纤传感器亦可广泛应用于其他种类化学气体的探测。这种全新机理的光学传感器是对石墨烯电化学传感器的一种很好的补充,并将促进石墨烯在化学传感技术中的应用。     

反常磁矩对弱磁场弱相互作用费米气体热力学性质的影响

考虑费米子的反常磁矩, 运用赝势法和热力学理论, 导出弱磁场中弱相互作用费米气体自由能的解析式, 以此为基础给出高温和低温情况下系统热力学性质, 分析反常磁矩对热力学性质的影响机理. 研究表明: 反常磁矩对热力学性质的影响与温度相关, 而且这种影响随温度的上升在低温区是增大的, 在高温区是减小的; 对于系统的化学势、内能, 反常磁矩加强了磁场的影响, 弱化了相互作用的影响; 对于系统的热容量, 反常磁矩在低温区使其减小, 在高温区使其增加.     

增殖剂球床载气体流动特性

增殖剂球床是聚变堆或混合堆产氚包层可选结构之一,准确把握增殖剂球床中载带气体的流动特性有助于提高对球床载氚过程的认识并优化包层设计。采用离散元程序PFC3D模拟增殖剂小球的填充行为,在球床内不同位置随机截取不同尺寸的控制体,利用布尔运算中的"差集"得到孔隙范围,建立孔隙分布的三维几何模型,进一步划分网格并用计算流体力学(CFD)方法求解,得出控制体上单位长度的压降以及单元体内的速度分布特征,计算结果发现载带气体速度分布与γ分布很类似,且只要选取恰当的控制体,通过计算流体力学方法可以较好地分析整个球床孔隙内流体的流动,有利于进一步研究载氚及相关过程。     

百瓦级气体轴承斯特林发电机研究北大核心

气体轴承斯特林发电机具有效率高、寿命长、体积小和重量轻等优点。为满足空间电源对效率及重量的苛刻要求,本设计斯特林发电机采用气体轴承支撑消除活塞磨损,并采用动磁式直线发电机、高效回热器等技术。通过建立等温模型和参数修正,对斯特林发动机进行参数设计。搭建气体轴承斯特林发电机实验台,在热端温度350℃、20℃水冷散热工况下,得到38.6W电功率输出,整机效率11%。其成功研制可为我国未来空间探测用电源的研制奠定基础。     

中学化学实验室气体环境的实测研究

对中学化学学生实验活动中产生的气体污染物进行测试,得到不同通风条件下化学实验室内部空气污染物的数据。结果表明,中学化学学生分组实验产生的主要气体污染物有苯、甲苯、甲醛、氨气等,实验过程中如不采取任何通风措施,实验室气体污染物的浓度短时间内会急剧升高,所以采取有效措施对实验室内部空气污染物进行消除是非常必要的。目前中学化学实验室配备的通风设备以桌面排风设备为主,相比于自然通风的环境,学生实验时开启桌面排风设备,能够有效降低实验产生的气体污染物浓度。     

综合化学实验:方钠石型2-甲基咪唑锌的合成、表征与气体吸附*

以Zn(NO3)2·6H2O与2-甲基咪唑(2-Hmim)为起始原料,在室温下甲醇溶剂中,通过快速搅拌法方便地合成了著名的方钠石型2-甲基咪唑锌(MAF-4)MOF化合物。通过粉末X射线衍射确认了该化合物的结构,并进行了热重、红外以及系列气体吸附等温线的测试实验。该实验涵盖了合成、单晶结构和拓扑分析、稳定性和官能团分析、多孔材料吸附和分离性能分析等多种技能,总时长2 d,值得纳入综合性化学实验教学课堂。     

反应条件对铜催化CO2电还原的影响

工业规模的化石能源消耗导致大气中二氧化碳含量不断增加,CO₂转化利用成为人们日益关注的热点问题. 金属铜因其成本低廉、储量丰富,并且具有独特的CO₂亲和力能够生成多碳化合物,是目前CO₂电还原中研究最为广泛深入的电极材料. 由于阴、阳离子的特征吸附对Cu电极性能有显著影响,并且不同反应体系中对Cu电极上CO₂吸附、活化影响也有所不同,因此导致金属Cu电极上报道的电催化活性、产物种类与选择性等都非常宽泛. 基于此,有必要系统地研究各种反应条件对金属Cu电极电催化CO₂还原性能的影响. 作者选择了平均粒径为600 nm的商品化金属Cu颗粒作为电还原CO₂的催化剂,研究了不同反应条件包括各种常用电解质溶液、KHCO₃的浓度以及H型电解池和流动池. 实验结果表明,浓度为0.5 mol·L ^-1的KHCO₃作为电解质溶液具有较好催化活性和较高的产物分电流密度,流动池可以进一步提高主要产物甲酸盐和CO的分电流密度. 本研究工作从反应条件的角度对CO₂还原的电催化转化进行了系统研究,有助于理解电解液和反应器等因素对CO₂电还原反应过程的影响规律.     

柔性PDA薄膜阵列用于双模光学检测VOC标志物气体

本研究以亲油性的双面胶作为基底,利用滴涂二乙炔单体结合紫外光聚合来制备均匀的聚二乙炔(PDA)薄膜,通过荧光和颜色两种信号变化模式(即"双模光学检测")研究了PDA薄膜对VOC气体的响应性,发现制备的PDA薄膜在2 min内就可以实现明显的荧光和颜色变化,有效解决了目前PDA薄膜在VOC气体检测方面存在响应速度慢、薄膜均一性差等问题.此外,为解决单一PDA薄膜的交叉响应性问题,本研究制备了四种不同的基于双面胶基底的PDA薄膜,并将制备的4种PDA薄膜集成到一片PDMS薄膜基底上来构建柔性的传感阵列,利用阵列的颜色变化结合模式识别技术,实现了对8种VOC气体的快速、灵敏区分.进一步将制备的PDA薄膜阵列用于健康人、模拟糖尿病及肾病患者呼出气体中VOC标志物的辨别和分析研究,发现可以将三类人的呼出气体清晰地区分,说明了该阵列在呼气疾病诊断中的应用前景.与目前报道的PDA薄膜阵列相比,本研究中基于双面胶基底的PDA薄膜阵列具有气体响应速度快、灵敏性高、柔韧性好、制备工艺简单、成本低、易于大规模制备等优点,有望用于实VOC气体检测研究中.     

薄膜基荧光传感检测的研究进展

薄膜基荧光传感器是继离子迁移谱之后,业界公认的一种最具发展潜力的微痕量物质探测技术.由于其具有灵敏性、便携性、实时检测、响应速度快、易于制造、不污染待测体系等优点,在食品检测、环境监测、质量控制和生物医学分析等领域引起了广泛的关注和研究.本文主要综述了近年来薄膜基荧光传感在挥发性气体检测、有毒化学品检测、爆炸物检测、溶液相离子检测以及生物监测等领域的研究进展,并提出了薄膜基荧光传感所面临的挑战与未来的发展方向.     

牛奶中碳、氮、氢和氧稳定同位素比的测定及其在产地溯源分析中的应用

应用元素分析-同位素质谱仪(EA-IRMS)和多用途气体制备-连续流稳定同位素质谱仪(GasBench-IRMS)分别测定了来自国内外7个不同国家(澳大利亚、新西兰、西班牙、德国、奥地利、意大利和中国)的83件牛奶样品中碳、氮、氢、氧的稳定同位素比值(δ13 C、δ15 N、δ2 H和δ18 O)。对所测得的数据用SPSS 20.0软件分别进行了方差分析、聚类分析以及牛奶产地的判别分析。从所得结果可见,上述4项稳定同位素比值中的每一项都可获得相关牛奶样品产地来源的若干信息,但还不足以作为相关牛奶样品的溯源地判别的充分依据。而将测试结果进行组合后,对δ13 C、δ15 N和δ2 H三项指标组合交叉检验整体判别正确率达到84.3%,据此采用3项组合指标对牛奶产地进行判别分析,并在此项组合指标的基础上建立了产自7个国家的牛奶的判别模型。对自来这7个不同国家的牛奶盲样进行判别时,可将所测得样品中上述3项稳定同位素的δ值代入所建立的模型中,并比较各模型所得的Y值的大小,其中Y值最大的,即归属于此模型所代表的国家。