激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在低碳钢铁冶金行业的应用

激光诱导击穿光谱技术(Laser induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)是一种基于激光等离子体的发射光谱技术，具有样品制备简单，分析迅速，多元素同时分析，现场在线和远程分析等独特优势，已在钢铁冶金领域取得了越来越广泛的应用与发展。综述了近年来LIBS技术在钢铁冶金领域的应用研究进展，从冶金生产的全流程进行介绍，包括矿石、熔融钢水/铁水、钢铁产品及炉渣和废气分析。同时，还总结了LIBS技术在钢铁冶金领域应用的优点和缺点，并对该技术的应用前景及未来发展方向进行展望。     

激光诱导击穿光谱:从实验平台到现场仪器

激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)技术利用激光实现对分析样品的快速原位剥蚀和光谱激发,是一种具有广阔应用前景的分析手段,尤其是在现场、原位分析中优势明显,快速原位的分析特点符合未来分析仪器的发展方向.近年来基于该技术开展各类仪器研发的相关工作,引起广大研究者的极大关注.本文综述了激光诱导击穿光谱仪器中关键部件的组成及发展,从便携式、手持式及远程系统三个方面综述了各类现场应用仪器的研发进展,并对未来发展方向进行了展望.     

超积累植物李氏禾叶细胞干粉对Cr(VI)的吸附特性研究

借助拟合吸附动力学和等温热力学方程, 研究了湿生超积累植物李氏禾叶细胞干粉对Cr(VI)的吸附性能. 考察了pH值、吸附时间等多种因素对吸附性能的影响; 利用扫描电镜(SEM), X射线能谱(EDS)对李氏禾干粉表面形貌及元素分布进行了表征. 结果表明, 该吸附是单分子吸附的伪二级动力学过程, 吸附过程包含两个步骤: Cr(VI)离子通过静电作用富集在干粉材料表面, 随后干粉表面存在的功能配位官能团会与Cr(VI)发生化学作用. 结合红外光谱图发现对铬起吸附作用的主要是含O, N功能原子的配位官能团, 并且不同功能原子与Cr(VI)的作用方式不同.     

不同水环境对纳米银颗粒聚集体粒径大小及界面电势的影响

研究了不同水环境对无稳定剂与PVP为稳定剂的纳米银颗粒的物化性能的影响。结果表明:随着电解质浓度的增加,纳米银颗粒的粒径与界面电势逐步增大;二价阳离子比一价阳离子更能有效地使纳米银粒径与界面电势增加;稳定剂PVP,腐植酸及其他天然有机物能够增加纳米银溶胶的稳定性;在天然水体中,纳米银在海水中的粒径颗粒与界面电势比湖水中更大。     

超积累植物李氏禾叶细胞干粉对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

借助拟合吸附动力学和等温热力学方程,研究了湿生超积累植物李氏禾叶细胞干粉对Cr(VI)的吸附性能.考察了pH值、吸附时间等多种因素对吸附性能的影响;利用扫捕电镜(SEM),X射线能谱(EDS)对李氏禾干粉表面形貌及元素分布进行了表征,结果表明,该吸附是单分子吸附的伪二级动力学过程,吸附过程包含两个步骤:Cr(VI)离子通过静电作用富集在十粉材料表面,随后干粉表面存在的功能配位官能团会与Cr(VI)发生化学作用.结合红外光谱图发现对铬起吸附作用的主要是含O,N功能原子的配位官能团,并且不同功能原子与Cr(VI)的作用方式不同.     

超积累植物富集机制研究方法进展

按照重金属由土壤到根经茎,最后转移至叶细胞的运输流程,概述了超积累植物对重金属离子的富集机制,详细描述了各步骤中重金属离子含量和形态分析方法,重点分析了微质子激发X荧光、扩展X-射线吸收精细结构(extended X-ray absorption fine structure,EXAFS)、X-射线吸收近边缘结构等分析手段在植物不同部位重金属离子含量和形态分析中的应用。     

便携式远程激光诱导击穿光谱系统及其定量分析性能

因高温、辐射等极端环境限制，核领域亟需具备在线快速检测特性的分析仪器。基于小型风冷脉冲激光器与小型光纤光谱仪实现了远程激光诱导击穿光谱技术（LIBS）装置的小型化，对该便携式远程LIBS系统的定量分析性能进行了研究，实现了5 m外样品的元素遥测。在单脉冲激光能量100 mJ，脉冲延时1.0 μs的分析条件下，实现了白水晶、陶瓷及铝合金样品中Mn、Si、Al、Na、Ba、Ca及Cr元素的激发，验证了LIBS技术对材料组分和物料成分的远程探测能力，对铝合金样品的定量分析结果显示，该远程遥测系统对铝合金样品定量测量结果的最大相对平均偏差为12%，具备执行核领域快速分析场景下的半定量检测能力。     

高分辨激光诱导击穿光谱技术用于碳质页岩光谱特征分析

碳质页岩是一种重要的非常规油气源岩,包含丰富的页岩气储存信息。在地质油气勘探领域,识别物性相近的碳质页岩是地质学的难题之一。为快速准确判别碳质页岩特性,本研究利用激光诱导击穿光谱( LIBS)技术对碳质页岩的光谱进行特征分析。以1064 nm纳秒脉冲激光作为激发光源,采用高分辨中阶梯光栅光谱仪配合ICCD搭建高分辨光学系统,利用LIBS装置分析四川盆地某井2396~3428 m不同深度处的5个典型碳质页岩样品,共获取碳质页岩中主量元素Si,Al,Fe,Ca,Mg,K和微量元素Cu,Cr,Ni,Sr,Mn,Ti,Rb等22种元素的350条发射谱线。基于高分辨LIBS系统采集的丰富谱线信息,采用主成分分析( PCA)法提取光谱贡献率最大的主成分得分二维图,识别不同类别碳质页岩样品,实现定性分析。结果表明,高分辨LIBS实验装置不仅可用于碳质页岩主量元素Si,Al,Fe,Ca,Mg,K等谱线分析,同时对微量元素如Ni,Cr,Mn,Sr等也具有很好的灵敏性。此外,LIBS技术与主成分分析( PCA)法结合可以更好地用于碳质页岩定性分析领域,提供科学的碳质页岩岩性判断数据和快速的分类手段,为页岩气开采和评估提供强有力的工具。     

二亚乙基三胺五乙酸修饰的固体汞合金电极测定铬(Ⅵ)和无机态铬(Ⅲ)

介绍了一种基于Cr(Ⅲ)-二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)-NO3-体系的催化作用测定溶液中铬(Ⅵ)和无机态铬(Ⅲ)的方法.制作了银汞合金电极,并在其表面通过自组装修饰上DTPA.在含有0.1mol/L HAc-NaAc (pH=5.5)缓冲液和0.25mol/L KNO3溶液中,当电极电位在-0.80--1.40V间进行阴极化扫描时,溶液中Cr6 在电极表面被还原成为Cr3 并与电极表面上的DTPA络合,同时溶液中无机态铬(Ⅲ)也与DFPA络合,于-1.24V左右形成灵敏的还原峰.通过改变扫描前富集方式,分别实现铬(Ⅵ)和无机态铬(Ⅲ)的测定.铬(Ⅵ)和无机态铬(Ⅲ)的线性范围分别为:5.0×10-9～5.0×10-6mol/L和1.0×10-8～5.0× 10-6mol/L,检测限为1.6×10-10mol/L和5.1×10-9mol/L.对溶液进行11次平行测定相对标准偏差为4.3%.该法用于实际水样测定,Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的标准加入回收率为98.5%～105.0%.     

蛋白质修饰的纳米银在海水中的物理化学特性

对蛋白质修饰的纳米银(SNP)在海水环境中的物理化学特性进行研究;考察了海水对纳米银的粒径、聚集动力学、Zeta电势和溶解度的影响,采用紫外-可见分光光度计、动态光散射仪、透射电镜等测定纳米银在海水中的结构稳定性;结果表明,纳米银颗粒表面的负电荷被海水中含有的高浓度阳离子中和,从而使纳米银颗粒间的静电斥力减弱,在海水中的聚集现象明显;同时受海水环境影响纳米银的Zeta电势降低;并且在海水中存在的高浓度氯离子及天然有机物的作用下,纳米银在海水中的溶解度比在去离子水中的溶解度小。