分光光度计波长校准用低压汞灯的研制

基于辉光放电原理,采用小功率点光源及高频开关电源设计分光光度计波长校准用WSHg-B型低压汞灯,并提出汞灯辐射光谱波长不确定度的分析方法。实验结果表明,WSHg-B型低压汞灯在200～700nm波长范围内,具有分布均匀的线光谱,相对强度稳定,适用于各类通用紫外可见分光光度计的波长校准,还可用于分辨率及光谱带宽的测试。     

锑磷钼蓝光度法测定轴承钢中的磷含量及测定结果的不确定度评定

介绍采用UV - 2000型分光光度计测定轴承钢中磷含量的方法,对实验条件的选择、干扰元素的消除、异常现象的处理等进行了研究.对分析结果的不确定度进行了评定,当磷含量为0.0113％时,扩展不确定度为0.001 8％,k=2.     

电化学便携式甲醛分析仪测量结果不确定度的研究

采用电化学传感器法便携式甲醛分析仪(PPM htV-M)测定空气中甲醛的含量,对测量结果的不确定度影响因素进行了相关分析,并对测量结果的不确定度进行了评定。结果发现,PPM htV-M型甲醛分析仪测定空气中甲醛的重复测量的标准偏差为0.027 49 mg/m~3,相对标准偏差为1.9%,满足公共场所卫生检验标准中小于5%规定。通过对PPM htV-M型甲醛分析仪的合成标准不确定度的评价发现,该仪器测量结果的扩展不确定度约为0.07 mg/m~3,仪器本身的示值误差和重复性测试引入的不确定度对测量结果的影响较大。     

一体化湿度校准装置的研制

介绍一体化湿度校准装置的原理、实现方法和性能特点。根据分流法原理研制湿度发生单元,根据露点法原理研制湿度控制单元,通过软硬件系统实现闭环控制,组成一体化的湿度校准装置。对其测量不确定度进行了评定,在露点–50~20℃范围内,扩展不确定度U=0.3℃(k=2);在露点–70~–50℃范围内,扩展不确定度U=0.5℃(k=2)。该装置具有自动化程度高、量值准确可靠、平衡时间短、便于移动或携带等特点,能够扩展分流法湿度发生器的应用领域。     

多接收电感耦合等离子体质谱在单个铀颗粒物分析中的应用研究

为准确地获取单个铀颗粒物中具有核保障监督和核取证意义的铀同位素组成信息和~(230)Th/~(234)U比值,本研究基于多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS),建立了不同粒径铀颗粒物中铀同位素比值的测量方法和不经化学分离纯化流程的~(230)Th/~(234)U分析技术。在评估铀钍本底的基础上,采用外标法校正同位素的质量分馏效应,进样0.40 ng/g的天然铀工作溶液跳峰测量离子计数器检测效率,使用已知铀钍比例的标样校正铀钍响应差异,完成分析方法的不确定度评估。结果表明,化学处理过程引入的~(238)U和~(232)Th分别小于8×10~(-5)ng和1.5×10~(-3)ng,MC-ICP-MS对粒径0.5~5.0μm铀颗粒物中~(235)U/~(238)U测量的相对扩展不确定度3.6%(k=2),主要来自本底扣除引入的不确定度和B类不确定度;对粒径5μm铀颗粒物中~(235)U/~(238)U测量的相对扩展不确定度0.2%(k=2),主要来自法拉第杯检测器对弱信号测量的不确定度;对更大粒径铀颗粒物中~(234)U/~(235)U和~(236)U/~(235)U测量的相对扩展不确定度分别小于3.5%和3.8%(k=2),主要来自B类不确定度。不经铀钍分离纯化流程,MC-ICP-MS可测得粒径几十微米铀颗粒物中~(230)Th/~(234)U比值信息,并诊断浓缩铀颗粒物生产年龄。     

分光光度法测定空气中甲醛不确定度评定

采用分光光度法测定空气中甲醛,对测定结果的不确定度进行评定。采用酚试剂分光光度法测定空气中甲醛,分析测定过程中的各项不确定度来源,包括样品采集、标准工作溶液配制、标准工作曲线拟合、测定仪器以及重复测定等引入的不确定度,计算合成不确定度,最后获得相对扩展不确定度。当空气中甲醛质量浓度为0.0244~0.2218 mg/m^3时,测定结果在95%置信区间时的相对扩展不确定度为0.1172(k=2)。不确定度主要来源于A类不确定度和系列标准工作溶液制备、标准工作曲线拟合、水中甲醛溶液标准物质的稀释引入的不确定度。     

波长色散X射线荧光光谱仪的检定

介绍波长色散X射线荧光光谱仪的检定方法。以ZSX PrimusⅡ型波长色散X射线荧光光谱仪为实例,对仪器性能测试和计量检定流程进行了详细说明。波长色散X射线荧光光谱仪的总不确定度分别由精密度测量不确定度,稳定性测量不确定度,X射线计数率测量不确定度,检测器能量分辨率不确定度,仪器计数线性的不确定度组成。对仪器的各不确定度分量进行评定。在置信水平95%,扩展因子为k=2的条件下,计算得此波长色散X射线荧光光谱仪的标准扩展不确定度为1.45 kcps。该方法为检定该类仪器和计量标准的考核提供了参考。     

电喷雾质谱法测定牛血清白蛋白相对分子质量及测定结果的不确定度评估

对直接流动注射电喷雾质谱法和LC-MS联用电喷雾质谱法测定牛血清白蛋白相对分子质量的测定结果进行比对,并评估了测定结果的不确定度。直接流动注射法和LC-MS联用法测定牛血清白蛋白相对分子质量的扩展不确定度分别为20.8和12.0,LC-MS联用电喷雾质谱法具有较小的A类不确定度并且测定结果的中心值与理论值更为接近。两种方法均可以用于相对分子质量在10000~80000蛋白质的相对分子质量的测定。     

等离子体发射检测器在检测高纯氦气中微量氖气的应用

采用等离子发射检测器(PED)和氦离子放电检测器(DID)对重量法制备的氦气中微量氖气进行了检测,对比了微量氖气在两种检测器上的灵敏度和重复性。结果显示,PED对氖气的检测灵敏度较高,氖气含量在0.03~0.3μmol/mol范围与响应值呈良好的线性关系,r2=1.000,检测限小于1 nmol/mol,测定结果的相对偏差小于2%(n=6)。利用大气压离子质谱仪对检测限测试结果进行了验证。采用等离子发射检测器检测氦气中微量氖气的方法,可以降低微量氖气标准物质的定值不确定度,为研制高准确度微量氖气标准物质奠定基础。     

氮中磷化氢气体标准物质的制备

用称量法配制磷化氢气体标准物质,以配制值作为标准值,研制出浓度为10~4 000μmol/mol的氮中磷化氢气体标准物质,其量值相对扩展不确定度U_(rel)=2%(k=2),其均匀性满足FF_α,稳定性满足|b_1|t_(0.95,n-2)·s(b_1)。试验测试和应用结果表明,该标准物质量值准确可靠,均匀性、稳定性和不确定度符合项目任务书的要求,可用于磷化氢气体报警器的检定、校准以及环境监测和化工企业等领域的质量控制、方法确认。     

抗生素效价测定仪校准用光谱中性滤光片的研制

根据浊度法抗生素效价测定仪吸光度的有效测量范围和液体培养基培养过程中吸光度逐渐降低的特点,选用中性灰色玻璃研制了吸光度标称值分别为0.3,0.5,0.7,1.0的光谱中性滤光片组标准物质。用紫外可见近红外分光光度计对研制的标准物质的均匀性、正反面和稳定性进行测试,吸光度均匀性最大值为0.002 0,吸光度正反面最大差值为0.000 4,吸光度稳定性最大值为0.002 5,符合二级标准物质要求,经评定标准物质吸光度的相对扩展不确定度为1%(k=2)。将该标准物质的定值结果与上一级计量标准中国计量科学研究院的校准结果进行比对验证,结果表明研制的标准物质定值准确,可用于抗生素效价测定仪吸光度准确性和溯源性校准。     

离子色谱法测定生活饮用水中的F~–,Cl~–,SO_4~(2–)和NO_3~–

建立了电导检测–离子色谱法同时测定生活饮用水中F–,Cl–,SO42–,NO3–的方法。选择30 mmol/L Na OH溶液为淋洗液,流量为1.40 m L/min,检测器电流为106 m A。F–的线性范围为0.15~2.0 mg/L,Cl–,SO42–,NO3–的线性范围为3.00~40.0 mg/L,4种离子的线性相关系数均大于0.999 5。F–,Cl–,SO42–,NO3–的方法检出限分别为0.02,0.13,0.14,0.02 mg/L,加标回收率在95.2%~103.0%之间。对环境标准204715进行了平行测试,各阴离子测定值均在标准值的不确定度范围内,测定结果的相对标准偏差小于2%(n=6)。该方法灵敏、准确、快速,可用于生活饮用水中F–,Cl–,SO42–,NO3–的同时测定。     

氧清除剂用于增强吸热型碳氢燃料热氧化安定性

热氧化安定性是吸热型碳氢燃料贮存和使用过程中评价燃料品质的重要性质之一,反映了喷气燃料在260℃以下组分受溶解氧影响的程度和燃料氧化反应进行的深度。为评价氧清除剂,选用一种实验室自制的吸热型燃料,运用加速氧化法,配合滴定、红外光谱、粒度分布和JFTOT等测试方法对燃料的基础物性和热氧化安定性进行评估,比较了三苯基膦(TPP)、二环己基苯基膦(DCP)和1,2,5-三甲基吡咯(TMP)三种氧清除剂对吸热型碳氢燃料自氧化过程的影响,并确定了测试范围内的最佳添加量。结果显示,三种氧清除剂的添加对燃料的组成和基础物性无明显影响;燃料中的溶解氧浓度随添加量增加不断下降,最大可降低溶氧浓度31.95 mg/m~3;加速氧化后,样品的过氧化值和酸值均不同程度下降;胶团粒径分布趋向于更小粒径方向; JFTOT测试结果均满足国标规定。总体上,氧清除剂的添加均能有效提升燃料的热氧化安定性,三者的最优添加量均为质量分数1.5×10~(-5),作用效果优劣顺序为TMPTPP≈DCP。     

三氟丙炔基类液晶的合成及性能

合成了16个三氟丙炔为端基的液晶化合物,以苯甲醛衍生物与1,1,1-三氯三氟乙烷的有机锌试剂进行加成脱水成烯,再通过Suzuki偶联反应后脱去HCl制得目标产物,总产率67%,气相色谱(GC)纯度99.5%,通过红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)和质谱(MS)确定其结构。利用DSC和POM对该类化合物的热性能进行了测试,结果表明,联苯类的化合物不具有液晶相,而三联苯类的化合物具有近晶A相,且熔点随烷基链碳原子的增加呈下降趋势。物理性能测试结果表明,该类化合物的Δε值为12.61~21.94,末端三氟甲基基团和侧氟的引入可以有效的增加Δε值;Δn值0.19~0.29,随分子内苯环数目的增加而变大;γ1值为49.9~468.0 m Pa·s,随分子内苯环数量的增加而增加。化合物4n具有高Δε(19.2)、高ε_⊥(10.3)及低Δε/ε_⊥(1.9)。通过模拟计算讨论了炔键位置对此类液晶材料性质的影响。该类化合物在调节混合液晶介电各向异性和双折射率方面有很好的应用价值,同时通过分子结构的改进也可以很好地应用于FFS(fringe-field switching)显示模式。     

Ti0.17Zr0.08V0.34Nb0.01Cr0.1Ni0.3氢化物电极合金微观结构及电化学性能研究

采用XRD、FESEM-EDS、ICP及EIS等方法研究了Ti_0.17Zr_0.08V_0.34Nb_0.01Cr_0.1Ni_0.3氢化物电极合金微观结构和电化学性能。X射线衍射分析表明：该合金由体心立方结构(bcc)的V基固溶体主相和少量六方结构的C14型Laves相组成；FESEM及EDS分析表明：V基固溶体主相形成树枝晶，C14型Laves相呈网格状围绕着树枝晶的晶界，元素在两相中的分布呈现镜像关系。电化学性能测试结果表明：该合金的氢化物电极在303~343 K较宽的温度区间内，表现出较高的电化学容量，在303 K和343 K时，电化学容量分别为337.0 mAh·g^-1和327.9 mAh·g^-1。在303 K循环100周后，容量为282.7 mAh·g^-1。ICP分析结果表明，氢化物电极在充放电循环过程中，V及Zr元素向KOH电解质中的溶出较为严重。EIS研究表明，金属氢化物电极表面电化学反应的电荷转移电阻(R_T)随循环次数的增加而增加，相应的交换电流密度则随循环次数的增加而降低。氢化物电极循环过程中RT的增大以及V和Zr元素的溶解，可能是导致电极容量衰减的主要原因。     

Cu(In,Ga)Se_2薄膜组成表面分析准确测量国际关键比对

中国计量科学研究院参加了国际关键比对K129,采用X射线光电子能谱仪(XPS)建立了测量薄膜太阳能电池材料铜铟镓硒(CIGS)薄膜组成和深度成分分布的有效方法。采用合适的条件,对CIGS薄膜进行深度剖析,提出并完善了一套XPS深度剖析数据处理方法(全计数法和相对灵敏度因子法),对薄膜组成进行了准确测量。结果表明,该方法的测量重复性良好,5次测量的相对标准偏差(RSD)均小于2%,测量扩展不确定度优于4%,与其他国家计量院的结果取得等效一致。对比研究了不同灵敏度因子来源(由参考样品获得、仪器数据库的3种来源)对CIGS薄膜组成测量结果的影响,结果表明,仪器厂商数据库自修正的灵敏度因子最接近于参考样品,可较好地对CIGS薄膜进行原子含量测量。该方法可推广用于表面分析设备深度剖析薄膜样品时定量计算薄膜成分,提高测量薄膜成分的准确度,为薄膜太阳能电池材料研发和产业化提供参考依据。     

激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱法 测定含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu比值

为高精度、准确地获取含钚颗粒物中具有核保障监督意义和核取证价值的钚同位素比值,建立了激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)测定含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu的分析方法.采用检漏、安装排风罩和擦拭剥蚀池内壁等方式有效降低激光剥蚀产物沾污实验室和危及人身安全的潜在风险.联用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)与激光剥蚀-多接收器等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)研究了激光剥蚀玻璃基体标样产生气溶胶的分布特性,结果表明,剥蚀产物的主要粒径是40~500 nm,应尽量采用水平管道连接激光剥蚀进样系统与MC-ICP-MS,含钚颗粒物分析后剥蚀池持续吹扫时间应大于15 min.采用外标归一化法离线校正质量分馏效应和离子计数器检测效率,建立了含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu的LA-MC-ICP-MS分析方法,固定束斑直径30μm、脉冲重复率5 Hz、剥蚀时间5 s,调节能量密度使含钚颗粒物模拟样品中239 Pu的信号强度分别达2×104 cps和2×105 cps,本方法对240 Pu/239 Pu测量的相对实验标准不确定度小于1.4%(n=6),测量结果与参考值的相对偏差小于4.7%,仪器调试时间和单个样品测量时间分别为9.0和0.5 h.含钚颗粒物模拟样品分析结果表明,本方法精度高、结果准确、分析速度快,可满足核保障监督、禁产核查和核取证中含钚颗粒物直接分析的需求.     

鱼肉样品中的手性多氯联苯对映体的分离测定研究

该文建立了鱼肉样品中7种手性多氯联苯(PCB 45,PCB 91,PCB 95,PCB132,PCB 136,PCB 149和PCB 174)对映体的分离测定方法。样品经快速溶剂萃取技术萃取后,浓缩液经过凝胶渗透色谱除脂及大分子物质后再依次通过酸性硅胶柱、复合硅胶柱净化和碱性氧化铝柱分离得到PCBs组分。在气相色谱-质谱(GC-EI/MS)上对比研究了Bate Dex-325,CP-Chirasil,BGB-172SE,Chirasil-Dex和Cyclosil-B手性色谱柱的拆分效果,发现7种手性PCBs在Cyclosil-B毛细管柱上的分离效果最好,其分离度为0.8~2.3,可以实现基线分离。在优化色谱条件下,7种手性PCBs在10~200μg·L-1浓度范围内线性良好,相关系数为0.998~1.000,方法检出限(S/N=3)为0.4~5.0 ng·g-1。在高、低2个加标水平下,7种手性PCBs的回收率为89.2%~114%,相对标准偏差为0.3%~2.1%,表明方法灵敏度高、回收率好、准确度高。采集广东电子垃圾拆解污染区鱼类样品验证方法的适用性,结果显示鱼肉样品中均检出7种手性PCBs,3种鱼肉样品中7种手性PCBs的总浓度为386.7~602.8 ng·g-1。对3种鱼肉组织中7种手性PCBs的EF值进行测定,发现PCB 45,PCB 91,PCB 95,PCB 132,PCB 136和PCB 174的EF值与标准品具有显著差异,表明这些手性PCBs在鱼类体内可能具有对映体选择性富集和代谢作用,此外PCB 45,PCB 91,PCB 95,PCB 132和PCB136在3种鱼肉组织中的分布特征相似,而PCB174的EF值在乌鳢体内大于标准品,而在鲮鱼、鲫鱼体内却小于标准品,表明PCB174在乌鳢和鲮鱼、鲫鱼体内的选择性代谢过程可能相反。     

纳米异质结光催化剂制氢研究进展

随着世界经济的迅猛发展,人们生活水平飞速提高的同时,能源短缺和环境污染成为当前人类可持续发展过程中的两大严峻问题.氢作为一种能源载体,能量密度高,可储可运,且燃烧后唯一产物是水,不污染环境,被认为是今后理想的无污染可再生替代能源.20世纪60年代末,日本学者Fujishima和Honda发现光照n-型半导体TiO2电极可导致水分解,使人们认识到了利用半导体光催化分解水制氢可直接将太阳能转化为氢能的可行性,利用半导体光催化分解水制氢逐渐成为能源领域的研究热点之一.然而,单相光催化材料的光生电子和空穴复合仍然严重,光催化制氢效率低,无法满足实际生产需要;另外,单相光催化材料不能同时具备较窄的禁带、较负的导带和较正的价带.近年来,国内外学者在新型光催化材料的探索、合成和改性以及光催化理论等领域开展了大量研究工作.不断有不同种类的半导体材料被研究和发展为光催化分解水制氢催化材料.例如,具有可见光催化活性的阴、阳离子掺杂TiO2,具有可见光下光解纯水能力的In0.9Ni0.1TaO4,在256 nm紫外光辐照下量子效率达到56%的镧掺杂NaTaO3,CdS以及(AgIn)xZn2(1-x)S2等.在现有的光催化材料中,单相光催化材料可以通过掺杂、形貌控制合成、晶面控制合成、染料敏化和表面修饰等提高其光催化活性.复合型光催化材料则能通过组合不同电子结构的半导体材料并调控其光生载流子迁移获得优异的光催化制氢性能,大幅拓展了光催化制氢材料的研究范围和提升了光催化制氢性能.构建异质结能够有效提高光生电子-空穴分离效率,促使更多的光生电子参与光催化制氢反应,提高其氧化还原能力,从而提高其光催化制氢效率.在I-型纳米异质结中,半导体A的价带高于半导体B,而导带则是前者高于后者,光照时,光生电子-空穴对的迁移速率是不同的,延长了光生电子的寿命,从而提高了材料的光催化活性.但是在I-型异质结中,电子和空穴都集中在B半导体上,这样光生电子-空穴对的复合几率仍然很高.II-型异质结中电子和空穴的富集处各不相同,因此使用范围也更广泛一些.光辐照激发时,光生电子从半导体B的导带迁移到半导体A的导带上,而空穴则从半导体A的价带向半导体B的价带上转移,从而形成了载流子的空间隔离,有效抑制其复合.但是,在这个类型的异质结中,光生电子转移到了相对位置较低的导带,而空穴则转移到相对位置较高的价带,这样就降低了光生电子的还原能力和空穴的氧化能力.pn型异质结中,在两种半导体相互接触时,由于电子-空穴对的扩散作用,两种半导体的能带发生漂移,其中p型上移,n型下移.而且在两种半导体异质结的界面处会产生空间电荷层,在这个电荷层的作用下,在异质结界面上形成内建电场.在合适波长的光源辐照的条件下,两种半导体同时被激发,光生电子在内建电场的作用下,从p型半导体快速迁移到n型半导体上,而n型半导体中留在价带上的空穴则快速迁移到p型半导体上,这样光生电子-空穴对就得到了有效的分离.在以Z型载流子迁移为主导的异质结构材料中摈弃了中间媒介,通过控制界面的载流子迁移使低能量的光生电子与空穴直接复合保留高能量的光生电子-空穴,从而提高了材料的光催化效率.本文介绍了纳米异质结光催化剂在设计合成方面的研究进展,总结了几种纳米异质结(I-型、II-型、pn-型及Z-型)的光催化原理及其在制取氢气方面的研究进展,并展望了研究发展方向.期望本文能够加深研究者对该领域的理解,为今后高效光催化材料的设计提供帮助和指导.     

原位制备具有增强光催化活性的S型Bi2Se3/g-C3N4光催化剂

光催化氧化是一种应用前景良好的环境治理技术.与絮凝、物理吸附和化学氧化等常见的方法相比,光催化氧化具有环境友好、氧化完全、方便和廉价等优势.特别是可见光光催化氧化,可利用太阳能中占比最高的可见光,在应用中更具优势.因而,探索可见光响应性能优异的光催化剂一直是光催化氧化领域的一个重要研究内容.硒化铋(Bi₂Se₃)是一种带隙(带隙宽度在0.3~1.3 e V)非常窄的半导体,能吸收全部波长范围的可见光和近红外光.此外,Bi₂Se₃还具有独特的金属表面态,其表面具有良好的导电性.这些特性使其在可见光光催化氧化领域具有很大的应用潜力.然而,由于Bi₂Se₃价带位置高,氧化能力很弱,其价带上的空穴在光催化反应中难以被消耗,导致空穴大量累积,并迅速与光生电子复合,大幅降低了Bi₂Se₃的光催化性能.因此,一直以来,Bi₂Se₃很少被用于光催化反应.如何充分利用Bi₂Se₃的光响应优势,制备出性能优异的光催化剂,仍是具有挑战性和吸引力的研究方向.本文采用预先制备的Bi2O3/g-C₃N₄复合物作为前驱体,通过原位转化的方法,将前驱体置于热的Se蒸汽中,使前驱体上的Bi2O3与Se蒸汽反应,完全转化为Bi₂Se₃纳米颗粒,从而制得Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合光催化剂(Bi₂Se₃含量约为4 wt%).透射电镜结果表明,所形成的Bi₂Se₃纳米颗粒较均匀地分布在g-C₃N₄表面.表面功函数分析发现,Bi₂Se₃与g-C₃N₄结合后,它们的费米能级分别由原来的-0.55和-0.18 e V变为平衡时的-0.22 e V,可形成指向g-C₃N₄的内建电场,有利于形成梯型(S型)异质结.在此基础上,能级位移、荧光分析、结构计算和反应自由基测试等结果表明,Bi₂Se₃和g-C₃N₄之间形成了S型异质结.在可见光光催化降解苯酚的实验中,所制备的Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合物的光催化活性明显优于单一的Bi₂Se₃和g-C₃N₄.结合比表面、孔结构、光吸收和荧光等对比分析,认为Bi₂Se₃/g-C₃N₄的这种S型异质结构在其光催化活性增强中起到了关键作用.在光照条件下,其g-C₃N₄导带中光生电子向Bi₂Se₃的价带迁移,并与光生空穴复合,从而使Bi₂Se₃导带上可保留更多的高活性光生电子参与光催化反应,由此Bi₂Se₃/g-C₃N₄的光催化活性增强.循环性能测试和光还原实验结果表明,所制备的Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合光催化剂具有良好的稳定性.本文工作为高可见光吸收的光催化剂制备和性能增强提供了新途径和新视野.