空气CH4浓度变化及其与CO的相关性

CH4是一种重要的温室气体,在空气中的含量仅次于CO2.化合物之间的相关性在化合物的浓度测量和估算等方面都有重要的意义.通过分辨率为1 cm-1的长开放光路傅里叶变换红外光谱仪测量采样路径内的北京西四环高速公路附近空气CH4和CO透过率光谱,进行非线性最小二乘光谱拟合,计算出待测组分浓度.北京秋季空气CH4浓度变化趋势几乎一样.白天的浓度变化趋势表明城市中人为活动对CH4的排放影响极大,尤其是机动车尾气的排放,而晚上浓度主要是近地面的积累.2005年9月4日到2005年9月10日的连续浓度变化表明北京秋季每天CH4和CO浓度变化趋势相同,它们的浓度变化具有一定的相关性.     

FTIR和Raman用于盐酸曲马多的结构分析

采用AVATAR 360型傅里叶变换红外光谱仪和RM-1000型激光共聚焦拉曼光谱仪测定盐酸曲马多的红外光谱和拉曼光谱。拉曼光谱和红外光谱中均显示出了盐酸曲马多的特征峰,都能够用于其结构鉴别。采用红外、拉曼光谱这两种方法互相印证,互相补充,可增强鉴定的准确性、可靠性。     

CO2置换CH4水合物实验研究进展

全面总结了目前CO2置换CH4水合物中CH4实验研究进展。首先从水合物结构角度出发讨论置换的可能性及置换效率;而后分别从热力学和动力学角度探讨置换反应机理;最后设计并优化了实验系统。作者认为探明置换内在机理是未来置换法开采水合物能源技术发展的关键。     

FTIR固定污染源VOCs在线监测系统

挥发性有机物(VOCs)造成了全球环境污染,给人们日常生活工作带来不利影响。对挥发性有机物进行高效准确监测成为我国大气环境治理的热点。与其他污染物气体相比,VOCs更易挥发并可以和其他污染物发生反应,其物理化学性质的复杂性对已有的检测方法提出了很高的要求。在众多的气体检测方法中,光谱检测技术以其方便快捷、检测准确等优点得到了广泛应用。傅里叶变换红外光谱(FTIR)作为光谱检测技术中重要的一员,不仅可以多通道快速检测,还可以分析上百种污染物种类并实时计算污染物浓度,解决了VOCs气体性质复杂带来的困扰。开展了固定污染源VOCs在线监测系统的研制,整套系统基于傅里叶变换红外光谱,干涉仪出射的红外干涉信号被10 m光程的气体池中的目标气体吸收后进行傅里叶变换,得到含有气体特征吸收峰的红外光谱;将红外光谱与标准谱库的数据进行对比分析即可实现对目标气体的种类鉴定和浓度测量。系统覆盖650～4 000 cm-1光谱范围,由于大多数VOCs在中红外指纹区具有相对独立的吸收峰,因此可实现对多种气体的分析检测。光谱分辨率为1 cm-1,浓度检测范围为1.6～319.47 mg·m-3(以苯为例)。系统对甲苯、丙酮、乙酸乙酯等十几种VOCs进行分析测试,得到不同气体的红外光谱图,与标准数据库吻合得很好,并且可以根据不同气体的吸收峰对其进行区分。为了得到气体的准确浓度,需要对仪器进行标定。为降低气体在气体池内腔和反射镜上的吸附并控制水蒸气含量,加入温控系统对气体池温度进行实时监测。实验中通入不同浓度的二甲苯标准气体,利用五点标定法得到分析浓度与标准浓度之间的关系,分析浓度的相对偏差小于0.06%。为验证系统在实际工作场景下的性能,选取某喷涂车间,对喷漆过程中溶剂和稀释剂挥发形成的VOCs污染进行一周的监测,得到苯、甲基乙基酮、异丙醇以及乙酸乙酯四种主要污染气体的浓度变化。设定浓度安全阈值为安全作业提供参考。从长时间测试数据分析,系统平均无故障时间(MTBF)长达1 000 h,可长时间稳定可靠地实时监测。     

CO和CO2气体红外光谱技术在火灾早期探测中的应用研究

通过对现有各种火灾探测方法进行归纳分析,提出以CO和CO2作为探测特征参量的傅里叶红外-光谱技术早期火灾探测新方法,并在此基础上建立了完善的早期火灾实验系统.通过大量真假火灾实验得出常见材料在火灾发生过程中产生气体浓度的变化特征:真实火灾产生出大量的CO和CO2,浓度变化非常有规律;假火灾只产生极少量的CO,且浓度变化杂乱无章.从浓度数据中提取出火灾发生的特征信息制定探测算法就可以有效地提高早期报警的分辨率,降低火灾探测的误报率.     

FTIR光谱高温气体浓度反演方法及残差结构分析

从理论和实验两方面分析了光谱线线宽随温度的变化规律.将HITRAN数据库中常温下的线强参数修正到了测量温度,进而得到合成校准光谱.将合成校准光谱和实验测得的光谱进行非线性最小二乘拟合,得到了不同温度下标准气体CO浓度.这种反演算法的浓度误差在常温下不超过5%,具有很高的精度,但随温度升高浓度误差逐渐增大.从残差光谱曲线...     

用FTIR研究聚酰胺树脂固化过程中官能团的变化

通过红外光谱分析对其反应过程中官能基的变化进行初步的探讨.红外光谱分析得出的结论为:环氧树脂的固化剂聚酰胺树脂,随着温度的升高,酰胺羰基C=O的伸缩振动及NH2的变角振动与C-N的伸缩振动发生耦合作用是引起1640-1657cm-1吸收峰强度显著变化的原因.聚合反应过程中,影响聚合物微观结构变化的因素很多,本文重点讨论温度的影响.     

MICRO－FTIR法研究人体大动脉硬化

本文用Ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ光谱法研究了人体大动脉硬化的不同阶段。结果表明，１７３５ｃｍ－１处代表脂类物质吸收的特征峰的强度随病情的不断恶化而增加。     

威灵仙及其伪品的FTIR法直接鉴定

采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法，借助OMNI采样器直接测定了中药材威灵仙及其伪品华东菝葜、山木通和毛柱铁线莲的红外光谱，结果发现正伪品的红餐光谱差别较大。因此FTIR法可以直接、快速、准确地对威灵仙与其伪品华东菝葜、山木通和毛柱铁线莲进行区别鉴定。     

FTIR在物质结构分析方面的研究进展

从三聚氰胺、"瘦肉精"、苏丹红、塑化剂、地沟油到如今的"皮革奶",动物源性食品安全问题层出不穷,动物养殖环节中非法添加物的使用、高风险物质的滥用问题日益突出,如何实现对未知添加物的筛查与确证面临严峻考验。红外光谱,与核磁共振谱、质谱、紫外光谱一样,是进行结构分析的有力工具。目前,在畜产品质量安全方面,应用傅里叶红外光谱(FTIR)对这些添加物进行分析的研究很少。本文总结了当前FTIR物质结构分析方面的应用,包括对已知化合物光谱特征、分子构象、稳定性、同系物、衍生物、反应产物等的分析,对大分子物质官能团的推断,对未知物分子结构式的确证和对复杂生物样品的组分分析或种类辨别,以期形成对动物养殖环节中非法添加物或高风险物质筛查的新思路,希望建立针对动物养殖环节中可能出现的有危害性的添加物的红外光谱库、官能团库,在此基础上形成未知添加物的综合解析与确认技术规程,对可能引起重大食品安全事故的添加物进行早期预警,从而防患于未然。     

基于第一性原理计算H_2S、CO_2、CH_4在Fe-MoS_2上的吸附性能

在高含硫气藏开发中,伴随着CH_4的采出,H_2S和CO_2也不可避免的被采出.这两种气体会产生管道腐蚀和气体中毒等诸多不利影响.为了解决这一现实需要,从研究较为广泛的MoS_2材料入手,考虑了其掺杂结构中的吸附性能的变化,相关计算原理基于密度泛函数理论.主要计算了一种吸附式掺杂过渡金属原子Fe在MoS_2上的结构,同时也计算了H_2S,CO_2,CH_4气体在其表面的吸附能,电荷转移,电子密度差等相关参数.结果表明,CH_4对这种材料表现出不敏感的特性,而CO_2、H_2S均表现出吸附的性质,预测这种材料可能作为一种可使用的吸附材料,或是开发作为一种新型的气体预警材料.     

FTIR遥测大气中CO2浓度变化及研究其影响因素

通过FTIR遥测北京空气中CO2浓度的变化,发现北京秋季白天CO2浓度的升高主要是由于机动车尾气的排放所引起的.CO2在白天由于光合作用和对流传输,浓度相对较低,浓度值为410μg·mL-1左右.而晚上则由于土壤和生物呼吸以及工业生产等产生的CO2在近地层大气中积累,CO2浓度值偏高,为610μg·mL-1左右.温度越高,CO2的浓度越低,而风速越小,公路边的CO2浓度越高.CO2浓度变化还受到湿度、风速等其他天气条件的影响.     

FTIR结合统计分析对竹类植物的鉴别分类研究

傅里叶变换红外光谱结合主成分分析和系统聚类分析用于竹类植物鉴别分类研究。六种竹亚科植物54个竹子叶片的红外光谱测试结果显示竹叶光谱主要由蛋白质、碳水化合物、脂类等吸收带组成,竹叶光谱相似,仅在1 800～700 cm-1范围峰数、峰位、峰强上存在较小的差异。六种竹子叶片红外光谱的二阶导数谱在1 800～700 cm-1范围显示明显差异。用1 800～700 cm-1范围二阶导数光谱进行主成分分析,在主成分PC1,PC2,PC3三维空间图中,所测试竹叶样本分类正确率达98%;在PC3-PC4二维投影图显示所有竹叶样本正确分成六个区域;用1 800～700 cm-1范围二阶导数光谱进行聚类分析,所测竹叶样本正确聚为六类。表明FTIR结合统计分析能够在种水平对竹亚科植物鉴别分类。     

电荷调控下Ti3C2O2和V2CO2吸附CH4的第一性原理计算

本文采用第一性原理计算首先研究了Ti3C2O2和V2CO2与CH4气体分子之间的相互作用,发现Ti3C2O2和V2CO2对CH4的吸附较弱属于物理吸附,不适宜用作探测CH4。在此基础上研究了电荷调控下CH4气体分子与Ti3C2O2和V2CO2之间的相互作用。结果表明：随着体系电荷态的增加,Ti3C2O2和V2CO2对CH4气体分子的吸附作用逐渐增加变为化学吸附。当体系电荷态大于或等于-2时,CH4气体分子在Ti3C2O2和V2CO2表面可以被有效捕获。撤去电荷后,Ti3C2O2、V2CO2与CH4气体分子之间的吸附恢复至物理吸附,CH4气体分子易脱附。因此,通过调控Ti3C2O2和V2CO2的电荷态,可以简单地实现CH4的捕获与释放。Ti3C2O2和V2CO2有望成为CH4探测或捕获材料。     

四种黑檀心材的红外光谱差异化与聚类分析

利用红外光谱结合模式识别和二维相关光谱对乌木、东非黑黄檀、风车木和成对古夷苏木四种黑檀硬木心材进行鉴别和聚类分析。红外光谱显示四种木材中的主体成分为纤维素（特征吸收峰位置在~1 370, ~1 158, ~1 034和~895 cm-1附近）、木质素（特征吸收峰位置~2 935, ~1 510, ~1 462和~1 426 cm-1附近）和草酸钙（特征吸收峰位置~1 615, ~1 318和~781 cm-1附近）。三种主体成分在四种木材红外光谱之间的相对峰强度H表明：乌木和东非黑黄檀中木质素含量较高,风车木中草酸钙含量较高,成对古夷苏木中含有一定量的脂类成分。根据红外光谱的差异性选取不同的波段,优选计算参数,分别对四种硬木心材进行相关系数判别分类和SIMCA聚类分析。相关系数判别分类模式识别中,成对古夷苏木中有一个样本未得到有效的验证,但是其余三个木材样品均得到了有效验证。SIMCA聚类模式识别中,四种木材心材之间的识别率、拒绝率和验证率都达到100%,说明不同木材之间没有重叠区域,可以完全的区分识别。二维相关红外光谱中,乌木与东非黑黄檀在升温过程中纤维素的C—O和C—C基团对温度敏感性较高,风车木中草酸钙热敏性较高,成对古夷苏木中木质素的热敏性高于纤维素。红外光谱结合聚类分析和二维相关红外光谱,不仅可以对木材主体成分进行的定性和相对含量的分析,在完善聚类模型基础上还可以对木材种类进行快速、有效的分类模式识别。     

LP-FTIR研究CH3C(O)CH=CH2与O3大气反应生成过氧化物的产率

在(298±2)K 温度和1.0×105 Pa(20% O2+80% N2)压力条件下,采用长光路傅里叶变换红外光谱(LP-FTIR)技术,实验室模拟研究甲基乙烯基酮(CH3C(O)CHCH2)与O3大气化学反应.从FTIR光谱中可以看出,产物中包括HCHO,HC(O)OH,CH3CHO和CH3C(O)CHO等羰基化合物,还有CO,CO2等.FTIR结合双通道过氧化物分析仪,测定了过氧化物的产率.其中,有机氢过氧化物(ROOH)为(10.7±0.4)% ,过氧化氢(H2O2)为(1.8±0.3)%.HPLC分析表明,ROOH主要为甲基过氧化氢(CH3OOH).可以认为,作为异戊二烯主要中间产物之一的甲基乙烯基酮与O3的反应是大气有机过氧化物的一个重要来源.至于反应过程中有机过氧化物的生成浓度呈现双峰的特征,其机制需作进一步的研究.     

开放式长光程傅里叶变换红外光谱系统在环境气体分析中的应用

设计了一套用于环境气体分析的长开放光路傅里叶变换红外光谱系统。该系统具有往返250 m的开放式长距离采样光程,使用一台分辨率为1 cm-1的傅里叶变换红外光谱仪测量采样路径内的大气透过率光谱,然后进行非线性最小二乘光谱拟合,计算出待测组分浓度。实验部分通过选择特定波段分析了污染空气中CH₄,CO,N₂O和CO₂的浓度,拟合残差的均方根误差小于1％。结果表明,该系统的结构简单,光路易于校准,环境适应性良好,测量速度快,采样范围广,可用于探测大气中一些重要的痕量和微量组分,开展较大区域的环境气体的监测和研究。     

水蒸汽对Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂上CO2+CH4重整反应的影响

用水热合成法制备了Ni/CeO2 ZrO2 Al2 O3 催化剂 .进行了添加和不添加水蒸汽的CH4 +CO2 催化重整反应 ,测试了活性和稳定性 ,测量了积碳量 ,并用XAFS手段测试了催化剂Ni的K吸收边 .结果表明 ,在反应过程中有CeAlO3 的生成 ,但积碳是无水蒸汽添加的反应活性降低的原因 .反应气中添加水蒸汽能够减少积碳 ,从而提高催化反应的稳定性 .由于碳原子插入Ni晶格 ,无水蒸汽反应后的最近邻Ni Ni配位数有较大幅度的减少 .添加了水蒸汽的反应 ,最近邻Ni Ni配位数比反应前减少幅度小 ,这主要是由于在反应气中添加水蒸汽减少了积碳 ,从而稳定催化剂中活性Ni金属结构的结果