Ferron比色法中不同Ferron体系、溶解度和实验温度等因素对测定单核铝浓度的影响

Ferron比色法被广泛应用于铝形态分析检测中,但迄今为止可能影响其测量准确性的某些重要因素尚未进行过系统研究。以Al-Ferron显色体系摩尔吸光系数ε值为关键,系列考察了不同Ferron体系、Ferron溶解度、实验温度、离子强度和参比体系这五个因素对Ferron比色法测定单核铝浓度准确度的影响。研究结果表明：不同Ferron体系、Ferron的溶解度、实验温度是Ferron比色法中的重要因素,测定时应当予以高度重视,否则会影响测量结果的准确性;溶液的离子强度以及参比体系等则对测定基本无影响。通过实验结果以及相关文献的总结分析,优化了Ferron比色法的测定条件,从而为获得准确的单核铝浓度测量结果所需要采取的操作程序提供了标准规范。     

Al-Ferron逐时络合比色光度法测定聚合铝溶液中Ala,Alb和Alc三种铝形态的时间界限研究

Al-Ferron逐时络合比色法是研究聚合铝溶液中铝的形态分布及其转化规律的基本方法。但在具体操作过程中,由于Ala,Alb和Alc三种铝形态时间界限划分的随意性和武断性,使得许多实验结果难以重复。造成这种差别的原因主要是因为这三种铝形态的具体组分与Ferron反应时具有不同的反应机理和动力学,同时也由于不同OH／Al摩尔比的Alb具体形态之间与Ferron反应时的动力学反应速率存在差异。章应用ExpAssoc分布对Al-Ferron逐时络合动力学曲线进行了定量模拟,用外推法求得了实验手工操作中难以获取的1min单核铝测定值Ala,以实验曲线达到水平平台作为Alb和Alc的时间界限,用微波消解技术快速测定了聚合铝的总铝Alr浓度。借助于这些方法,我们可以方便地定量计算单核铝Ala聚合铝Alb和凝胶Alc含量,从而为克服以往测定三种铝形态的随意性、武断性以及Ala和Alb的重叠计算等问题提供了一种新方法。     

细胞生理溶液中不同离子浓度对近红外光谱测温的影响

膜片钳测量过程中实时监测离体细胞生存环境温度,控制生理溶液温度值对提高测量的准确性,消除温度不确定性具有重要的意义。采用近红外光谱结合化学计量学法来研究生理溶液中不同离子不同浓度对温度模型精度的影响。通过配制CaCl₂,KCl和NaCl各四种浓度的12份溶液样本,分别采集不同溶液样本在20~40 ℃温度范围内的光谱,波数范围为9 615~5 714 cm-1,并将每种溶液不同温度光谱数据按照三种方式划分训练集和预测集,采用间隔偏最小二乘方法选择有效波段,并建立与温度数值之间的定量校正模型。实验结果显示,浓度为0.25 g·mL-1的CaCl₂溶液模型的RMSEP最大,三次实验结果为0.386 3,0.303 7和0.337 2 ℃,浓度为0.005 g·mL-1的NaCl溶液模型的RMSEP最小,实验结果分别为0.220 8,0.155 3和0.145 2 ℃。总体实验结果表明细胞生理溶液中Ca2+对建立温度模型的精度影响最大,K+其次,Na+最小,当三种离子浓度均增大时,各离子对模型精度影响均为增大。因此在建立细胞生理溶液的温度模型时,有必要在合理范围内改变细胞生理溶液中三种主要离子的配比,来校正不同离子浓度对测量生理溶液温度的影响,从而提高近红外光谱温度测量的精度。     

氦泡铝的层裂特性实验研究

含氦泡材料的动态断裂性能是多个研究领域关注的重点。采用平板冲击实验技术,对含有氦泡、硼等杂质的铝材料进行了层裂实验研究,由双光源混频系统分别测量了纯铝、掺硼铝以及两种氦浓度的含氦泡铝样品的自由面速度,对比分析了不同杂质影响下铝材料的层裂强度及其差异。实验显示:纯铝的层裂强度为1.28 GPa,引入硼杂质使铝的层裂强度显著降低,降低幅度接近50%;中子辐照掺硼铝引入氦泡后,对铝的层裂性能没有造成进一步影响,说明采用中子辐照掺硼铝方法制备含氦泡铝时,氦泡效应不显著,即氦泡对材料的动态断裂性能影响有限。此外,根据实验测量结果,简要讨论了硼和氦泡等对铝的Hugoniot弹性极限的影响。     

离子强度对脉冲辐解法测定的单电子还原电位的影响

深入分析了采用脉冲辐解技术测定物质的单电子还原电位时是否考虑离子强度的影响问题，结论是：若选定的参比物本身不带电荷，则对所有的单电子还原电位还不必考虑溶液中离子强度的影响；若选定的参比物本身带电荷，则需考虑离子强度的影响；此外，还运动Ｍａｒｃｕｓ电子转移理论定性地讨论了影响电子转移反应速率的主要因素。     

CS_2气体紫外差分吸收光谱的温度特性研究

CS_2气体是一种大气恶臭污染物,也是全封闭气体绝缘组合电器故障诊断的重要特征气体。但检测环境的温度变化直接影响监测数据的准确性。研究利用CS_2在紫外波段有明显的特征吸收特性,采用连续光源以及差分吸收光谱技术对不同浓度的CS_2气体,在不同温度环境下进行监测。CS_2气体浓度的反演采用最小二乘法,并对反演结果进行最小二乘法拟合得到温度补偿公式。实验结果显示CS_2气体差分吸收强度随温度的上升呈二次曲线式减小,导致浓度误差逐渐增大,在气体浓度较低时尤为明显。将温度补偿公式用于实际浓度的测量,实验浓度的误差由补偿前的最大17%降至5%以内。     

超高速碰撞2A12铝靶过程中Al~+的光谱辐射特征

材料受到强冲击会产生闪光和等离子体效应。通过超高速碰撞实验并结合多种先进测试手段,推导出了适用于计算超高速碰撞产生等离子体电离度的沙哈(Saha)公式,为超高速碰撞过程中弹丸和靶板的物质组成分析提供了强有力的工具。基于二级轻气炮加载系统结合等离子体特征参量诊断的Triple Langmuir probe诊断系统和光谱辐射测量的ESA4000光谱仪系统,进行了3种不同碰撞速度条件下的超高速碰撞实验。实验结果表明,超高速碰撞2A12铝靶产生闪光辐射中包含Al+的光谱辐射;通过实验数据的解析进一步揭示了光谱强度与弹丸速度的关系。随着弹丸速度的增加,Al+的辐射光谱强度增大,由2A12铝激发的Al+光谱中小波长所对应谱线的辐射光谱强度比长波长所对应谱线的辐射光谱强度增加更快。关于2A12铝靶在超高速撞击载荷下产生铝离子的光谱辐射特征以及辐射温度研究在航天器防护空间碎片、导弹拦截、天体物理及深空探测领域具有重要的应用价值,此外,等离子体的特征参量测量和光谱辐射特征研究,对于在微观层面深刻揭示超高速碰撞现象具有重要的理论意义。     

催化动力学光度法测定活化剂铝

本文研究了在pH5.0的醋酸-醋酸钠缓冲介质中,利用铝(Ⅲ)活化铜(Ⅱ)催化过氧化氢氧化邻苯二酚显色的指示反应,通过测量邻苯二酚氧化产物在360nm下吸光度的增加,建立了测定活化剂铝的催化动力学光度分析新方法。并对测量波长、试剂的浓度、反应温度、反应时间及共存离子的干扰等条件进行了探讨和选择。在最佳实验条件下,测定的线性范围为0.0040～0.20mg·L~(-1),方法的检出限为8.2×10~(-7)g·L~(-1)。结合双硫腙-四氯化碳溶液萃取分离,该法用于水样中和茶叶中铝含量的测定,结果满意。     

电解质浓度对胶体粒子表面有效电荷的影响

胶体粒子的表面有效电荷是决定胶体性质的重要物理量,但溶液环境(如电解质溶液浓度)是否影响其数值至今尚无统一认识,近年来的一些研究工作给出了存在争议的不同结果和假设.在直接实验测量方面,由于电解质离子和胶体表面吸附离子的置换,粒子表面基团的不完全电离和胶体粒子对离子吸附的共同作用,使得对这类粒子在不同溶液环境下的表面有效电荷的测量和变化机理的认识极为困难.针对该问题,本文测定了羧基和磺酸基修饰的聚苯乙烯胶体颗粒在不同粒子浓度和HCl浓度下的电导率,由于两种粒子与HCl电离产生的阳离子相同(均为H+),可根据电导率-数密度法(迁移法)得到胶体颗粒表面有效电荷数.通过实验结果分析,明确了HCl浓度以及粒子数密度对胶体粒子表面电荷的影响规律以及表面电荷随HCl浓度增大的原因.除此之外,羧基修饰颗粒比磺酸基修饰颗粒的表面电荷随HCl浓度变化更快;对于同一HCl浓度,磺酸基修饰胶体表面电荷不受粒子数密度影响,而羧基修饰胶体颗粒却与之相关.基于粒子表面电荷的理论模型,对这些问题都给出了相应的解释.     

辐射加热铝Ka吸收谱测量

 铝K_a吸收谱是诊断辐射加热等离子体温度的重要方法之一。在星光Ⅱ激光装置上，利用激光金膜相互作用产生的X光辐射加热其背侧的铝夹层样品，采用天津Ⅲ号胶片记录的PET晶体谱仪测量了不同激光和样品参数条件下的铝Ka吸收谱。实验观察到非常清晰的类氦到类氟铝离子Ka吸收谱线，采用细致组态模型开展了铝Ka吸收谱的模拟计算，模拟计算结果与实验结果符合得较好，研究结果可应用于辐射不透明度样品温度诊断。     

基于光谱分析技术的宣纸用铝盐施胶沉淀剂作用机理研究

为了明确铝盐沉淀剂在书画宣纸表面施胶过程中的作用机理,利用Ferron逐时络合分光光谱、高场27Al 核磁共振波谱(27Al-NMR)以及衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)研究了明矾(Alum)、聚合氯化铝(PAC)及聚合硫酸铝(PAS)三种常用铝盐施胶沉淀剂的水解聚合铝形态、与胶料混合后在宣纸表面施胶时的铝形态分布变化。(1) Ferron逐时络合分光光谱和27Al-NMR分析表明,明矾及聚合硫酸铝的水解产物主要为单核铝Al(H₂O)3+₆(Al₁),AlSO+₄和多核铝[Al₃₀O₈(OH)₅₆(H₂O)₂₄]18+(Al₃₀);聚合氯化铝除Al₁,Al₃₀外,还存在笼式结构的多核铝[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]7+(Al₁₃);(2)27Al-NMR分析表明,铝盐与明胶混合后单核铝、多核铝形态的共振峰强度均有所降低,结合ATR-FTIR分析结果可知,降低的各正价态水解聚合产物很可能与明胶微粒中羟基(-OH)或羧基(-COOH)产生了键合,形成了网状络合物,将原本带负电的明胶粒子转化为带正电的明胶粒子,促使明胶微粒沉淀在带负电的纤维表面,起到施胶沉淀剂的作用。施胶后,明胶胶原蛋白的羟基、一部分氨基和羧基与植物纤维表面的非离子区域的羧基能形成众多的分子间的氢键,提高宣纸抗水性。因此,Ferron逐时络合分光光度法、高场27Al-NMR及ATR-FTIR技术相结合可迅速判断各类铝盐沉淀剂在宣纸表面施胶过程中的化学形态变化, 是研究施胶机理的有效手段。     

高速碰撞诱发闪光辐射温度的测量及误差分析

为实现对高速碰撞诱发的闪光辐射温度进行实验测量及误差分析,建立了二级轻气炮加载系统及闪光辐射温度测量系统。采用聚碳酸酯弹丸分别以6 km/s、3.9 km/s的速度垂直撞击2A12铝靶,利用瞬态光纤高温计采集闪光信号,通过比色法计算不同碰撞条件下的闪光辐射强度及辐射温度。依据普朗克辐射定律计算了不同波长及温度条件下的闪光辐射强度理论值,与实验测量结果相比较并进行了误差分析;分别采用双色测温法的不同波长组合及四色测温法计算了闪光辐射温度及其平均温度,通过计算标准差分析了波长的选取对闪光辐射温度的影响。结果表明：与理论计算结果相比较,实验测量得到的闪光辐射强度值偏低,采用双色测温法计算闪光辐射温度时波长的选取对计算结果影响很大,波长间隔越大计算结果误差越小（误差最小值实验No.1为68.25 K,实验No.2为30.67 K）;四色测温法计算得到的闪光辐射温度与平均温度相近（误差实验No.1为72.88 K,实验No.2为63.66 K）,因此采用比色法计算闪光辐射温度时应尽量选取大间隔波长或多个波长参与计算以降低误差。     

一种非接触式稀土荧光自参比温度传感器

发展了一种非接触式稀土荧光自参比温度传感器,即将有机稀土配合物K[Yb(Az)₄]包埋在苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中,并附着在洁净的石英片上制备得到了温度传感薄膜Yb@PSMM。通过研究不同温度下Yb3+的荧光发射光谱,利用其在近红外波段荧光性质随温度变化的规律,开发了一种比率型稀土荧光温度传感方法,其原理是通过不同温度下Yb3+的荧光发射光谱的形状随温度的变化,结合在不同温度下Yb3+的核外电子在外层Stark劈裂亚能级上的分布符合Boltzmann分布律的特点,利用其近红外荧光发射光谱中900 nm~990 nm波长范围内与990~1 150 nm波长范围内的积分峰面积比的自然对数与温度的倒数呈现的线性关系作为温度测量的标准曲线,实现了-195~105 ℃范围内的温度精确测量。经考察,该发光温度传感器在0 ℃附近的温度测量分辨率达到了0.1 ℃。与已报道的发光温度传感器相比,提出的新型温度传感器具有如下几个优势：其一,所选用的发光材料的Stokes位移大于500 nm,有效地避免了环境背景干扰;其二,由于采用荧光积分峰面积而非荧光强度作为考察对象,大大减小了测量中由于仪器或测量次数较少引入的随机误差;其三,采用同一发光材料的荧光发射光谱中两个荧光峰面积的比值,相当于在体系中引入了自参比,有效避免了由于荧光材料的浓度、几何构型以及光源强度等外界因素变化对测量结果产生的影响;其四,利用稀土发光材料作为温度传感材料,可以利用其荧光寿命长、单色性好、强度高的特点;其五,温度传感膜本身不溶于水,也不在水中扩散,便于直接测量原位温度变化;其六,Yb3+的发光位于900~1 150 nm的近红外波长范围,而这个波段的荧光具有较好的穿透性使得该温度传感器有望在复杂体系的温度传感、成像等领域发挥重要作用。在实际测量的装置中,通过调整光路使得辐照在样品上的入射光斑大小仅约为1 mm2,并将Yb@PSMM固体膜样品的放置方向与入射激发光的夹角设置为225°,从而规避了入射光源的反射光对检测器的影响,而具有较好穿透能力的近红外荧光几乎不受影响,从而进一步确保了该温度传感器的测量结果。     

原子能级粒子数热布局虚拟仿真实验的设计开发与教学实践

本虚拟仿真实验探究稀土离子热耦合能级粒子数随温度的变化规律。使学生掌握温度对原子能级粒子数的影响，并建立温度与荧光强度、荧光强度比之间的关系，深入探究温度对荧光强度和荧光强度比影响的区别和联系，加强对此部分理论知识的理解。进一步将理论知识进行实际应用，利用荧光强度比测量温度。通过本实验的学习，使学生对原子能级性质的理解更加深刻、掌握正确的荧光测试系统搭建过程，光路调节方法以及光谱数据的计算分析方法。激发了学生的学习兴趣，夯实了理论基础，并能学以致用，使学生对知识理解透彻，获得事半功倍的教学效果，仿真实验成绩优秀率达81%。     

Al-Ferron配合物微观结构和形成机制的密度泛函理论研究（英文）

Al-Ferron配合物的形成是Ferron逐时比色法准确测定聚合氯化铝溶液中铝形态的重要过程,但Al-Ferron配合物的微观结构特性却一直没有被系统地研究。采用密度泛函理论(DFT)计算了Al-Ferron配合物在水溶液中可能存在的八种构型,充分证明了Al-Ferron配合物形态的复杂性。通过比较所有1∶1,1∶2和1∶3配合物的能量,推论出Al-Ferron配合物稳定构型的形成路径。     

花椒中总生物碱的提取

生物碱具有重要的生理活性,对其提取研究具有重要的实用意义.采用索氏提取法提取花椒中的生物碱,研究了提取剂浓度、料液比、回流温度、回流时间对提取率的影响;通过正交试验确定了最佳提取工艺条件;建立了酸性染料比色法测定总生物碱含量的方法.     

基于分光光度法痕量重金属传感模型和影响因素的研究

对近海和河流水中含量较高、污染较重的可溶态重金属镉(Cd~(2+))、铜(Cu~(2+)),锌(Zn~(2+))、镍(Ni~(2+))等的同时测量方法进行研究,研究四种参量各自的特征谱与吸光度的特点及四种参量互相影响时其浓度与特征波长总吸光度间的数学模型;重点研究四种离子同时传感测量时,不同pH值、温度、时间、显色剂量等因素对金属离子浓度测量值的影响,并通过实验给出影响规律.     

以P507为载体的支撑液膜体系中Ni^2＋离子的迁移

本工作研究了以Ｐ５０７为载体的支撑液膜体系中，搅拌速率、温度、原料相中Ｎｉ＾２＋离子起始浓度、载体浓度以及反萃相酸度等因素对Ｎｉ＾２＋离子迁移的影响。实验表明，搅拌速率达到５００ｒｐｍ以上对Ｎｉ＾２＋离子迁移通量影响不大；迁移通量随着原料相中Ｎｉ＾２＋离子起始浓度增加到４．５ｍｍｏｌ／ｌ以上时基本上不再增加，这说明此时膜内络合物浓度已接近炮和；从Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ关系得到的迁移活化能为３６．６ｋＪ     

十六烷-水乳液界面电位极大值的理论计算

基于Gouy-Chapman模型,O’Brien-White方法能够用来解释电迁移率和电位与离子强度的依赖关系出现极大值的现象,借助O’Brien-White方法计算了电位随着离子强度变化的关系,并且通过反推电迁移率的值得到了电位的值,解释了离子强度对界面电势的影响.通过结合十六烷乳液的电迁移率在不同离子强度下随着体系pH值和SDS浓度变化的实验数据,得出电位是否出现极大值依赖于系统参数.研究结果为分子层次上进一步丰富和完善界面双电层理论提供了实验和理论支持.     

等离子体密度对放电等离子体极紫外光源影响研究

等离子体状态是决定极紫外光源功率和转换效率的最重要因素之一,理论和实验研究上Xe气流量对放电等离子体极紫外光源辐射谱和等离子体状态的影响,对于优化光源工作条件具有重要的意义。理论上,采用碰撞-辐射模型,模拟了非局部热力学平衡条件下,不同电离度的离子丰度分布随电子温度和离子密度的变化。推导了Xe8+~Xe11+离子4d-5p跃迁谱线强度随电子温度的变化趋势。实验上,采用毛细管放电机制,利用罗兰圆谱仪测量和分析了不同等离子体密度条件下,放电等离子体极紫外光谱的变化,分析了Xe气流量对等离子体状态的影响。理论和实验结果表明： 相同的电流条件下,等离子体箍缩时的平均电子温度随着Xe气流量的增加而降低。对于4d-5p跃迁,低电离度离子与高电离度离子谱线强度的比值随着温度的增加而减少。电流28 kA、Xe气流量0.4 sccm(cm3·min-1)时,等离子体Z 箍缩平均电子温度位于29 eV附近。Xe气流量增加时,受离子密度和最佳电子温度的影响,实现Xe10+离子4d-5p跃迁13.5 nm(2%带宽)辐射谱线强度最优化的Xe气流量位于0.3~0.4 sccm之间。