基于NICE-OHMS技术进行大气压气样直接检测的理论分析

噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)是目前世界上最灵敏的激光吸收光谱技术,其在低压环境中具有极高的探测灵敏度。然而当测量样品处于大气压时,NICE-OHMS系统的探测灵敏度会大幅下降。主要原因之一是大气压下获取最大NICE-OHMS信号幅度的条件与低气压下不同。通过对大气压NICE-OHMS理论进行分析,分析了影响信号幅度的参数,并通过数值模拟来寻找最佳的实验条件。本文着重讨论影响信号的主要参数包括光学腔腔长L,调制系数β,探测相位θ。其中,由于在NICE-OHMS中使用DeVoe-Brewer技术将调制频率ν_m锁定到Fabry-Parot(FP)腔的自由光谱区(FSR)。因此FP腔的腔长决定了ν_m,同时还作用于信号幅度S■。模拟结果显示,当腔长增大时,由于ν_m随之减小,载波和边带的光谱成分相互重叠部分增大,因此线型函数的幅度逐渐减小。而吸收信号幅度随着腔长的增加而逐渐增加,色散信号幅度先增大后减小,并且在腔长等于8 cm时达到最大值。调制系数β会影响频率调制后激光载波和边带的幅度大小,并且影响信号线型。随着腔长的增加,最大信号幅度对应的β值也随之增加。在相同腔长下,色散信号的最佳β值小于吸收信号,更容易使用电光调制器实现。最后分析了参数的可实现性,分析了不同种类激光器的频率调谐能力,压电陶瓷的扫描宽度等。以乙炔气体为例,大气压下NICE-OHMS的谱线半宽达到~3 GHz,而光谱覆盖范围大于10 GHz。分布反馈式半导体激光器(DFB)与外腔二极管激光器(ECDL)的频率调谐范围可以达到30 GHz以上,但是由于激光线宽宽,得到的PDH锁定性能欠佳。回音壁模式激光器(WGM)和掺饵光纤激光器(EDFL)线宽为百Hz量级,是目前高灵敏NICE-OHMS系统中常用的光源。但是WGM目前可以实现了5 GHz的激光频率调谐范围,而EDFL的外部电压可控制的调谐范围仅为3 GHz。使用精细度为55000的腔进行模拟,调制系数β=1,腔长大于8 cm时,可使用WGM激光器实现,腔长大于25 cm时,可以使用EDFL激光器实现。而对于在设计光学腔中常用的伸缩长度为25μm的PZT,随着腔长的增加,对应的腔模频移范围逐渐减小,在腔长为典型的40 cm时,扫描范围大于12 GHz。     

湿度对水泥生料近红外光谱检测的影响及补偿方法

近红外光谱检测已被应用于水泥生料成分的快速检测,但现场环境中的湿度等因素会对光谱产生干扰,从而降低检测精度。为了提高检测精度,在实验分析湿度对水泥生料近红外光谱检测影响的基础上研究了补偿方法。在水泥厂选取了24份水泥生料样本,其中18份作为校正集,6份作为验证集;水泥生料中的有效成分为SiO2,Al2O3,Fe2O3和CaCO3,各成分含量的标准值由X射线荧光光谱分析测出。首先,将校正集的18份样本每份重复装样测5次光谱,用得到的90个光谱建立模型Ⅰ;再每份样品制作5个湿度梯度样本,其获得过程为,先将样本放置在电加热平台上,用玻璃棒将样本摊平,180℃下加热30 min,再将样本放置在散热片上进行降温,待样品恢复室温后取出进行第一次光谱扫描,得到1个光谱,将测量后的样本放入搅拌器,使用装有去离子水的喷雾器对其喷雾两次,然后搅拌30 s混合均匀,测量混合后的样本得到下一个光谱,重复该过程,得到具有湿度梯度的5个光谱。所有样本均采用烘干法进行湿度测量,样本湿度变化区间在0.6%~2%以内。对每个湿度梯度的样本测量1次,用得到的这90个光谱建立模型Ⅱ。然后,将验证集的6份样本每份制作5个湿度梯度,获取方式与校正集相同,对每个湿度梯度的样本测量1次,得到30个光谱。所有光谱均采用多元散射校正预处理,拟合波段选择4000~5000 cm^-1,建模方法采用偏最小二乘法。比较同一份样本的5个湿度梯度,可以看到在5200 cm^-1处光谱差异最大,在其他位置也有肉眼可见的明显差异,因此,湿度变化对全波段光谱有明显的影响。最后,将这30个光谱输入模型Ⅰ与模型Ⅱ进行验证,并对比模型Ⅰ与模型Ⅱ的预测均方根误差RMSEP。模型Ⅱ中SiO2,Al2O3,Fe2O3和CaCO3的预测均方根误差RMSEP比模型Ⅰ分别减小了25%,31.3%,33.3%和25%。实验结果表明,水泥生料样本湿度对近红外光谱模型的预测结果具有一定的影响,采用具有湿度梯度的样本进行建模可有效降低湿度对预测结果的影响。     

喷流冷却复合陶瓷薄片激光器的热特性仿真分析及实验研究

为分析喷流冷却复合陶瓷薄片激光器的热特性,设计用于冷却复合陶瓷薄片的喷流冷却系统.利用湍流换热理论和计算流体动力学仿真方法建立喷流冷却复合陶瓷薄片激光器的流固耦合热仿真模型,定义评价其冷却能力和冷却均匀性的定量参数.根据该仿真模型得到喷流冷却系统的最优设计参数,并进行实验验证.使用163孔喷板,流量为0.2kg/s,入口温度为20℃,在1200 W泵浦时获得359 W激光输出功率,并测得复合陶瓷薄片上表面的最高温度为92℃.激光输出功率与复合陶瓷薄片上表面温度均与泵浦功率呈近似正线性关系,且温度的实验值与仿真值相符度较高.     

毛细管电泳法同时分析茶黄素类和儿茶素类化合物

为了建立一种快速、准确、简便的同时分析茶黄素类和儿茶素类化合物的毛细管电泳方法以满足茶黄素体外氧化制备过程监测和茶多酚酶促氧化动力学研究的需要,研究了毛细管电泳同时分析4种茶黄素类和6种儿茶素类化合物的最佳分析条件,并将建立的方法进行应用评价。结果表明:以含有200 mmol/L H3BO3(pH 7.7)、10 mmol/L KH2PO4、9 mmol/L β-环糊精和27.5%乙腈为电泳介质,在电压25 kV、柱温30 ℃下分离和200 nm波长处检测,可在8 min内将10种待测组分全部分离,且各组分的浓度与峰面积呈良好的线性关系,相关系数r为0.9907～0.9998,检测限为0.39～0.88 μg/mL,各组分的加标回收率为91.5%～113.5%,相对标准偏差小于5%。     

石英芯片电泳分离检测尿中蛋白的研究

通过对缓冲体系、缓冲液浓度、酸度、乳酸钙浓度、乙胺浓度、电泳电压和进样时间的优化选择，用石英芯片电泳一紫外检测法分离了纯人白蛋白和人运铁蛋白；在75mmol／L硼酸盐（pH10．55）（含0．8mmol／L乳酸钙、1％（φ）乙胺）运行缓冲液中，上述两组分在3min内完全分离；纯人白蛋白和人运铁蛋白的线性范围分别为1．0～15．0g/L和1．0～10．0g／L；检出限（S／N=3）均为0．5g／L，应用于临床尿蛋白分离测定，并与Helena琼脂糖凝胶电泳仪电泳结果进行比较，获得一致结果。     

反胶团相转移法提取青霉素G的研究

报道了非蛋白质类活性物质青霉素Ｇ在反胶团相转移提取中的特性和机理。结果表明，青霉素Ｇ在ＣＴＡＢ／正辛醇：氯仿（４：１，Ｖ／Ｖ）反胶团体系中的相转移提取为离子对静电作用与胶团溶解机理；在室温及ｐＨ值５～８的条件下，提取率在９０％以上，且保持了青霉素的稳定性。     

热处理过程中非晶态聚芳酯超分子结构的变化

本文采用TEM、SAXS及DSC等方法研究了经WAXD证明的芳香族聚酯在T_g,附近退火过程中形成的区域结构,在TEM观察中采用了金装饰制样技术,使形态观察更为清晰,在SAXS测量中采用了Kratky准直系统而提高了分辨率,在DSC测量中,从剩余焓(△H)对升温速率作图,求得热力学平衡态时的(△H)_0。结果证明,聚芳酯在T_g以下长时间退火时,可以形成40—60nm的区域结构。     

2-乙基己醇萃取-原子吸收光谱法测定微量镓

在７．０ｍｏｌ／Ｌ盐酸介质中,在抗坏血酸存在下,用２－乙基己醇萃取试样溶液中的酸性铬蓝Ｋ－镓的络合物,然后用３０ｇ／Ｌ的硫脲将络合物反萃取到水相中,用ＦＡＡＳ法测定镓,据此建立了萃取反萃取－ＦＡＡＳ法测定微量镓的新方法。方法线性范围为０～６０．０ｍｇ／Ｌ,灵敏度为０．２８ｍｇ／Ｌ／１％,已用于铝酸钠溶液中微量镓的测定。     

Fe3O4/GO/PPy复合材料的制备及其对2-硝基-1,3-苯二酚的吸附性能

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法首次制备了Fe_3O_4/GO/PPy(聚吡咯)三元复合粒子用于处理含2-硝基-1,3-苯二酚(NRC)的废水,研究了其对水中NRC的吸附性能。采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计及ζ电位等对所制备复合粒子的结构进行了表征;研究了溶液pH值、吸附剂用量、NRC的初始浓度、吸附时间和温度对吸附NRC的吸附性能的影响,并对吸附过程进行了吸附动力学模拟。结果表明:制备的Fe_3O_4/GO/PPy复合材料为层状分散结构,PPy及Fe_3O_4颗粒无规则地镶嵌在石墨烯片层之间。Fe_3O_4颗粒为多面体晶体结构,尺寸为100～300 nm。Fe_3O_4/GO/PPy具有超顺磁性,40 s可以磁分离,NRC移除率达91.6%;在NRC浓度为200 mg·L~(-1)、pH=5±0.05、温度T=318 K、吸附剂用量10 mg·L~(-1)和吸附时间6 h的条件下Fe_3O_4/GO/PPy对NRC的吸附量最大,达到163.3mg·g~(-1)。NRC吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。循环使用5次后,NRC的移除率由最初的91.6%下降至77.6%,说明Fe_3O_4/GO/Ppy磁性复合物的结构具有较好的稳定性,且可以再重复利用。     

磁性Co/TiB2室温高效催化氨硼烷产氢及串联降解有机污染物

通过熔盐法制备TiB₂载体,并采用简单的沉淀-沉积法制备了Co/TiB₂磁性可回收纳米催化剂,用于室温催化氨硼烷（NH₃BH₃）溶液产氢及串联降解对硝基苯酚（4-NP）及偶氮染料酸性橙7（AO7）、酸性红1（AR1）和甲基橙（MO）等有机污染物。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、振动样品磁强计等表征方法对催化剂的微观形貌和结构等进行分析。结果表明,Co纳米粒子均匀地分布在TiB₂载体表面,晶粒尺寸约为40 nm,并且被TiB₂载体包覆,具有典型的金属-载体强相互作用。Co/TiB₂表现出优异的室温催化NH₃BH₃溶液产氢活性,产氢速率为565.8 mol_H2·mol_cat^-1·h^-1。在串联降解有机污染物反应中,Co/TiB₂在7 min内催化4-NP氨基化的转化率接近100%,反应速率常数高达0.72 min^-1;降解AO7的反应速率常数在3种偶氮染料中最高（0.34 min^-1）。通过EPR-DMPO（EPR=电子顺磁共振,DMPO=5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物）自由基捕获实验检测出Co/TiB₂+NH₃BH₃催化体系中产生大量的氢自由基（·H）。得益于·H的强还原性,Co/TiB₂+NH₃BH₃催化体系能够将4-NP氨基化为具有更高价值的对氨基苯酚（4-AP）,同时能够还原偶氮染料分子中的显色基团偶氮基（—N=N—）。