荧光余辉光纤测温中的数据处理

根据荧光光纤温度传感器的理论基础和现状,针对荧光余辉时间常数提出了两种数据处理方法,并对这两种数据处理方法进行了建模和分析,以便在不同情况下选用不同的方案。     

基于金属有机骨架衍生的CuO纳米酶比色法检测多巴胺

本文通过简单热裂解由硝酸铜和1,3,5-苯三酸合成的铜基有机骨架材料制备了一种CuO 纳米材料。利用扫描电镜、透射电镜、X 射线衍射及X射线光电子能谱对CuO 的结构及元素组成进行了表征。该CuO纳米材料表现出良好的过氧化物酶活性,在H2O2 存在下,可以催化氧化无色底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)变成蓝色产物。选择对苯二甲酸作为荧光探针验证了CuO的类酶催化机制,结果表明,CuO会催化H2 O2产生?OH,其可氧化TMB形成蓝色产物,而多巴胺的存在会抑制CuO对H2 O2氧化TMB的催化活性,从而实现对多巴胺的检测。该方法对多巴胺的检测具有良好的稳定性和催化活性,线性范围为5 ~ 50 μmol/ L和50~200 μmol/ L,检测限为0. 5μmol/ L。该比色传感器可以用于对人体尿液中的多巴胺的检测,表明该CuO 纳米酶在生物和临床诊断方面具有潜在的应用价值     

Synthesis of Ruthenium-Graphene Quantum Dots Artificial Oxidase and Its Application in Colorimetric Detection of Phoxim in Carrots北大核心CSCD

The histidine functionalized graphene quantum dots（His-GQDs）react with ruthenium trichloride to form a stable ruthenium complex. This complex is treated in a N2 atmosphere at 600 ℃ for 1 h to obtain a ruthenium-graphene quantum dot composite （Ru-His-GQD）. The results of scanning electron microscopy （SEM）and transmission electron microscopy（TEM）analysis demonstrate that Ru-His-GOD has one three-dimensional structure. The diameter of ruthenium nanoparticles is between 40 and 60 nm. Ru-His-GQD is rich in functional groups and has high oxidase-like activity. Based on Ru-His-GQD catalyzed oxidation of 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine（TMB）to produce blue compounds,a photometric method for the determination of phoxim in carrots is established. Phoxim can inhibit the activity of Ru-His-GQD oxidase,resulting in a decrease in the absorbance of the blue compound. When the concentration of phoxim is between 30～240 μg/ L,the absorbance of the oxidation product of TMB at 652 nm decreases linearly with the increase of phoxim concentration. The detection limit of the method reaches 7. 33 μg/L（S/N=3）,and the sensitivity is higher than those in literature. It has been successfully applied to the detection of phoxim in carrots. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

Tm3+,Yb3+共掺Bi2WO6上转换发光材料的制备及其温度传感性质

用高温固相法制备了不同浓度的Tm³⁺和Yb³⁺共掺杂Bi₂WO₆上转换发光材料.对合成粉末的微结构、上转换发射光谱,以及材料的光学温度传感性质进行了表征和分析.X射线衍射谱结果显示,Tm³⁺和Yb³⁺离子的掺杂基本不影响Bi₂WO₆基质材料的正交晶系结构.在980 nm激发下,Tm³⁺和Yb³⁺掺杂摩尔分数分别是1%和6%时获得样品中Tm³⁺发射强度最大.随激发泵浦功率从199 mW增加到400 mW,1%Tm³⁺,6%Yb³⁺:Bi₂WO₆样品中Tm³⁺的4个发射峰强度均增强.199—400 mW激发功率下,样品光强I和激发功率Pn呈现线性关系.计算该范围激发泵浦功率和Tm³⁺发射强度的关系,得到Tm^3+<...     

曝光一定时单相机辐射测温范围的影响因素分析

针对单相机单波长测温和比色测温过程中测温范围较窄的问题,以单波长测温过程为基础,推导了相机传感器动态范围和工作波长对单相机测温范围影响的理论公式,并对波段选取过程中的影响因素进行了分析。理论分析结果表明：相机动态范围和波长的选取限制了一次曝光时测温范围的最大跨度值,在相机传感器唯一确定时,相机动态范围一定,根据波段选取原则选定工作波段,选定估计温度范围下限之后,由公式即可确定待测温度上限,再根据实际测温范围调整波段和估计测温下限;配合调节曝光及光圈,充分利用相机传感器的全动态范围,可实现单相机辐射测温法中宽温度范围的测量。此外,通过涡流加热实验和熔池温度场测量实验对上述影响因素进行验证,选取更优波长和更优曝光时间,可提高单次测温跨度至少40%,为单相机测温技术的具体实施提供技术参考。     

基于多元极值优化的多光谱温度测量方法

多光谱测温依据黑体辐射定律,通过辐射光强、多组波长即能推测出温度值,克服了比色测温要求光谱单一和比色光谱相近的约束,在工程实际中得到了广泛的应用。在多光谱温度反演的过程中,光谱发射率的求解及多光谱数据处理是精确测温的关键。目前,光谱发射率的求解大多以光谱发射率假设模型为主要的方法,当假设模型与实际情况接近时,反演的温度与光谱发射率精度很高,当二者不相符时,反演的结果与实际情况相差甚大,对于复杂材料和燃烧过程中材料性能动态变化情况下的测温,以光谱发射率假设模型的方法存在盲目性;近年来,基于神经网络的深度学习的方法应用于多光谱测温,避免了光谱发射率假设模型,可建立温度与多光谱的非线性统计规律关系,但需要海量数据与超强算力支撑,且建模过程复杂。针对上述问题,提出了一种基于多元极值优化的多光谱温度测量方法(MEVO),该方法利用不同温度下多光谱信号之间的关联性,通过分析在多光谱温度反演过程中各通道测量温度之间的联系,基于多光谱辐射测温原理以及温度反演过程中各通道数据之间的信息关联,建立多元温差关联函数,通过关联函数的寻优,建立高精度测温模型。该方法将建模过程简化为多元温差函数的寻优问题,避免了...     

基于MgAl-8-HQ LDH复合粒子选择性检测Fe~(3+)的荧光传感器

为实现对Fe~(3+)高选择和简便检测,基于镁铝层状双氢氧化物(MgAl LDH)层板的Al~(3+)的可调控性及易与8-羟基喹啉(8-HQ)发生配位作用,设计制备了8-HQ插层配位的高荧光性8-羟基喹啉镁铝层状双氢氧化物(Mg_xAl-8-HQ LDH),同时采用IR,XRD,UV-Vis及分子荧光光谱仪表征其结构和性能。IR分析表明8-HQ与铝离子生成C-O-Al和C-N-Al配位键;XRD揭示8-HQ插入MgAl LDH的层板间,致(003)衍射峰向2θ低角度方向移动,衍射峰强度随Mg与Al摩尔比增加而增强;因MgAl LDH层间的8-HQ与Al~(3+)配位,致8-HQ在314 nm处的吸收峰消失,同时在376 nm处出现了金属离子与配体之间的跃迁吸收峰;荧光分析表明:Mg_xAl-8-HQ LDH的荧光强度随Al~(3+)含量降低而增强,当镁铝离子物质的量之比为4∶1时,荧光强度显著强于8-羟基喹啉铝。通过研究金属离子对Mg_4Al-8-HQ LDH粒子荧光光谱的影响,发现该粒子对金属离子表现出显著的选择和差异性,尤其对Fe~(3+)具有高选择性。进一步研究[Fe~(3+)]对Mg_4Al-8-HQ LDH粒子的溶液颜色及荧光强度的影响表明:在10~(-6)~10~(-2)mol·L~(-1)内随[Fe~(3+)]增加,Mg_4Al-8-HQ LDH粒子溶液的颜色由浅黄色变成墨绿色,故可实现上述浓度范围内Fe~(3+)的比色传感;同时其荧光强度显著降低,当[Fe~(3+)]为10~(-3)mol·L~(-1)可完全猝灭其荧光,当-log[Fe~(3+)]为3~6时,-log[Fe~(3+)]与溶液荧光强度呈负相关函数关系,可实现对Fe~(3+)的高选择和灵敏性荧光传感检测,据此本实验成功建立了Mg_A Al-8-HQ LDH粒子荧光和比色双重传感检测Fe~(3+)的新方法。     

有机-无机复合纳米材料的传感应用及机理

有机-无机杂化复合纳米材料可以在微观尺寸上将有机和无机组分相结合,使复合材料兼具两种组分的优点,实现所需的性能或功能,因此成为材料学的研究热点之一。本文以有机荧光染料罗丹明、三苯胺和金属配合物发光材料为母体,制备出一系列对汞离子、铜离子、铁离子等常见金属离子具有明显光谱响应的探针类材料并选取合适的支撑基质组装成有机-无机复合材料,实现了对金属离子和一些阴离子的目视比色传感。不同离子的加入及加入顺序都会对探针类材料的吸收及发光光谱造成明显的变化。以不同的金属离子或氧气作为输入值,以吸收强度/发光强度作为输出值,模拟了分子水平的逻辑门,拓展了这些材料的应用。为了解决背景荧光干扰,我们利用六角相的β-NaYF4纳米晶为激发源,采用二氧化硅进行包覆,然后将荧光探针分子固载到二氧化硅表面,得到了对金属离子具有传感性能的核壳型的上转换纳米复合材料。在近红外激发下能够显示明亮的上转换绿光发射,同时对金属离子具有较好的选择性、较高的灵敏度,并且其荧光强度表现出对汞离子浓度的线性响应。这种纳米复合材料的上转换光学性质、汞离子传感性能使它们在分析化学、生物化学等领域有潜在的应用价值。