摘要：天然气储量丰富,日益成为重要的清洁能源之一,而从其主要成分甲烷合成高附加值化合物更是研究前沿。由于甲烷结构稳定,C H键能很高,因而活化甲烷需要的条件非常苛刻。本文首先介绍了普通光催化氧化甲烷合成化合物的反应原理、研究进展、催化反应器和存在不足,然后综述了激光催化氧化甲烷合成化合物的反应原理、研究进展和催化反应器。指出激光光源具有提高光催化剂量子效率和缩短催化反应时间等诸多优势,接下来在深入研究激光催化反应机理的基础上,通过设计科学合理的激光反应体系,并遴选高效的光催化剂,有望显著提升包括甲烷氧化在内的激光催化反应性能,从而具有重要的学术意义和实践价值。今后的重点研究方向是通过激光催化氧化的方法使甲烷在温和的条件下活化,并合成高附加值化合物。

摘要：通过正交试验设计,在优化条件制备的微结构钢管(Fe)基体上,浸渍共活性成分(Mn、Co或Ce)制备了Fe系双组分催化剂(Fe-Mn:D1~D3,Fe-Co:D4~D6,Fe-Ce:D7~D9),从而与基体形成一体化微反应器。对催化剂在费托合成中的催化性能进行了评价,结果表明,高温有利于提高CO和H_(2)转化率,而低温有利于降低CH_(4)选择性并提高C_(2)~C_(4)烃类选择性,C_(2)~C_(4)烃类收率几乎均在300℃达峰值,其中D3最高,达38.84%。以300℃的C_(2)~C_(4)烃类选择性为指标进行正交试验分析得最优制备条件:Fe-Mn活性组份、2.0 mol/L前驱体浓度、1 h浸渍时间和300℃焙烧温度。活性组份是影响C_(2)~C_(4)烃类选择性的主要因素,前驱体浓度和浸渍时间的影响次之,焙烧温度影响最小。催化剂表征结果表明,浸渍共活性组份后催化剂表面平滑,仅有少量不规则微坑和孔隙,相对均匀的表面活性组份分布可提升其对费托合成的催化性能;高前驱体浓度有利于获得晶化程度更高的催化剂。

摘要：在介绍低共熔溶剂的分类、合成方法和物理性质的基础上,重点综述了其在锂离子电池、液流电池和燃料电池中作为电解质和制备电极材料的应用。提出应深入研究低共熔溶剂的作用机理,并优化设计、合成和应用,以获得更加优良性能的各种电池。

摘要：表面硬度是表征钢铁特性的重要参量之一,表面硬度的检测可以把关工业生产质量。在自行搭建的LIBS实验平台获取激光诱导击穿光谱(LIBS),控制激光能量为30 mJ,比较了基体元素FeⅠ404.58 nm和合金元素MnⅠ403.07 nm的光谱强度与6个不同D2钢硬度的样品(经过不同热处理得到不同硬度)之间的相关性,发现合金元素Mn的光谱强度与硬度的决定系数(0.934)高于基体元素Fe的决定系数(0.916)。采用LIBS中Fe的离子与原子光谱强度比及激光诱导等离子体温度表征不同热处理的D2钢硬度,选择FeⅡ275.57 nm和FeⅠ276.75 nm的两条特征谱线作为分析谱线,建立了表面硬度与光谱信号之间的关系(决定系数为0.964);激光诱导等离子体温度作为等离子体重要参数与硬度建立了很强的正相关性(决定系数为0.977)。D2钢表面硬度可以通过不同热处理改变组织进而改变硬度,同时加入合金元素(例如通过加入Mn可以细化晶粒改善钢的硬度)也可以改变硬度。实验同时建立了不同含量Mn的D2钢硬度与光谱强度(MnⅠ403.07 nm)之间的相关性, D2钢的硬度不随Mn含量的增加而单调增加,而光谱强度却随硬度有一致性变化。实验结果表明利用基体元素Fe、合金元素Mn, Fe元素离子与原子光谱强度比和等离子体温度可以与不同硬度D2钢建立正比关系,光谱强度有效地表征了不同热处理得到的D2钢硬度;不同Mn含量得到的D2钢硬度有效地验证了光谱强度表征硬度的可行性。因此, LIBS光谱技术表征钢铁材料硬度特性得到了实验验证,展现了工业现场控制中的应用前景。

摘要：研究了一氧化碳(CO)近红外波段直接吸收和波长调制信号去噪处理算法。从HATRAN数据库中得到CO气体的吸收信号作为仿真数据,提取直接吸收信号、1-f和2-f解调信号作为原始信号,研究了不同小波基以及不同的分解层数对叠加高斯白噪声的光谱信号去噪的效果。最后利用基长为0.95m有效光程为55.1m的Herriott型多光程池对CO在1.578μm处的第二泛频带P(4)吸收谱线信号进行测量和信号处理,与原始信号相比,经过信号处理过的直接吸收、1-f和2-f解调信号的信噪比都提高1～2个数量级;通过选择不同小波基和优化小波变换层数,增加了系统的抗干扰能力。

摘要：传统中药在世界范围的需求量巨大,尤其是屠呦呦在2015年获得诺贝尔医学奖以来,中药的受欢迎程度进一步得到了提高。然而,中药的质量标准管理中还存在较多关键性问题,其中,中药水分含量的检测是中药质量一致性控制中的一个重要因素。基于近红外LED吸收光谱的中药水分传感器,通常采用电平信号或锁相放大来实现信号的探测。方波激励可以获得水吸收光谱信号丰富的时域和频域响应信息,故常被用来作为水分传感器的激励源。针对待测样品的不平整度、提离效应及噪声等因素严重影响水分含量的时域特征量的问题,提出了一种基于方波激励的近红外吸收信号频谱分析的中药水分传感器。首先,利用中心波长为1450 nm的LED作为水吸收光谱信号的光源,并采用快速傅里叶变换获得水直接吸收光谱信号的频谱特征量。其次,分析和优化了激励方波信号参数,优化结果表明,当方波激励源的频率、幅值及占空比三个参数分别为100 Hz,1500 mV及50%时,水的吸收光谱信号最好。最后,制备了8组用于标定的肚痛丸样品和4组用于验证的肚痛丸样品,在优化激励方波参数基础上,建立了肚痛丸水分含量与奇次谐波信号幅度之间的线性关系。标定与验证实验结果表明,谐波分量中基频分量(100 Hz)和三次谐波分量(300 Hz)的幅值与肚痛丸的水分含量的线性相关系数r值分别为0.992和0.993,平均后的最小误差为1.0%,最大误差小于6.5%。该水分传感器把方波作为激励源,利用小波滤波算法对水吸收光谱信号进行去噪,并采用快速傅里叶变换算法将光谱吸收信号转换到频域后进行特征量提取,具有精度高、适用性强、实时在线测量等优点,在中药制药质量控制和过程分析中具有广阔的应用前景。

摘要：以TiO_(2)为载体,通过正交设计,采用浸渍法制备了Ni、Co和Cu等非贵金属负载型催化剂,进行CH_(4)和CO_(2)光催化干重整制氢活性评价,并采用TPR、XRD、FT-IR和BET对催化剂的氧化还原性、晶体结构和织构特征进行表征。结果表明,在600℃焙烧的9%Ni/TiO_(2)催化剂上于750℃反应40 min,CH_(4)转化率和H_(2)选择性分别为63.10%和18.55%。较难失去电子的活性成份(Ni、Co)、较高耗氢量的中高负载质量分数(6%、9%)、形成100 nm以上大孔的高温焙烧(600℃)和较长的反应时间(40 min)有利于获得高的H_(2)选择性。

摘要：在高仿白酒不断充斥市场的环境下,真假白酒的鉴别已经成为人们食品安全重点关注的问题之一.基于不同酱香型白酒中糠醛成分在276 nm波长处的紫外光吸收光谱,提出一种低成本、便携式的酱香型白酒紫外吸收光谱鉴别仪.以波长为276 nm的低成本紫外LED作为激发光源,该光源入射装有待测白酒样品的比色皿中后,其透射光由高灵敏的韩国GuVB-S11SD紫外光电传感器转换为电信号,经放大滤波后进入16位ADC芯片进行模数转换,转换后的数字信号进入高性能32位ARM单片机中进行运算.采用稀释法配置不同质量浓度的糠醛溶液对设计的鉴别仪进行了传感校准实验,考虑到吸光度的非线性效应,采用分段拟合法进行了拟合,其相关系数分别为0.99656和0.98555.制备习酒和酣客两种酱香型白酒的酒样,进行了鉴别仪的验证实验.实验结果表明,鉴别仪在60~300 mg/L范围内,其线性度为0.99656,可以实现对不同酱香型白酒进行实际鉴别,并且成本低、体积小、操作方便,在酱香型白酒真伪鉴别中具有一定的应用前景.

摘要：为了研究免校准波长调制光谱技术对激光光强变化及外界干扰的免疫能力,采用基于免校准波长调制技术的多光程吸收光谱,以乙炔为测量目标,进行了理论分析和实验验证.结果表明,不同激光功率下得到的波长调制二次谐波信号幅值发生明显变化,但通过免校准的方法得到的信号变化较小,且受气流影响、部分遮光、系统振动等外界干扰影响较小;采用免校准方法实验得到的体积分数在5×10^-6~9×10^-5范围内的光谱信号拥有较好的线性度,相关系数达0.9997;采用Allan方差分析得到该实验系统的最小探测极限可达1.2×10-8.免校准波长调制光谱技术能较好地避免光强抖动、气流干扰、系统振动等干扰,从而提高系统稳定性和探测灵敏度.

摘要：为了实现火灾的快速准确早期预警,研制了一种基于分布式反馈激光器(DFB)的早期火灾预警系统.该系统采用片上系统(SoC)芯片STM32H743为主控制器,结合波长调制(WMS)和数字锁相放大技术(DLIA)实现了CO高灵敏探测.通过单片机内部集成的12位数模转换器和16位模数转换器实现光信号的调制和光电信号采集,并根据内部2倍参考信号进行数字相关运算、积分运算及一阶无限长冲击响应滤波算法实现DLIA算法,从而得到光谱信号的2次解调信号.采用静态配气法进行了系统的标定试验,其线性相关系数达到0.9988.利用该系统进行榉木,PVC,棉布,聚氨酯泡沫及A4纸的阴燃实验结果表明,阴燃产生CO体积分数达到5×10-6所需时间分别为340、250、250、150、110 s.结果表明此系统具有快速、准确的早期火灾预警功能.