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氧化皮堆量仪

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  • 满足挑剔舌尖,尽享新鲜啤酒——奥豪斯ST400D光学溶氧测量仪轻松把关啤酒质量
    啤酒,作为一种最具平民气息的风靡全世界的酒精饮料,历经了八千多年的发展,如今啤酒已走进千家万户,并在全世界不同国家形成了不同的啤酒文化。在今天,这种口味独特的酒精饮料更易被年轻人所接受,成为跟进世界潮流的时尚选择,它所带出的丰富泡沫总能把轻松快乐的情绪最大化,同时兼具价格优势与普适性的甘苦滋味,在代表着自由与洒脱的炎炎夏日,成为永远的主旋律。随着人们生活水平的普遍提高,消费者在对啤酒口味上的要求也愈加挑剔。对如何保持啤酒风味的稳定,提供给消费者更新鲜感的啤酒已成为许多啤酒厂商质量工作中的重点。啤酒中含氧量是影响啤酒新鲜度及口感的主要因素之一。那么,如何测定含氧量呢?今天我们就跟随小编一起,和奥豪斯的工程师一起来探秘吧!实验概述啤酒风味的稳定通常是指啤酒灌装后在保存过程中,风味无明显变化。要保持啤酒风味的稳定,除去在原料及工艺上严格控制外,主要是解决啤酒中含氧量问题。即在啤酒发酵后的每一环节尽量保持酒液与氧的隔绝。通常啤酒酿造过程中,溶解氧含量应控制在0.10ppm左右。成品酒中吸入过多的氧会造成瓶装熟啤香气和口味较大改变,啤酒中酒花芳香气味会消失,并产生氧化臭味。啤酒中不饱和脂肪酸的氧化产生纸板味,同时啤酒中的蛋白多肽类物质氧化也可能形成浑浊物,甚至造成永久浑浊。由此可知,控制啤酒中含氧量是非常重要的一个环节。实验仪器与试剂实验步骤:由于ST400D光学溶氧测量仪出厂做过校准,可直接使用。我们的工程师先取五个样品分别测试溶氧值,数据如下:实验结果与分析:A 奥豪斯ST400D光学溶氧测量仪采用目前最先进的荧光技术,维护简单、耐用,操作简便,可快速提高检测啤酒含氧量的效率。B 实验中的溶氧值最小为0.05 ppm、最大为0.34 ppm。可能是由于啤酒开始时二氧化碳含量大,氧气含量较少,随着在敞开烧杯中啤酒与空气接触导致其二氧化碳溢出,氧气进入量增加,导致读数变大。C 实验中所有溶氧值都是小于1 ppm,可见雪津啤酒的含氧量符合我们的饮用需求,可放心饮用!为什么选择奥豪斯ST400D光学溶氧测量仪?ST400D光学溶氧测量仪采用目前最先进的荧光技术,相比传统极谱法、原电池法,不需要电解液,不需像电化学电极一样更换膜,或者预热操作;样品不需要搅拌即可测量,操作和维护简单;产品经久耐用,寿命更长。测量范围可达0.00~20.0 ppm,分辨率高达0.01 ppm。针对溶解氧随温度、气压变化大的特点,ST400D内置温度和气压补偿,可及时修正温度、气压变化导致的溶解氧误差。 ST400D光学溶氧测量仪隶属于奥豪斯Starter产品系列,其秉承公司品牌文化,遵循产品定位,是满足市场上大众化需求、走高性价比路线的常规电化学产品,它不仅实用,而且易于操作上手,质量可靠稳定,真正做到绝对简单。欲了解更多产品信息,请及时与我们联系!
  • 【莱恩德】农业生产:土壤氧化还原检测仪的应用
    点击此处可了解更多产品详情:土壤氧化还原检测仪  土壤是农业生产的基础,也是地球生态系统中不可或缺的一部分。土壤的氧化还原状态是影响土壤质量的重要因素之一。为了更好地了解和改善土壤状况,农业生产者和研究人员需要一种能够准确检测土壤氧化还原状态的仪器。本文将介绍一种常见的土壤氧化还原检测仪器——土壤电位计。    土壤氧化还原检测仪是一种用于测量土壤氧化还原状态的仪器,它基于电化学原理,通过测量土壤中的氧化还原电位来评估土壤的氧化还原状态。土壤中的有机质和无机物质可以影响土壤的氧化还原电位,从而影响农作物的生长和养分吸收。因此,准确测量土壤的氧化还原电位对于农业生产具有重要的指导意义。    土壤氧化还原检测仪的主要特点包括操作简单、快速、准确度高、维护方便等。该仪器通常由电极、测量仪表和附件组成。电极是用来测量土壤中的氧化还原电位的传感器,一般采用不锈钢或铜合金等材料制成。测量仪表则是用来显示测量结果和控制电极的设备,一般采用数字式或指针式等显示方式。    土壤氧化还原检测仪的应用范围非常广泛,主要应用于以下几个方面:    1. 农业生产:农业生产中需要了解土壤的氧化还原状态,以确定适宜的作物种类和施肥方案。通过使用土壤氧化还原检测仪,农业生产者可以了解土壤的氧化还原电位,进而制定合理的农业生产计划。    2. 环境保护:土壤的氧化还原状态受到环境污染的影响,例如废气、废水和废渣等。通过使用土壤氧化还原检测仪,环境保护工作者可以了解土壤的氧化还原状态,进而制定相应的环境保护措施。    3. 科学实验:土壤学、植物学和生态学等领域的研究需要进行土壤氧化还原状态的研究。通过使用土壤氧化还原检测仪,研究人员可以获得准确的实验数据,进而得出科学的研究结论。    总之土壤氧化还原检测仪作为一种检测土壤氧化还原状态的仪器在农业生产、环境保护和科学实验等领域具有广泛的应用前景。它能够帮助我们更好地了解和改善土壤状况提高农业生产的效益保护环境的研究结论。同时也能为环境保护提供更加准确科学的数据支持对于保护我们共同的家园具有重要意义。【莱恩德】农业生产:土壤氧化还原检测仪的应用
  • 【瑞士步琦】使用SFC分离手性反式-1,2-二苯乙烯氧化物
    使用SFC分离手性反式-1,2-二苯乙烯氧化物SFC 应用”本应用描述了以反式二苯乙烯氧化物为手性分子的手性柱筛选和连续的制备方法,并用叠层进样方法进行制备分离。1简介手性分子是一种有机化合物,它具有一种独特的性质,即互为不可重叠的镜像。这意味着它们以两种形式存在,称为对映体,除了原子的三维排列外,它们在各方面都是相同的。虽然这些对映体具有相同的化学性质,但它们可能具有不同的生物活性和药理作用[1,2]。因此,手性分子在制药工业中变得越来越重要,它们被用于开发药物和其他治疗方法,因此分离对映体十分重要。超临界流体色谱法(SFC)在手性分子的分离纯化中,具有其他分离技术无法比拟的优点。SFC 使用超临界二氧化碳作为流动相,这是一种清洁和绿色的溶剂,很容易从最终产品中去除。此外,SFC 提供了高分辨率和快速的分离。预测哪种固定相能够有效分离 SFC 中特定的一组对映异构体,即使在现在看来也是十分困难,这使得我们需要选择合适的手性固定相来不断试错[2]。手性 SFC 多采用与手性高效液相色谱(HPLC)相同的色谱柱,其中最常用的是多糖手性固定相(CSPs),由于可以选择不同改性的多糖,因此具有很强的通用性[3]。多糖 CSPs 具有高负载能力,这使得它们在制备规模应用中非常有用。许多商业多糖手性固定相是可用的,主要是基于直链淀粉或纤维素和改性的卤化或非卤化芳香基团。改性后的多糖可以包被或固定在二氧化硅载体上,以增强其对强溶剂的抵抗力[3]。还有其他 CSPs 通常用于手性 SFC 应用,例如,Pirkle 型手性固定相[3]。本文介绍了使用 Sepmatix 8x SFC 对反式二苯乙烯氧化物(TSO)进行平行柱筛选,随后通过方法优化转移到制备的 Sepiatec SFC-50。▲反式 - 二苯乙烯氧化物 两种手性结构2设备Sepiatec SFC-50Sepmatix 8x SFCPrepPure cCDMPC, 5um, 250 x 4.6mmPrepPure cADMPC, 5um, 250 x 4.6mmPrepPure iADMPC, 5um, 250 x 4.6mmPrepPure iCDMPC, 5um, 250 x 4.6mmPrepPure iCDCPC, 5um, 250 x 4.6mmPrepPure iBT, 8um, 250 x 4.6mmPrepPure iBT, 8um, 250 x 10mm3试剂和耗材二氧化碳(99.9%)甲醇(≥99%)乙醇(99%)异丙醇(99%)乙腈(99%)反式二苯乙烯氧化物(99%)(为了安全操作,请注意所有相应的MSDS)4实验过程样品制备:在筛选和方法优化时,将 0.075g 反式二苯乙烯氧化物溶解在 5.0mL 甲醇中;在堆叠注射时,将 0.1909g 反式二苯乙烯氧化物溶解于 6.0mL 甲醇中。使用 Sepmatix 8x SFC 进行筛选:流动相A = 二氧化碳;B = 甲醇流速3 mL/min (每根色谱柱)流动相条件0 - 0.5min5% B0.5 - 8.0min5 - 50% B8.0 - 9.4min50% B9.4 - 9.5min50 - 5% B9.5 - 10min5% B检测200nm – 600nm 紫外扫描筛选完全是全自动运行,采用流量控制单元,将每通道内的流量设置为 3mL/min,并将流量平衡。样品自动进样(每根色谱柱 5μL),启动平行筛选(运行时长=10分钟)。背压调节器设置为 150bar,柱温箱设置为32℃。使用 Sepiatec SFC-50 进行制备:流动相A = 二氧化碳;B = 甲醇流动相条件等度运行检测229nm 紫外检测PrepPure iBT 色谱柱在设定的流速下预热 4 分钟,样品通过定量环自动进样并运行。背压调节器设置为 150bar,柱温箱设置为 40℃。5实验结果色谱柱筛选:为了确定手性化合物 TSO 的最佳分离条件,进行了不同手性色谱柱的筛选,使用 Sepmatix 8x SFC 允许同时进行 8 根不同色谱柱的平行筛选。本实验一共使用了 6 根不同色谱柱:Chiral iADMPC, Chiral iCDMPC, Chiral iCDCPC, Chiral iBT, Chiral cADMPC 和 Chiral cCDMPC。图1 为色谱柱筛选结果,其中 Chiral iADMPC 色谱柱不能很好地分离对应异构体 TSO(可见表1),而 Chiral iCDMPC,Chiral iCDCPC,Chiral iBT,Chiral cADMPC 和 Chiral cCDMPC 色谱柱可以分离 TSO。▲ 图1. Sepmatix 8x SFC 筛选结果。从左上至右下依次是Chiral iADMPC,Chiral iCDMPC和Chiral iCDCPC;Chiral iBT,Chiral cADMPC 和 Chiral cCDMPC。运行时长 =10min,紫外检测波段 =229nm在处理复杂的混合物时,分辨率 R 是一个特别重要的参数,因为它衡量了每一次分离的程度,并且可以被准确识别和量化。例如分辨率 R=1 表明了不理想的分离效果,两个峰本质上并没有分离,更高的分辨率数值代表了更好的分离效果。在实际运行过程中,分辨率 R 至少达到 1.5 才会被认为是分离的。表1 显示了不同色谱柱分离 TSO 时的分辨率 R。在转移至 SFC-50 制备时,选择 iBT 色谱柱,因为它有最佳的分离效果,最容易实现转移,进样量可大大提高。表1. 使用 Sepmatix 8x SFC 筛选时不同色谱柱的分辨率色谱柱RiADMPC1.23iCDMPC1.74iCDCPC4.68iBT14.47cADMPC6.20cCDMPC4.22使用 SFC-50 进行结果优化为了确定改性剂对 TSO 的影响,下列每一种改性剂都在等度条件下使用:PrepPure iBT, 8um, 250 x 10mm 色谱柱;甲醇,乙醇,异丙醇,乙腈 (见图2)。▲ 图2. 左上-甲醇,右上-乙醇,左下-异丙醇,右下-乙腈。流速 =20mL/min,改性剂含量 =25%,温度 =40℃,背压调节器 =150bar,进样量 =150μL甲醇(偶极矩参数= 5[4])在对映体有足够的峰距的情况下,仅在 3 分钟内分离 TSO。乙醇(偶极矩参数= 4[4])作为极性稍小的改性剂,分离所需时间略大于 3 min。异丙醇(偶极矩参数= 2.5[4])在不到 3.5 分钟的时间内分离 TSO,这是由于异丙醇的极性较小。乙腈(偶极矩参数= 8[4])在 2.25 分钟内最有效地分离 TSO。然而,甲醇被用作进一步实验的改性剂,因为它的窄峰宽和对称峰有望带来高进样量。此外,它比乙腈毒性更小,价格也更便宜。由于流动相中改性剂的含量会因极性变化而对分离产生影响,所以采用了不同的甲醇含量(见图3)。▲ 图3. 左上 20% 甲醇,右上 25% 甲醇,左下 30% 甲醇,右下 35% 甲醇。流速 = 20mL/min,,温度 =40℃,背压调节器 =150bar,进样量 =150μL流动相甲醇含量由 20% 连续增加到 35%,运行时间逐渐缩短。当改性剂含量为 35% 时,运行时间可以从大约 3.5 分钟缩短至约 2.5 分钟。不过分辨率有所降低,对映体的峰宽也降低了。因此,在进一步的实验中,改性剂的浓度被设定为 35%。每根色谱柱都有可达到最大效率或理论塔板数的固有最佳流速。如果流量减小或增大,则用非最佳分离塔板数进行分离。与液相色谱法相比,SFC 可以使用更高的流速,而分离塔板数不会大幅减少[5]。因此,图4显示了流速对分离效率的影响。▲ 图4. 左 20mL/min,右 30mL/min,改性剂 % = 35%,温度 = 40℃,背压调节器 =150bar,进样量 =150μL随着流量的增加,运行时间和峰宽进一步减小。运行时间从大约 2.5 分钟缩短至 2 分钟以内。根据样品的不同,温度和压力对组分的分离和保留的选择性有影响。因此,在 100 bar 和 150 bar 以及 40℃ 和 50℃ 范围内进行了 4 次实验(见图5)。可以看出,温度和压力的变化对各自的分离没有明显的影响。因此,叠层进样时,温度控制在 40℃,背压调节器控制在 150 bar。▲ 图5.左上 100bar 和 40℃,右上 150bar 和 40℃,左下100bar 和 50℃,右下 150bar 和 50℃。流速 = 30 mL/min,改进剂 %=35%,进样量 =150μL为了提高分离效率,增加 TSO 的浓度和进样量(150μL ~ 250 μL)(见图6左上)。在这些条件下,基线分离仍然是可行的。图6(右上和下)显示了在与单次进样图 6 左上相同的实验条件下,叠层进样时间为 0.97min,即每 0.97 分钟进样一次。在这种情况下,每次额外注入都节省了平衡时间,提高了产能。最终采用基于时间的方法收集馏分。每次进样的紫外信号都表明了该方法具有良好的再现性(图6右上)。垂直线表示收集相应馏分的时间窗口。▲ 图6. 左上 250μL (0.1909 g TSO 的 6mL 甲醇溶液),右上叠层进样 TSO 的紫外信号,下最后的色谱图。流速 = 30 mL/min,改进剂 %=35%,温度 =40℃,背压调节器=150bar,进样量 = 250μL,进样次数 = 10次6结论在文中,使用 Sepmatix 8x SFC 仪器进行以 TSO 为分析物的手性柱筛选,将最合适的手性色谱柱,转移到 Sepiatec SFC-50 仪器进行制备。每根手性柱对手性物质的反应都不同,这就是为什么在纯化过程之前必须进行筛选的原因,作为标准物质的 TSO 可以在许多不同的手性柱上分离。随后在 SFC-50 上放大,并利用制备柱对等度纯化的方法进行优化。结果表明,改性剂的选择、改性剂在流动相中的比例和流量对分离效果有较大影响。在这些特定条件下,温度和压力的变化对分离效果的影响不大。在一般情况下,这两个参数也可以改变以优化分离条件。7参考文献https://doi.org/10.1038/s41570-023-00476-zSUPERCRITICAL FLUID CHROMATOGRAPHY, Terry A. Berger, Agilent Technologies, Inc., 2015PRACTICAL APPLICATION OF SUPERCRITICAL FLUID CHROMATOGRAPHY FOR PHARMACEUTICAL RESEARCH AND DEVELOPMENT, Vol. 14, M. Hicks and P. Ferguson, 2022 Elsevier Inc.Laboratory Chromatography Guide, ISBN 3-033-00339-7, by Büchi Labortechnik AG (Switzerland)http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2012.10.005
  • 大连化物所研制出固体氧化物电解池制氢样机
    近日,大连化物所燃料电池研究部燃料电池系统科学与工程研究中心(DNL0301组)研制出固体氧化物电解池制氢样机,额定产氢量为2Nm3/h。固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)是固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的逆过程,可在中高温(700至900℃)下将电能和热能转化为燃料化学能,具有能量转化效率高、不使用贵金属催化剂等优点。SOEC利用富余的可再生能源电力,以及核电、化工、钢铁等行业伴生的工业余热实现电解制氢,效率有望达到90%以上,是未来大规模制取氢气的重要技术之一。与国外相比,我国SOEC技术起步较晚,在电堆和系统制备等方面差距较为明显。近年来,该团队围绕SOEC关键材料、电堆与系统集成等方面,取得系列进展。团队发展了对称密封技术,展现出优异的密封性能,实现多次重启后电堆开路电位未见明显降低;研究开发了大功率电堆的气体分配技术,单堆功率达到10kW级;自主设计了高集成度的供水单元、供气单元和热管理单元,集成出额定产氢量2Nm3/h的SOEC制氢系统,直流能耗约3.30kWh/Nm3,水蒸气转化率达到70%以上。相关成果有望为进一步开发大规模固体氧化物电解池制氢系统奠定技术基础。上述工作得到大连化物所创新基金的支持。
  • 半导体情报,科学家提出室温下的氧化铟三维垂直集成新方法!
    【科学背景】三维垂直集成技术是当今集成电路领域的研究热点,通过在单一衬底上堆叠多层器件,可以实现高密度、能效高且低成本的集成电路。然而,开发可扩展的三维薄膜晶体管(TFT)集成工艺面临诸多挑战。传统的制造方法如晶片-晶片结合存在低功率密度、高温处理及缺乏标准化等问题,限制了其广泛应用。为了克服这些挑战,沙特阿卜杜拉国王科技大学Saravanan Yuvaraja,Xiaohang Li等人合作在“Nature Electronics”期刊上发表了题为“Three-dimensional integrated metal-oxide transistors”的研究论文。科学家们提出了在室温下在硅/二氧化硅衬底上单片式三维集成氧化铟(In2O3)TFT的方法。这种方法与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容,能够堆叠多达十层的n型通道In2O3 TFT,并制造不同结构的器件,包括底栅、顶栅和双栅TFT。研究结果显示,双栅器件表现出优异的电性能,如最大场效迁移率达到15 cm2 V&minus 1 s&minus 1,亚阈摆幅为0.4 V dec&minus 1,开关比高达108。通过在不同位置单片集成双栅In2O3 TFT,科学家们还成功创建了具有高信号增益和良好噪声裕度的单极反相器电路。尽管在本研究中尚未制造垂直互连访问,但提出了潜在的制造方法,有望减少制造复杂性。这一研究为三维集成电路技术的发展提供了新的思路和解决方案,推动了在低成本、高效能集成电路领域的进一步探索与应用。【科学亮点】(1)实验首次在室温下实现了单片式三维垂直集成的氧化铟(In2O3)薄膜晶体管(TFT),采用了与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的方法。(2)实验通过堆叠十层n型通道的In2O3 TFT,在不同层次制造了底栅、顶栅和双栅TFT,展示了多种结构的器件。作者的研究结果表明,双栅TFT器件在电性能上表现出显著的提升,包括最高达到15 cm2 V&minus 1 s&minus 1的场效迁移率、0.4 V dec&minus 1的亚阈摆幅和高达108的开关比。(3)通过在不同位置单片集成双栅In2O3 TFT,作者成功创建了具有约50的信号增益和优良噪声裕度的单极反相器电路。这些双栅器件还允许微调反相器,以实现对称的电压传输特性和最佳的噪声裕度。【科学图文】图1: 氧化铟In2O3薄膜晶体管thin-film transistor,TFT的3D单片集成。图2. 制造垂直集成在10-S器件中的单个薄膜晶体管TFT的工艺步骤及其结构和元素分析。图3. 器件特性。图4. 使用垂直集成的In2O3 薄膜晶体管TFT制造的电压反相器电路和操作特性。图5. 可配置反相器电路的特性图。图6. 基准图表。【科学结论】本文探索并实现了在室温下将氧化铟(In2O3)薄膜晶体管(TFT)单片式三维集成的方法,这一创新不仅突破了传统集成电路制造的温度限制,还展示了可与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的技术路线。通过这一方法,研究团队成功在硅/二氧化硅(Si/SiO2)衬底上堆叠了多达十层的In2O3 TFTs,实现了各种不同结构的设计。实验结果显示,这些器件具有优异的电性能,包括高达15 cm2 V&minus 1 s&minus 1的场效迁移率、仅为0.4 V dec&minus 1的亚阈摆幅以及高达108的开关比,为未来高密度、能效高且低成本的集成电路提供了新的可能性。特别值得关注的是,通过在不同层次单片集成双栅In2O3 TFT,研究团队成功创建了性能优越的单极反相器电路,展示了高达50的信号增益和优异的噪声裕度。这不仅突显了三维垂直集成技术在电子器件设计中的潜力,还为实现更复杂、功能更强大的集成电路奠定了基础。参考文献:Yuvaraja, S., Faber, H., Kumar, M. et al. Three-dimensional integrated metal-oxide transistors. Nat Electron (2024). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01205-0
  • 氧化安定性测定仪检测氧化安定性的主要目的
    氧化安定性测定仪测试的一般原理是在一定量的测试油样中,放入金属片作为催化剂,在一定的温度下输入一定量的氧气,经规定的试验时间后,测定油样氧化后的酸值、黏度、沉淀物和金属片的质量变化以及酸值达到规定值所需试验时间。  润滑油的氧化安定性除了主要取决于自身的化学组成外,还与测试的温度、氧压、金属催化片、金属接触面积、氧化时间等条件有关。因此须根据所测试润滑油品的实际使用环境来选择合理的试验条件,目前常用的测试方法GB/T加抑制剂矿物油的氧化特性测定法。该方法概要为检测试样在水和铁-铜催化剂存在的条件下,在95℃条件下与氧反应,定期测定试验的酸值,酸值达到2.0mgKoH/g或试验时间达到10000h,试验结束,使酸值达到2.0 mgKOH/g的试验时间称为试样的“氧化寿命”。由于GB/T试验时间较长,在实际检测中也多采用SH/T润滑油的氧化安定性的测定-旋转氧弹法来评价不同批次相同组成润滑油氧化安定性的连续性或润滑油的剩余氧化试验寿命。  氧化安定性的检测目的:  1.监测润滑油的氧化安定性的变化,防止因润滑油的氧化变质,生成更多有机酸,使设备润滑部件发生腐蚀。  2.防止因润滑油氧化严重所产生的更多油泥、胶质和沥青质,增大润滑油的黏度,不利于设备的润滑和散热。也防止因过多的油泥堵塞油路而影响润滑油的流动,增加设备的磨损。  3.润滑油的氧化变质还会使油品的添加剂发生裂解失效,使油品的有关理化性能发生劣化,如油品的泡沫性、乳化性、抗磨性能等都会明显下降。
  • 土壤氧化还原电位仪(土壤氧化还原电位仪的作用)
    前言: 土壤氧化还原电位仪是一种专门用于测量土壤中氧化还原势(Eh)的专业仪器,其在揭示土壤健康状况、指导农田管理和环境保护等方面具有重要价值。 产品链接https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104275/C307153.htm 一、【实时检测土壤,评估土壤环境】 土壤氧化还原电位仪可以实时准确地测定土壤的氧化还原电位值,这一参数反映了土壤环境中电子转移活动的程度。通过持续监测和分析,能够判断土壤是处于氧化还是还原状态,进而评估土壤肥力水平、污染物降解能力及微生物活性等多方面土壤健康状况。 二、【指导科学施肥与改良措施】 利用土壤氧化还原电位仪得到的数据,农业生产者可以更准确地了解土壤对养分的有效性以及潜在的重金属污染风险。据此调整施肥策略,避免过度施肥导致的土壤酸化或盐碱化问题,并采取针对性的土壤改良措施,提高农作物产量与品质,实现土壤资源的可持续利用。 三、【环保治理与生态修复的重要工具】 在土壤污染治理和生态修复领域,土壤氧化还原电位仪同样发挥着关键作用。通过对受污染土壤Eh的动态监测,可为污染物迁移转化规律的研究提供依据,指导实施有效的土壤修复方案。此外,在湿地保护、矿山复垦等领域,该仪器也能帮助科学家和工程师深入理解并调控土壤系统的氧化还原过程,促进生态环境恢复。
  • 仪器表征,科学家首次揭示微应变对钠分层氧化物正极材料合成的影响!
    【科学背景】随着高能量密度和长寿命电池的需求不断增加,研究人员越来越关注电池材料的微应变及其对电池性能的影响。微应变是由结构缺陷(如位错和堆垛层错)引起的,这对能源材料的机械强度和循环稳定性产生了重大影响。尤其在钠分层氧化物正极材料中,微应变被认为是导致容量衰退和结构破坏的关键因素。然而,微应变在电池材料合成过程中的起源和影响仍未完全明确,这成为了当前研究的一个挑战。为了解决这一问题,布鲁克海文国家实验室(美国能源部的实验室) Xianghui Xiao, 美国阿贡国家实验室Gui-Liang Xu & Khalil Amine教授合作进行了一系列原位和实时的多尺度表征,包括同步辐射X射线衍射和显微镜观察,来探讨过渡金属在前体颗粒中的空间分布对微应变的影响。研究发现,过渡金属的空间分布对纳米尺度的相变、局部电荷异质性以及微应变的积累有着强烈的调控作用。这一意外发现揭示了缺陷从核心向外壳的反直观传播模式,并为优化合成策略提供了新方向。通过这些研究,科学家们提出了基于微应变筛选的合成策略,以减少晶格中的微应变和结构缺陷,从而显著提升了电池材料的结构稳定性。这些成果标志着向设计无缺陷电池材料的合成方法迈出了关键一步。【科学亮点】1. 实验首次在钠分层氧化物正极的实际合成过程中,系统地进行微应变筛选,并应用了多尺度原位同步辐射X射线衍射(SXRD)和显微镜表征技术。2. 实验通过结合原位SXRD和全场X射线显微镜的观察,揭示了过渡金属在前体颗粒中的空间分布对纳米尺度相变、局部电荷异质性和微应变积累的强烈影响。3. 实验结果:&bull 过渡金属的空间分布:发现过渡金属的空间分布在钠分层氧化物正极的合成过程中扮演了关键角色,主导了相变机制。&bull 微应变的积累:在合成过程中,微应变在颗粒内部积累,导致了缺陷的形成和增长,其传播方式呈现出反直观的外向模式。&bull 结构稳定性的改善:通过对微应变的深入分析,提出了一种更为合理的合成路线,能够显著减少晶格中的微应变和晶体缺陷,从而提升结构稳定性。【科学图文】图1: 前驱体的形貌和化学性质。图2:固态合成过程中的结构演变。图3:合成过程中的结构缺陷和化学演变。。图4:颗粒裂纹及其消除。图5:电化学性能。图6:测试分析。【科学结论】本文揭示了过渡金属在钠分层氧化物正极合成过程中对微应变的显著影响。通过原位同步辐射X射线衍射和显微镜技术的多尺度表征,研究发现,过渡金属在前体颗粒中的空间分布对纳米尺度的相变、局部电荷异质性以及微应变的积累有着关键的调控作用。这一发现颠覆了传统观念,揭示了缺陷的成核和生长在颗粒内部向外传播的反直观现象。这种对微应变的深刻理解指导了更加合理的合成策略,即通过优化合成条件来减轻微应变和晶体缺陷,从而显著提高电池材料的结构稳定性。这一研究成果不仅提供了新思路来改善电池材料的性能,还为无缺陷电池材料的设计合成奠定了重要基础,为未来高能量密度和长寿命电池的研发提供了有力支持。参考文献:Zuo, W., Gim, J., Li, T. et al. Microstrain screening towards defect-less layered transition metal oxide cathodes. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01734-x
  • 大连化物所揭示高效二氧化碳/一氧化碳电解反应的选择性变化机制
    近日,中国科学院院士、中科院大连化学物理研究所纳米与界面催化研究组研究员包信和与研究员汪国雄、高敦峰团队,在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展。该研究揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制,并组装出千瓦级电堆,为二氧化碳/一氧化碳电解的实际应用提供了参考。   二氧化碳电解反应利用可再生能源产生的电能将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品,是近年来快速发展、颇具应用前景的负碳技术。乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物具有较高的能量密度和市场需求,是理想的电解产物。然而,在工业级电流密度下高选择性生成多碳产物仍存在挑战。   本工作基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合废气这一现状,通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境,实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加,电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸,且电流密度显著增加。在0.6 MPa CO条件下,乙酸法拉第效率为48%,总电流密度达到3 A cm-2。机理研究表明,产物选择性变化受到*CO覆盖度和局部pH值影响,低*CO覆盖度时优先生成乙烯,高*CO覆盖度和高局部pH值利于乙酸的形成。在优化的电解条件下,多碳产物的法拉第效率和分电流密度分别达到90.0%和3.1 A cm-2,对应于100.0%碳选择性和75.0%收率,优于热催化CO加氢反应。为进一步验证电解过程的可行性,该团队组装了4节100 cm2的碱性膜电堆,其电解功率最高达到2.85 kW,在总电流为150 A时,乙烯的生成速率为457.5 mL min-1;在总电流为250 A时,乙酸的生成速率为2.97 g min-1。该研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考,而且为二氧化碳/一氧化碳电解从实验室走向实际应用奠定了技术基础。   相关研究成果以Coverage-driven selectivity switch from ethylene to acetate in high-rate CO2/CO electrolysis为题,发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(A类)“变革性洁净能源关键技术与示范”等的支持。大连化物所揭示高效二氧化碳/一氧化碳电解反应的选择性变化机制
  • 山东大学成功研制高质量4英寸氧化镓晶体
    近日,山东大学陶绪堂教授团队使用导模法(EFG)成功制备了外形完整的4英寸(001)主面氧化镓(β-Ga2O3)单晶,并对其性能进行了分析。劳厄测试衍射斑点清晰、对称,说明晶体具有良好的单晶性,无孪晶;X射线衍射摇摆曲线显示晶体(400)面半峰全宽仅为57.57″,结晶质量较高;湿法化学腐蚀测试结果表明,晶体位错密度为1.06×104 cm-2;C-V测试确认β-Ga2O3晶体中载流子浓度为7.77×1016 cm-3。测试结果表明,该团队通过导模法获得了高质量的4英寸β-Ga2O3单晶。相关内容以“4英寸氧化镓单晶生长与性能研究”为题已在《人工晶体学报》网络首发(DOI:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20220831.001.)。该成果是继2019年团队获得4英寸(100)主面单晶后的又一新突破。 图1 4英寸β-Ga2O3晶体 图2 β-Ga2O3单晶(010)面劳厄衍射图图3 β-Ga2O3单晶摇摆曲线   此外,团队通过优化提拉法晶体生长工艺,在原有1英寸晶体基础上,成功放大到2英寸,晶体外形规整、无裂纹,晶体质量较高。晶体生长尺寸与德国IKZ及美国空军实验室相当,达到国际先进水平。 图4 提拉法生长2英寸氧化镓柱状单晶   山东大学晶体材料国家重点实验室在国内最早开展导模法氧化镓单晶生长,经过长期潜心攻关,从零开始,先后突破了1~4英寸氧化镓单晶生长、缺陷、掺杂、加工等关键核心技术。通过导模法、提拉法等多种晶体生长方法,生长出n型导电及半绝缘氧化镓晶体并开展了系统的晶体加工和缺陷研究,为打破国外技术封锁和产品禁运奠定了基础。   β-Ga2O3作为超宽禁带半导体材料,可用于制备功率器件、紫外探测器、高能射线探测器,同时也可作为GaN、ZnO等半导体的衬底材料使用。由于超高的击穿场强和巴利加优值,β-Ga2O3功率器件具有耐压高、导通损耗低、开关速度快的优点。目前,β-Ga2O3二极管及场效应晶体管器件耐压均可达几千伏,器件击穿场强已超过SiC和GaN的理论极限。   由于β-Ga2O3禁带宽度为4.8 eV,吸收截止边位于260 nm处,紫外透过率可达80%以上,并且具有良好的化学稳定性和热稳定性。因此,β-Ga2O3晶体自身便满足“日盲”光电器件的需求,避免了目前常用氮化物需要合金化等复杂问题。β-Ga2O3晶体因其卓越的材料性能,在深紫外光电探测以及超高压功率器件方面具有重要的应用,也是最近美国等西方国家对我国实施禁运的关键材料。
  • 半导体情报,科学家开创超薄高κ氧化物的理想平台与2D晶体管集成新方法!
    【科学背景】二维(2D)半导体具有原子级厚度,是潜在的高度缩放晶体管沟道材料,因其能够抑制短沟道效应而成为研究热点。然而,要超越传统的硅基晶体管,需要在2D半导体上开发无瑕的超薄高介电常数(κ)介电材料,以实现高效的栅极控制。然而,由于2D半导体表面没有悬挂键,直接进行原子层沉积(ALD)来沉积介电层存在非均匀成核和电流泄漏的问题,特别是在介电层厚度小于3nm的情况下。为了解决这个问题,科学家们提出了多种界面工程方法,包括等离子预处理和种子层预沉积,但这些方法通常会引入额外的界面电荷散射、较差的热稳定性或整体栅极电容降低等问题。有鉴于此,南开大学材料科学与工程学院张磊,吴金雄等教授提出了一种垂直金属辅助的范德华(vdW)集成方法,这种方法能够在不损伤2D半导体表面的情况下,将高κ介电材料层叠到2D半导体上。研究中开发了一种铋氧化物(Bi2O3)辅助的化学气相沉积(CVD)方法,用于垂直生长钯、铜和金等单晶纳米片,这些纳米片具有原子级平整的表面。通过无聚合物的机械压合方法,这些纳米片可以轻松转移到目标基板上。此外,CVD生长的钯与ALD过程兼容,能够在其上沉积超薄高κ介电材料如Al2O3和HfO2,同时保持其原子级平整表面。通过一步转移过程,研究人员将小于3nm的Al2O3/Pd和HfO2/Pd异质结构堆叠在几层的MoS2或石墨烯上,形成了清洁的vdW界面,没有有机污染或沉积引起的损伤。结果表明,使用2nm厚Al2O3或HfO2介电材料的顶栅MoS2场效应晶体管(FET)展示了约61mV/dec的亚阈值摆幅、0.45V的低工作电压、107的开/关比、10&minus 6A/cm² 的栅极漏电流和~1mV的可忽略滞后。【科学亮点】(1) 实验首次介绍了铋氧化物辅助化学气相沉积(CVD)方法:&bull 首次开发了铋氧化物辅助CVD方法,用于垂直生长单晶金属纳米片,如钯、铜和金,这些纳米片具有原子级平整表面。&bull 创新性地展示了纳米片通过无聚合物机械压合技术轻松转移到目标基板上,这一过程没有引入有机污染物,保持了原子级平整度。(2) 实验通过vdW集成成功实现了亚1nm CEC的2D晶体管的制备:&bull 使用了铋氧化物辅助CVD生长的钯纳米片作为基础,成功实现了超薄高介电常数(高κ)介电材料(如Al2O3和HfO2)的原子层沉积(ALD),保持了介电材料的原子级平整度。&bull 在少层二硫化钼(MoS2)和石墨烯上,通过一步转移过程堆叠了小于3nm厚的Al2O3/Pd和HfO2/Pd异质结构,形成了清洁的vdW界面,避免了常见的沉积损伤和有机污染物的引入。(3) 实验所制备的MoS2顶栅场效应晶体管(FET)展示了亚1nm CEC(0.9nm)的高介电常数(高κ)介电材料(Al2O3或HfO2)的优异性能。具体包括低至0.45V的操作电压、106 A/cm² 的栅极漏电流。【科学图文】图1:垂直生长的单晶金属化学气相沉积chemical vapour deposition,CVD生长、无聚合物转移和表征。图2:垂直生长钯Pd纳米片的原子层沉积atomiclayer deposition,ALD兼容性和范德华van der Waals,vDW集成。图3:以亚3nm Al2O3/Pd作为顶栅介质和电极的MoS2晶体管。图4:以2nm HfO2/Pd作为顶栅介质和电极的MoS2晶体管。【科学结论】本文的科学启迪在于了一种新颖的方法,利用铋氧化物辅助化学气相沉积(CVD)生长垂直单晶二维金属纳米片,并成功将其作为高质量原子层沉积(ALD)氧化物的平台。这一方法不仅解决了传统ALD技术在二维半导体表面上沉积难题,还避免了传统转移技术中介电层厚度过大的问题。通过铋氧化物的引入,实现了在原子级别上对金属表面的垂直生长,从而为超薄介电层的制备提供了一种新途径。此外,本文还通过简化的一步法集成过程,成功在二维半导体上形成了范德华界面,避免了传统转移过程中的有机污染和损伤,确保了介电层的质量和性能。这不仅有助于在极小的电容等效厚度下实现高效的栅极控制,还为制造更高性能的二维场效应晶体管(FET)奠定了基础。原文详情:Zhang, L., Liu, Z., Ai, W. et al. Vertically grown metal nanosheets integrated with atomiclayerdeposited dielectrics for transistors with subnanometre capacitanceequivalent thicknesses. Nat Electron (2024). https://doi.org/10.1038/s41928024012023
  • 如何有效测试各类油品的氧化稳定性和抗氧化效果
    各种类型的食用油可用于烹饪和在厨房使用。油的范围包括植物油,如葵花籽油、大豆、花生、棕榈、椰子、橄榄油、混合油到动物脂肪,如鲑鱼油。抗氧化剂通常用于提高保质期和保存食用油和脂肪的质量。它们通过各种机制参与或干扰脂质自氧化反应级联来抑制氧化反应。不同的油有不同的氧化率,抗氧化剂在提高其保质期和保持其质量方面有不同的效果。利用VELPOXITEST油脂氧化分析仪进行了分析,检测每一种测试油的不同特点。油的氧化稳定性和抗氧化剂的添加食品最重要的质量改变之一是由于游离或酯化的不饱和脂肪酸对氧的吸收。脂肪的自动氧化是一种由光、高温、金属痕迹和有时影响产品保质期的酶促进的化学反应。防腐剂和其他物质被添加,以抵消和减缓这一食用产品的质量改变过程。抗氧化剂通常用于提高保质期和保护食用油和脂肪的质量。它们通过参与或干扰脂质自氧化反应级联来抑制氧化反应。意大利VELP油脂氧化分析仪OXITEST方法和对各种类型的油品进行的分析OXITEST氧化稳定性反应器被用来测定各种样品的氧化稳定性,不需要进行初步的脂肪分离。OXITEST方法是一项公认的分析技术,用于测定食品、脂肪和油的氧化稳定性。对各种类型的油进行了测试,以分析氧化稳定率,并比较所有含有和不含有抗氧化剂的油的配方。
  • 二氧化碳电解技术助力实现碳中和
    为了应对全球气候变化和环境问题,越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略。负碳技术通过捕集、贮存和利用二氧化碳以此抵消难减排的碳排放而成为了实现碳中和的重要途径,其中近年来快速发展、极具应用前景的二氧化碳电解技术受到广泛关注。研究人员正在进行二氧化碳/一氧化碳电解性能测试近日,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)包信和院士、研究员汪国雄、研究员高敦峰团队在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展。团队揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制,并组装出千瓦级电堆,其电解性能是目前文献报道最高值。该成果可以实现钢厂尾气或者化工尾气的高值化利用,为二氧化碳/一氧化碳电解技术从实验室到实际应用提供了技术基础。相关成果发表在国际顶级学术期刊《自然—纳米技术》上。通过利用可再生能源产生的电能,二氧化碳电解反应可以将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品。乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物具有较高的能量密度和市场需求,是理想的电解产物。然而,在工业级电流密度下高选择性生成多碳产物仍然存在很大挑战。本工作中,团队基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合尾气这一现状,通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境,实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加,电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸,且电流密度显著增加。为进一步验证电解过程的可行性,团队组装了4节100 cm2的碱性膜电堆,其电解功率最高达到2.85 kW,在总电流为150 A时,乙烯的生成速率为457.5 mL min?1;在总电流为250 A时,乙酸的生成速率为2.97 g min?1。团队研制的碱性膜电解器和电堆“团队在电化学器件上进行了创新,研制了高性能碱性膜电解器件来电解二氧化碳/一氧化碳。”汪国雄介绍,“同时,我们通过改变反应气中一氧化碳分压来调控电极催化剂微环境,揭示了反应覆盖度驱动的选择性转变机制。”该项研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考,而且为二氧化碳/一氧化碳电解从实验室走向实际应用提供了技术基础。提及下一步研究方向,汪国雄说:“我们将进一步开展放大研究,研制大规模的碱性膜电堆和系统,提高在实际工况下的稳定性,实现在工业领域的示范运行。”
  • 节能环保自动化仪器----绝缘油氧化安定性测定仪
    近年来世界石油市场的主要特点:一是美国西德克萨斯轻质原油(WTI)与布伦特原油价格倒挂日渐频繁 二是轻质原油和重质原油价差缩小 三是石油的金融属性更加明显,投机商继续青睐石油期货市场 四是石油需求大幅下降,但降幅逐季收窄 五是欧佩克减产履约率呈现前高后低走势,剩余产能大幅增加 六是石油库存居高不下。通过对市场、贸易、油价、运输和劳动成本等方面的分析,鉴于欧美严格的环保要求,以及市场的成熟度,欧美等地区对基础化学品和大宗石化产品的需求已趋于饱和,这就迫使西方发达国家紧缩本国石化生产,全球化工行业发展的重心逐步向原料产地(中东)和产品市场(亚洲)转移。中东和包括中国在内的亚太地区将是全球炼油和石化产能增长最快的地区,亚洲将成为世界较大的石化市场。同时,世界石化工业发展趋向大型化、基地化和炼化一体化,产业集中度越来越高。A1250绝缘油氧化安定性测定仪适用标准:SH/T0811-2010和SH/T0206-1992。适用于测定绝缘油的氧化安定。绝缘油氧化安定性测定仪是变压器油的生产、使用单位,各相关院校、科研部门等测试变压器油的氧化安定性能稳定的一种自动化仪器。仪器特点1、采用金属浴加热,无需加油,节能环保,使用简便。2、PID 控制能够在达到目标温度后快速的保持稳定 ,节省等待时间。3、内置超温保护装置,使用可靠。4、配置皂泡流量计可准确检测气体流量。5、配置计时器可自动计时。6、可提供计量检定证书。技术参数工作电源:AC220V±10%,50Hz功 率:≤1100W控温范围:室温~160℃控温精度:±0.5℃试样数量:6路
  • 控制氮氧化物 欧美有何良策?
    关注焦点:   ●实施多指标综合管理措施   ●制定相应的标准体系   ●推动实施区域联防联控   ●采取经济激励政策   ●披露企业污染排放信息      据估计,和上世纪80年代相比,我国机动车保有量增加24倍,机动车排放成为部分大中城市大气污染的主要来源。 CFP供图   氮氧化物是大气主要污染物之一,是光化学烟雾污染、城市灰霾天气、大气酸沉降等一系列环境问题的重要根源。由于氮氧化物可以在大气层中长距离输送,其引起的全球性或区域性污染问题也日益凸现。   发达国家较早采取了一系列政策措施防治氮氧化物污染,其中一些经验对我国“十二五”期间进行氮氧化物污染综合管理和控制有一定借鉴意义。   由于氮氧化物的控制涉及到多种二次污染物,因而既要考虑其本身的危害,又要考虑其二次污染物的危害。针对这一特点,欧美等发达国家采取了系统的防控措施,并取得了显著成效。   实施多指标综合管理措施   美国和欧盟的氮氧化物控制政策目标均是减少氮氧化物及其二次污染物的环境损害。因此,在控制氮氧化物污染时,不仅要求各类排放源达到相应的排放标准,还要求根据二次污染物的削减目标来制定区域氮氧化物的排放总量。   欧盟的酸雨政策从一开始便将酸沉降、富营养化和近地面臭氧问题纳入同一控制体系,采取一揽子控制政策。   多指标的污染控制政策可以有效避免多个单指标控制政策之间的冲突,并且更易于执行。   美国氮氧化物控制主要是以二次污染物臭氧和酸雨为最终控制目标,一方面通过州际合作解决近地面臭氧非达标区的二次污染问题,另一方面通过酸雨计划解决氮沉降问题。美国2005年颁布的《州际清洁大气法案》也考虑了多指标的大气污染控制政策,将臭氧和细颗粒物的污染控制纳入统一政策体系中。   制定相应的标准体系   美国和欧洲都制定了各类大型固定源以及机动车的氮氧化物排放标准。排放标准本身的制定就同时考虑了环境要求和相关控制技术的经济性、可行性、和费用有效性。   美国环保局以1990年《清洁大气法修正案》的第一卷“大气污染预防与控制”以及第四卷“酸沉降控制”为法律依据,通过执行酸雨中氮氧化物的削减计划来控制固定源氮氧化物污染。   酸雨计划分两个阶段在全国范围实施燃煤电厂的氮氧化物削减:第一阶段的削减对象为固态排渣墙式锅炉以及切向燃烧锅炉。第二阶段的削减对象为格状喷然器、旋风燃烧器、湿态排渣锅炉以及立式燃烧锅炉。   针对机动车排放源,美国和欧洲均出台分阶段的排放标准,通过逐步更新机动车排放控制技术削减氮氧化物的排放。   美国和欧洲均采用了包括二氧化氮、臭氧和细颗粒物的多指标体系制定环境空气质量标准来控制氮氧化物污染。欧盟及其成员国制定的二氧化氮标准均符合世界卫生组织的推荐标准。美国虽然对二氧化氮要求较为宽松,但严格控制二次污染物,对氮氧化物起到了协同控制作用。   推动实施区域联防联控   在解决氮氧化物及其二次污染物的长距离输送问题时,欧洲和美国都制定了区域污染控制政策,建立了地区间协调和合作机制,通过多地区间的协作达到减少氮氧化物区域污染的目的。   在欧洲,欧盟各成员国通过签署各类国际公约,提交国家削减计划等方式来达到控制氮氧化物区域污染的目标。   1979年,欧洲和北美各国签署了《长距离跨界大气污染公约》来解决酸雨和近地面臭氧等大气污染物跨界输送导致的问题 1988年,联合国欧洲经济委员会制定了这一公约下旨在控制氮氧化物排放和输送的《索菲亚协议》,规定到1994年止,氮氧化物排放量要冻结在1987年的水平,并且自1989年开始,10年间应削减氮氧化物30%的排放量。1999年,欧盟各成员国签署的《控制酸沉降、富营养化和臭氧协议》制定了各签署国到2010年的氮氧化物排放限制目标。   另外,欧盟于1997年通过了一项酸雨防治战略,旨在同时解决欧盟范围内的酸沉降、富营养化以及近地面臭氧问题。由于氮氧化物是这3类二次污染问题的前体物质,因此这一战略通过制定全欧盟排放总量目标来解决这些问题。2001年,欧盟委员会通过了《国家最高排放限值公约》,规定了包括氮氧化物在内的4种生态污染物到2010年的排放限值。   美国为解决氮氧化物长距离传输所引起的臭氧和细粒子污染问题,制定了区域污染控制策略,建立了地区间的有效协调和合作机制。   1994年,美国东部各州建立的臭氧输送委员会形成了谅解备忘录,实施区域性氮氧化物削减计划。第一阶段(1999~2002年)为氮氧化物配额管理方案,规定了氮氧化物的年排放总量和污染源排放配额,合作区域包括12个州和哥伦比亚特区。第二阶段(2003~2008年)为氮氧化物州际执行计划,制定了区域排放总量限值,并规定排污企业可以卖出或者存储多余排放配额,这一计划将合作区域扩大到22个州。   2009年开始,美国东部各州在《州际清洁空气法案》基础上执行氮氧化物的臭氧季节削减方案来控制夏季电力部门排放氮氧化物,合作区域增至28个州。   采取经济激励政策   近年来,发达国家将基于成本收益分析的经济激励政策引入氮氧化物的控制政策体系,成为基于法规政令的命令控制型政策的有益补充。   其中,美国最常用的是排污许可证交易制度,欧洲部分国家则借助于排污收费和排污税来控制企业的排污行为。   美国在臭氧输送委员会氮氧化物配额管理方案和氮氧化物州际执行计划中实施了氮氧化物配额交易,使得控制政策在实现了污染排放削减目标的同时,大大降低了减排成本。   据美国环保局估算,氮氧化物配额交易使臭氧输送委员会氮氧化物配额管理方案第二阶段的污染削减成本从高于13亿美元(2000年价格)降低到7亿美元水平。这一机制成功地降低了氮氧化物的排放量和近地面臭氧的环境浓度。   据美国环保局2007年的评估数据显示,在实施氮氧化物配额交易后,2006年目标排放源的氮氧化物排放量与2005年相比削减了7%,与1990年相比削减了74%。   西欧部分国家对氮氧化物征收税费,通常只是针对较大的排放源征收排污费,例如发电厂、供热厂等。   法国自1990年起即开始对大型燃烧源收取氮氧化物排污税,并将75%的收入用到减排投资和研发。缴税企业可依据减排技术类型申请补贴,标准减排技术补贴比例为增量成本的15%,先进减排技术为30%。这种税收收入分配机制调动了企业使用先进减排技术的积极性,使得1997年氮氧化物削减了13%。   1990年,瑞典开始对大型燃煤电厂收取氮氧化物排污费。收费政策实施后,瑞典1993年氮氧化物的排放总量比1990年削减了44%,提前实现了1995年减排35%的目标,取得了显著的减排效果。   2007年1月1日,挪威开始针对船舶、航空以及道路等移动源和部分工业固定源征收氮氧化物排污税,税收对象覆盖55%的氮氧化物排放源。排污税政策执行1年之后,氮氧化物排放总量削减了0.6%。   披露企业污染排放信息   企业作为削减氮氧化物的基本单元,其污染控制手段和实施情况直接影响到减排效果。发达国家将企业排放登记制度和企业污染源信息披露制度作为重要的辅助工具应用于污染物削减政策的制定和执行。   2009年10月8日,全球第一份具有法律约束效力的《污染物排放和转移登记议定书》在欧洲17个国家正式生效,并向所有联合国成员国或区域一体化组织开放。参加《议定书》的国家必须对其国内工业、农业、交通和商业等领域排放的包括氮氧化物在内的86种主要污染物污染源进行登记和通报,并将数据以网上公开登记册等方式向公众公开。   近年来,奥地利国际系统分析研究所、美国宇航局等科研机构公布了氮氧化物全球排放清单,为决策部门、科研单位和公众披露环境信息,便于有关部门实行监控氮氧化物变化趋势、制定更有效的控制措施。 我国可采取何种对策?   随着经济的持续快速发展和能源消耗量的增加,我国氮氧化物排放量也在增长。1980年的排放量约为476万吨,2008年增长到1625万吨。从排放源来看,第一次全国污染源普查的数据表明,我国97%的氮氧化物排放来自工业源和机动车尾气。其中电力热力的生产和供应是最主要的氮氧化物排放企业,排放量占到我国排放总量的40%。   随着我国机动车保有量从1990年的620万辆增长到2009年的1.86亿辆,机动车尾气在氮氧化物排放中的比例逐年上升,已由1995年的10.4%快速增长到2007年的31%。   针对这一情况,建议采取以下对策:   第一,实施多指标综合管理。就我国目前氮氧化物的污染状况而言,应该尽早形成覆盖二氧化氮、臭氧、细颗粒物以及酸沉降等多项控制指标的综合指标体系,实施氮氧化物的多目标管理,从一次污染物到二次污染物进行全生命周期控制。   第二,开展氮氧化物区域联防联控。存在严重氮氧化物污染问题的地区,有必要制定区域层面的氮氧化物污染联防联控政策,建立污染源协调和管理机制,从而有效地解决区域整体的环境污染问题。   第三,加强企业排污监管。结合氮氧化物总量控制目标加强企业监督,督促其严格执行排放标准。通过环境信息披露制度,在政府、企业与公众之间形成相辅相成的良性互动,达到更好的污染防治效果。   第四,推行经济激励。在我国氮氧化物的防控工作中引入市场化的经济政策,使命令控制方式和市场化机制互相补充。在实施氮氧化物排放总量控制时,配套实施相应的减排激励政策,鼓励多减排、早减排、尽快实施氮氧化物排污收税和排污削减量交易等措施。
  • 赫施曼助力直接法氧化锌中氧化锌量的测定
    火法制氧化锌分为直接法与间接法两种工艺,直接法是用含锌矿料生产,应用于陶瓷、玻璃、塑料、水泥制品等行业,原材料的好坏会直接影响到成品氧化锌的质量。根据GB/T 4372.1-2014,直接法氧化锌中氧化锌量的测定方法是EDTA滴定法,其原理是试料用稀硫酸溶解,在pH值5~6的六次甲基四胺-硫酸缓冲溶液中,加入碘化钾掩蔽镉,加入亚硫酸钠掩蔽铅,以二甲酚橙为指示剂,用Na2EDTA标准溶液滴定至亮黄色为终点。实验内容如下:1.将试料(准确称取0.50000g试样,精确至0.00002g)置于300mL烧杯中,以水润湿,用赫施曼瓶口分液器加10mL硫酸(1+3),盖皿,微热至完全溶解。取下稍冷,以水洗表皿及杯壁。2.加入1滴甲基红溶液(1.0g/L),以氨水(1+1)中和至黄色,再用硫酸(1+3)经过赫施曼光能滴定器中和至红色,以水洗杯壁。3.用瓶口分液器加入20mL六次甲基四胺-硫酸缓冲溶液(pH值5~6),加入12.5mL亚硫酸钠溶液(pH值6左右,当天有效),加入20mL碘化钾溶液(200.0g/L),再加0.1g抗环血酸,加2~3滴二甲酚橙指示剂(2g/L),加一枚搅拌子,在电磁搅拌器上不断搅拌,用Na2EDTA标准溶液经过赫施曼opus电子滴定器进行滴定,当标准溶液滴至微量刻度部分时缓慢加入,至亮黄色为终点。移取液体的一般是量筒和移液管,存在三个缺点:一是敞口操作,对强腐蚀、有毒有害、挥发性的液体,存在安全隐患;二是操作上环节多,需目视确认凹液面,实现精度难以保证;三是效率较低,无法满足日益增加的液体移取的工作需求。赫施曼瓶口分配器可代替量筒、刻度移液管,便捷、安全地进行0.2-60mL的酸(包括盐酸、硝酸、氢氟酸等强酸)、碱、有机试剂等的移取。滴定法一般使用的是玻璃滴定管,对试验人员的技术水平、实操经验和耐心的要求较高,还有灌液慢、控速难,读数乱(不同人次、位置的凹液面读数可能出现偏差)三大痛点。赫施曼的光能滴定器可抽提加液、手转硅胶轮控制滴定速度和体积;opus电子滴定器可通过触屏来进行灌液、预滴定(先加入一定体积后再滴定)、快速滴定和半滴滴定等功能。两种滴定器均为屏幕直接读数,可提高工作效率、降低目视误差,无需大量实操经验,降低了培训成本和人员个体差异,所得数据也更加准确、稳定。
  • 数据推动创新,全国首款体外检测人血浆氧化三甲胺测定试剂盒获批
    体外检测人血浆TMAO浓度、方便准确地为肾脏疾病诊断提供参考标准……近日,记者从长沙都正生物科技股份有限公司了解到,其自主研发的氧化三甲胺(TMAO)测定试剂盒获批医疗器械注册证,意味着这款国内首度获批的体外检测人血浆TMAO浓度的IVD试剂盒可以正式生产并投放市场了。氧化三甲胺(TMAO)是一种小分子物质,主要由饮食中肉类、鱼类和奶制品等中的胆碱、肉碱经肠道微生物代谢后产生,经肾脏进行排泄。国内外研究表明血浆中TMAO的水平增高与人体多种慢性疾病的发生发展密切相关。“多中心临床研究表明,TMAO的血浆浓度反映肾小球滤过率的功能,可作为肾功能早期损伤的新型预警生物标志物,在评价肾脏功能、监测肾脏相关疾病等方面有临床应用价值。”都正生物董事长欧阳冬生告诉记者。这是企业产学研一体化的又一成果。2016年,《关于开展仿制药质量和疗效一致性评价的意见》出台,其对提升我国制药行业发展质量,保障药品安全性和有效性,促进医药产业升级和结构调整,具有重要意义。“所谓一致性评价,就是要求仿制药在质量、疗效上与原研药一致。”欧阳冬生介绍,落地湖南湘江新区麓谷科技产业园的都正生物,彼时一头扎进仿制药质量和疗效一致性评价研究领域,“我们当时做的,就是打造高水平、专业化的临床研究平台。”通过实现医学服务、受试者招募、临床试验、SMO服务、生物样本分析、数据管理与统计分析等临床研究全流程管理,成功提升了临床研究效率。“比如一个普通的生物等效性研究项目,同行业一般需要4至6个月,而我们最快可以60天完成,整体效率至少提升30%。”公司自主研发的智慧实验室平台(ILP),通过数字化手段,所有操作过程都能留下痕迹,所有数据都不可篡改,保证数据合规、真实、准确、完整、可溯源。在“一站式”与“数字化”加持下,截至今年6月,都正生物已为500多家药企提供1200余项临床研究服务,助力150余个产品获批。紧盯数据这一数字时代的新型生产要素,企业建立了都正数据库(DDB),建立了完善的数据采集、管理系统和分析平台,为数据深度挖掘与智能应用创造了条件。氧化三甲胺(TMAO)测定试剂盒正是数据驱动的创新成果之一。“我们通过开展多中心临床研究,检测了上万例科研样本,得到健康人群TMAO基线值。在此基础上才研制出氧化三甲胺(TMAO)测定试剂盒,可准确在体外定量检测人血浆中TMAO的浓度。”用数字引领未来。欧阳冬生表示,都正生物正以临床研究数据、专病数据和生物标本为基础,基于“共谋共建共享共赢”理念,建设“生物银行”,开展创新研发与成果转化,推动“数字产业化”。
  • 明尼克——甲烷催化氧化仪电子期刊第11期
    明尼克——甲烷催化氧化仪电子期刊第11期1、甲烷催化氧化仪是去除甲烷或者一氧化碳的一种可靠的方法。适用于所有空气源,可以有效的进一步去除空气污染物从而得到更为纯净的零气。2、甲烷氧化仪符合热氧化仪的工业标准,具有可靠稳定的氧化炉、更快的升温速率、更高的转化效率,便于使用,其精巧的外形包装可以满足客户的需求。3、独有的2阶段多通路管道设计和高效转化炉的设计使得1000M型甲烷氧化仪可以在相对低的温度下进行有效地氧化。4、炉温被精确控制,温度控制器脉冲调制来控制温度循环,以防止温度过高和减少噪音。一个热切换开关用来保护电子线路和氧化炉,以防止过热状态。5、甲烷催化氧化仪平均转化效率为95~99 %,
  • 【安东不怕扰e直播】食品氧化
    氧化安定性测试仪:RapidOxy 100独特的 氧化安定性测试仪通过提高温度和使用过量纯氧来加速氧化过程。RapidOxy 100 非常适用于确定植物油和动物油(如人造奶油、黄油、食用油)、食品(如蛋黄酱、沙司、奶油、奶酪、饼干)、化妆品(润唇膏、护手霜、润肤露等)以及香料和香精的氧化安定性。关键功能快速且独特的测量方法优异的重现性和可重复性测量范围高达 180 °C与其他加速老化方法相比,可以在极短的测试时间内获得结果样品量较少,通常仅需 5 mL 或 4 g无需进行样品制备可使用磁搅拌器(可选)用柔软的棉纸和酒精可以快速轻松地清洁测量室和内置的玻璃样品盘基于 ASTM D8206 的测量原理操作简单且直观独立仪器(无需外部 PC)采用现代化设计的 5.7" 宽大电容触摸显示屏测量过程中可以在显示屏上监控压力曲线实时显示温度、时间和压力简便的数据传输和数据评估数据传输 (.rtf、.csv)采用 PC 软件(可选)进行数据监控与处理2 个 USB 端口紧凑且现代化的设计,占用空间小且重量轻占用空间极小 (200 mm x 400 mm),高度为 250 mm重量不足 9 kg,方便搬运(和在实验室内移动)环保型仪器清洁过程无需酒精外的其他化学品;没有试剂消耗样品制备不需要化学品玻璃样品盘可重复使用封闭系统,除样品外无其他消耗提高了能效,大幅缩短了反应时间,从而提高了化学过程的整体能效节能环保的帕尔贴冷却系统,测试结束后帕尔贴自动高效地重新冷却
  • A2050氧化安定性测定仪顺利升级
    油品质量分析在油品的生产、储运和市场流通环节起着重要作用,油品分析仪器现已广泛应用于油田、炼油厂、陆海空交通运输、海关及油品质量监督部门。作为中国仪器仪表行业重要组成部分的分析仪器,在疫情席卷全球的今天,仍然在各大行业中起到必不可少的作用。 仪器仪表行业作为制造业的重要组成部分,在工业生产中发挥着不可替代的作用。随着各项技术工艺的发展,仪器仪表产品也在不断的更新换代。各大分析仪器品牌如雨后春笋,在市场中同台竞技,用户可选择的产品也更多了。在刚刚过去的半年里,又有不少企业研发出多项仪器仪表新品。 北京得利特也在不断引进高技术人才和大量资金,不断升级产品,A2050汽油氧化安定性测定仪是依据GB/T 8018、 ASTM D525标准设计制造的。是用于测定在加速氧化条件下汽油的氧化安定性,汽油氧化安定性是保证汽油在储存中不致迅速变质生胶或增长酸度的指标,也是防止发动机气化器不致结胶、油门不致冻结、进气阀不致结焦积碳以及有关机件不受腐蚀的指标。技术参数控温点:100℃控温精度:0.1℃数字式精密压力表量程:0~1600Kpa数字式精密压力传感器精度:±2‰环境温度:≤30℃相对湿度:≤85%储运温度 (-25~55)℃工作电源: AC220V±10%,50Hz功 率:2kw外形尺寸:600mm x310mm x400mm升级点:仪器采用液晶屏显示器,各种参数和工作状态直观显示。工业计算机软件操作,直观方便。可通过软件控制机器自动充、放气。自动测试、自动记录试验各参数。自动判断试验氧化转折点并自动结束试验。
  • 国产大型二氧化氯装备将占领市场
    随着一批国产大型二氧化氯制备反应器的相继投运,国外公司长期垄断大型二氧化氯装置制造技术的局面终于被打破。上周,记者在上海召开的2010 AQUATECH CHINA二氧化氯与水处理技术研讨会上了解到,用国产装置生产的二氧化氯直接成本约8200元/吨,造纸企业的二氧化氯的生产成本可降低1/2~2 /3。   中国二氧化氯学会理事长、中海油天津化工研究设计院原总工程师严以强介绍,2009年9月,成都锦兴绿源公司6吨/天二氧化氯制备系统一次开车成功,这是国内第一套实现进口替代的大型二氧化氯国产化装置,现已成功运行8个月。第二套3吨/天二氧化氯制备设备已于今年5月27日成功投产。   目前,山大华特、成都锦兴绿源和、广西博世科和中物凯沃等公司都在进行国产大型二氧化氯制备装置的开发研究工作,共申请专利十多项,现已有3套国产化装置正在建设中,还有一套装置刚刚签约,另有一套装置待签。这标志着我国大规模二氧化氯制备装置已经成功实现国产化。   首套国产二氧化氯装备运行8个月的结果表明,主要技术经济指标已经达到国外装置先进水平,发生器反应速率达到每升每小时0.53mol以上,每吨二氧化氯直接成本约8200元。这些数据表明,我国不仅实现了二氧化氯制备技术的突破,而且大型国产装置未来有望全面占领市场。   据了解,我国采用国外技术建设的二氧化氯制备装置有18套已经投产,目前还有4套在建装置,二氧化氯总产能达到387吨/天,国内二氧化氯装备制造业长期被国外技术所垄断。   另外,据全国化工标准物质委员会二氧化氯专业委员会主任黄君礼教授介绍,2008年国家颁布实施了新的《制浆造纸工业水污染物排放标准》,将可吸附有机卤素和二口恶英指标增列为强制性标准,现采用的氯气漂白工艺难以满足新标准要求。现有造纸企业要达到这一排放标准,以二氧化氯取代氯气漂白法已是当务之急。
  • “百灵达二氧化氯检测仪”有奖问卷调查
    英国百灵达公司是折点加氯法和 DPD 标准余氯检测方法的发明者,我们在氧化性消毒剂检测和其它水质指标分析领域始终走在世界前沿。目前百灵达公司在北京、上海、广州、武汉都设有联络机构。为应对国内新饮用水标准对二氧化氯浓度的要求,在加强饮水安全的大背景下,百灵达推出最新的水晶版二氧化氯测定仪,并同期展开二氧化氯检测产品调查活动。   点击链接进入调查问卷:http://www.halma.cn/news_centre/Palintest_survey201012/   奖品设置:   一等奖:一名,苹果(Apple)iPod touch 4代 8G MC540CH/A 多媒体播放器一台   二等奖:四名,飞利浦(PHILIPS)2926K 2G MP3播放器一台   三等奖:十名,HALMA 4G真皮U盘一个   期待您的热情参与!
  • 曝干辣椒硫黄熏制 二氧化硫超标50多倍
    黑加工厂位于长沙县跳马镇白竹村,其熏制的干辣椒二氧化硫残留量超标50多倍,被质监部门查处。 12月13日,长沙县跳马镇白竹村,非法使用硫黄熏制干辣椒的加工厂里,工人工作时都戴着防毒面罩。   在长沙县跳马镇白竹村一干辣椒加工厂,车间内蓝色帆布下堆放着数百袋正在熏制的干辣椒,白色的浓烟从帆布缝隙中不断往外冒出来。几百袋用硫黄熏制好的干辣椒成品密密麻麻地垒成小山,硫黄浓烟刺鼻的气味令人咳嗽不止,在车间里工作的工人都戴着防毒面罩。这些用硫黄熏制出来的干辣椒,外表金黄,颜色光鲜,保存期长,被送往高桥大市场农副产品城销往全省各地。12月13日晚,湖南省质量技术监督稽查总队查封了这家非法使用硫黄熏制干辣椒的黑加工厂。   现场暗访 气味刺鼻呛人,工人戴防毒面罩   近日,有知情人报料称在长沙县跳马镇白竹村,有一家干辣椒加工厂,每晚都会飘出很浓烈的气味,气味很呛人,“我怀疑他们是在用硫黄熏制辣椒。”   12月10日晚,在该知情人的指引下,记者找到这家隐藏在城乡接合部的加工厂,该工厂铁门紧闭,门口没有悬挂任何标志。刚靠近工厂,一股刺鼻的味道就扑面而来。   趁着工厂出货,记者混进厂房,工人穿梭在浓烟缭绕的厂房内,引人注意的是,他们每人都戴着一个防毒面罩。车间内冒出来的浓烟气味刺鼻,记者待了不足一分钟,被熏得透不过气来,两眼直流泪,只得赶紧跑出来透气。   记者注意到,该厂房面积有五六百平方米,共两间。其中一间厂房的一侧堆放着数百袋干辣椒成品,而蓝色帆布下则堆放着数百袋正在熏制的干辣椒,浓烟从帆布缝隙中不断往外冒。在另外一角落处,堆放着数袋尚未开封的编织袋,上面标着“硫黄”字样,一旁还堆放着半袋已经开封的硫黄。记者询问硫黄的用途,一名戴着防毒面罩的工人指了指蓝色帆布下正在熏制的干辣椒。在厂房另外一间车间内,工人们也正在用硫黄熏制干辣椒,而一台大货车则停放在厂房门口,几名工人正在发货装运已经熏制好的干辣椒。   辣椒流向 产品流向高桥大市场,老板称不熏不好卖   12月11日早上6点,记者再次来到该厂房附近,7点左右,两台货车开始装货,车厢内的白色编织袋中装满了熏制好的干辣椒。   记者尾随这两台货车,一路来到高桥大市场农副产品城。货车停在了14栋的一家干辣椒商行门口,几名工人开始卸货,该商行门口还摆放着数袋正在销售的干辣椒,记者上前购买了一些刚卸下来的干辣椒。   记者随机走进一家名叫宏发辣椒批发的批发店内。该店老板坦言,店里有些干辣椒是用硫黄熏制的,“不熏不好看,没人买啊。”他表示,没用硫黄熏过的干辣椒颜色不好看,保存期也短。   在一家名叫诚信干辣椒的批发商行,老板同样表示,没被硫黄熏制的干辣椒卖相不好,“这些干辣椒被发往全省各地。”   质监查处 干辣椒二氧化硫残留量超标50多倍   记者将购买的干辣椒送往湖南省质量技术监督局检测二氧化硫残留量,随后记者在检验报告中注意到,依据GB2760-2011食品安全国家标准、食品添加剂使用标准,干辣椒中二氧化硫残留量标准要求是≤0.2g/kg,而记者送检的干辣椒中二氧化硫残留量高达10.6g/kg。   12月13日晚7点,记者跟随省质量技术监督稽查总队执法人员来到该加工厂,车间内,一名男子正在熏制干辣椒,见到执法人员到来,男子显得很慌张。男子坦言,他们确实使用硫黄熏制干辣椒,干辣椒被销往高桥大市场农副产品城。   由于车间内正在用硫黄熏制干辣椒,执法人员忍受不了呛鼻的硫黄气味,纷纷外出透气。在检查中,执法人员查获50kg装尚未开封的硫黄20袋,干辣椒半成品1000袋、成品600袋。执法人员随即将该加工厂取缔,并暂扣其产品。   “经检测,该加工厂的干辣椒二氧化硫残留量高达10.6g/kg,超过国家标准50多倍。”湖南省质量技术监督稽查总队副总队长刘永胜称,在用硫黄熏制干辣椒过程中,会释放出二氧化硫有毒物质,这属于典型的非法添加使用,将对该非法使用硫黄熏制干辣椒的黑加工厂进行彻底捣毁。   危害   食用硫黄熏制干辣椒或可致癌   湖南省质量技术监督稽查总队副总队长刘永胜:经硫黄熏制过的干辣椒外表呈金黄色,但是一旦被人们食用,会对呼吸道、气管等呼吸系统造成刺激,导致呕吐、腹泻、恶心等症状,严重的会危害人的肝脏、肾脏,长期食用甚至会致癌,给人体造成很大的危害。   记者暗访数日后:双眼依然干涩,喉咙干痒,可见硫黄释放的浓烟具有很强的刺激作用。   提醒   干辣椒外表异常鲜亮要慎选   湖南省质量技术监督稽查总队七支队支队长万忠明:购买干辣椒时可以采取看、闻、捏等方法识别。硫黄熏制的辣椒表面看起来异常光亮,闻起来有一股硫黄余味,用手一捏有一种湿湿的黏手的感觉 而柴火烘烤或日光曝晒制作的干辣椒则呈暗褐色,不会有湿感,也没有刺鼻的异味。
  • 【名家案例】一步到位——醛的直接氧化酯化反应
    【名家案例】一步到位——醛的直接氧化酯化反应康宁反应器技术 2023-05-25 16:43 发表于上海研究背景将醛直接氧化酯化是有机合成的研究热点,但醛直接氧化酯化却常有以下问题:“贵”:氧化醛酯化的典型方法依赖于在不同氧化剂,如H2O2、叔丁基过氧化氢(TBHP)或O2存在下的各种过渡金属催化剂,这种方法通常需要将昂贵的配体与特殊催化剂相结合;“危”:过氧化反应生产的过氧化物都含有过氧基(-O-O-),属含能物质。过氧化反应体系危险度已达到了四级或五级,而采用降低过氧化剂累积度的措施降低危险度很难保证不发生操作失误。欧洲著名连续流专家,奥地利Graz大学C.Oliver Kappe教授开发了一种过硫酸原位生成并在线消耗,直接实现醛的氧化酯化连续流合成的工艺,大大降低了安全隐患。该工艺可扩展到多种脂肪族和芳香族醛的转化,并通过多克级合成验证了其制备能力。研究过程01 过硫酸的生成Oliver教授将H2O2与硫酸混合生成过硫酸。考虑到过硫酸的不稳定性和爆炸性分解的倾向,作者通过连续流反应器,实现过硫酸的原位生成与在线消耗,提高过硫酸的实用性,并将安全风险降至最低。在连续流工艺开发之前,为了表征过硫酸的形成和分解,评估反应过程中潜在的安全隐患,作者使用反应量热仪探究了H2SO4-H2O2反应体系的热行为。图1. 热量滴定试验研究发现过硫酸的形成需要高于70°C (图 1),过硫酸在生成后直接发生降解,反应焓(-271.5±10.1 KJ.mol-1)包括过硫酸的生成和分解。02 氧化醛酯化反应装置搭建:在获得了足够的过硫酸形成与分解的数据后,作者搭建了连续流的反应装置:在甲醇存在下形成过硫酸并随后进行氧化醛酯化反应。图2. 直接氧化酯化的连续流动示意图实验中肉桂醛作为底物溶解在MeOH中,将H2SO4的MeOH溶液与H2O2溶液进行连续混合,分别泵入反应器。经反应器流出的反应液又通过加热且带有背压的反应线圈,最后反应液被导入含有饱和NaHCO3水溶液以及MnO2混合物的烧瓶中,进行反应的在线淬灭。反应优化:作者对反应进行了优化,结果如下。表1. 肉桂醛直接氧化酯化反应的优化在反应温度为100℃,H2SO4和H2O2都只有2eq. 时,转化率可以达到100%,仅检测到少量的副产物氢肉桂酸(2) (table1,entry2);相对于H2O2,使用过量的H2SO4更加有利于反应。推测其原因是更加利于缩二甲酯的形成(table1, entry6, entry7);当H2SO4为2.4eq.,反应器温度达到120°C时,可以实现定量转化和97%的选择性(table 1, entry9 VS entry10)。反应机理研究:通过对反应的研究,作者给出了可能的硫酸醛类氧化酯化反应的反应机理。图3. 可能的反应机理03 过硫酸氧化酯化反应拓展作者进一步研究了多种脂肪醛以及取代芳醛作为底物的反应体系,验证过硫酸氧化酯化反应的实用性。向下滑动查看完整表格表2. 取代芳醛作为底物的拓展研究研究表明,该方法不管是对脂肪醛还是对芳香醛都有着广泛的实用性。04 可持续性和对环境影响的研究为了评估过程的可持续性和对环境的影响,作者研究了著名药物帕罗西汀合成中的关键中间体。帕罗西汀是一种选择性血清素再摄取抑制剂,广泛用于治疗抑郁症和惊恐障碍。图4. 帕罗西汀的合成对γ-硝基醛(5)氧化酯化制γ-硝基酯(6),作者利用连续过硫酸氧化酯化得到的数据和基于N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)的氧化的文献数据,进行了分析E因子、过程质量强度(PMI)、反应质量效率(RME)、原子经济性(AE)和最优效率(OE)的比较。表3. 可持续性和对环境影响的研究结果表明,流动过程执行地更好。流动过程对环境更友好、产生的废物更少,因此更可持续。研究小结作者提出了一种过硫酸原位生成并在线消耗,直接实现醛的氧化酯化连续流合成的工艺。将过硫酸的安全隐患降到最低。通过一系列脂肪族和芳香族底物的氧化酯化反应,验证了该工艺的拓展通用性,均实现了良好的转化率和较高的选择性。连续流反应器的应用使过硫酸成为一种简单而有效的氧化剂,它在各种通量规模的合成应用都将成为可能。流动过程对环境更有友好、产生的废物更少,因此更可持续。参考文献:ChemSusChem 2023, 16, e202201868
  • SICS法催化氧化脱硫脱硝工艺
    p   有机催化法脱硫脱硝原理: /p p   有机催化法脱硫是利用有机催化剂L中的分子片段与亚硫酸结合形成稳定的共价化合物,有效地抑制不稳定的亚硫酸的逆向分解,并促进它们被持续氧化成硫酸,催化剂随即与之分离。生成的硫酸在塔底与加入的碱性物质如氨水等快速生成高品质的硫酸铵化肥,其反应原理和过程与工业硫酸铵化肥的生产相似。 /p p   脱硝与脱硫原理相类似,当加入强氧化剂时,NO转化为易溶于水的高价氮氧化物生成亚硝酸。有机催化剂促进它们被持续氧化成硝酸,随即与之分离。加入碱性中和剂后可制成硝酸铵化肥。 /p p   该工艺流程: /p p   焦炉烟气先经过臭氧氧化,烟气温度小于150℃,然后进入脱硫塔,烟气中的SO2和NOx溶解在水里分别生成H2SO3和HNO2。有机催化剂捕捉以上两种不稳定物质后形成稳定的络合物L?H2SO3和L?HNO2,并促使它们被持续氧化成H2SO4和HNO3,催化剂随即与之分离。生成的H2SO4和HNO3很容易被碱性溶液吸收,这样就在一个吸收塔内同时完成了脱硫和脱硝,该工艺采用氨水做吸收剂,涤后的烟气通过填料层、二级除雾器除去水滴后,回送至焦炉烟囱直接排放至大气。 /p p   该工艺主要由以下系统组成: /p p   烟气系统:由焦炉引出焦炉烟气,经过化肥液体及喷水降温,由200℃降低到150℃以下,以适应臭氧反应温度低于150℃的要求。 /p p   吸收系统:烟气自下而上进入吸收塔,循环浆液自上而下喷淋,烟气和循环浆液直接接触,完成捕捉过程,处理后的洁净气体经过除雾器除雾后,排至烟囱。 /p p   脱硝氧化系统:脱硝氧化系统提供能氧化NO气体的氧化剂——臭氧。臭氧经过烟道内混合器后与烟气中的NO充分混合,将其氧化成易溶解的氮氧化物,进入吸收塔后被吸收得以去除。 /p p   盐液分离及化肥回收系统:吸收塔里浆液化肥浓度达到30%左右时,开启浆液排出泵,将其送入过滤器,分离出其中的灰尘。然后浆液进入分离器,将有机催化剂和盐液分开。催化剂返回吸收系统循环利用,盐液则进入化肥回收系统。 /p p   催化剂供给系统:捕捉浆液中不稳定的H2SO3和HNO2后形成稳定的络合物,在氧化空气下被持续氧化成H2SO4和H2NO3,被碱性溶液吸收,生成硫酸铵和硝酸铵。 /p p   该工艺主要特点: /p p   1)脱硫效率& gt 99%,脱硝效率& gt 85%,氨回收利用率& gt 99.0% 通过增加催化剂,提高亚硫酸铵的氧化效率,运行pH值低于氨法脱硫,能有效抑制氨的逃逸,氨逃逸率& lt 1%。 /p p   2)在同一系统中可同时实现脱硫、脱硝、脱重金属汞、二次除尘等多种烟气减排效果 整个过程无废水和废渣排放,不产生二次污染,同时净烟气中NH3含量小于8mg/Nm。 /p p   3)对烟气硫分适应强,可用于150-10000mg/Nm3甚至更高的硫分,因此,可使用高硫煤降低成本 对烟气条件的波动性有较强的适应能力。 /p p   4)可实现焦炉烟气低温脱硝,减少对设备的腐蚀 副产品硫铵质量达标,且稳定。 /p
  • 8000多斤春笋二氧化硫残留量超标
    疑是抹了过量“保鲜粉”导致二氧化硫过量   农贸批发市场大门外,一袋袋“鲜嫩”的春笋,全部投进垃圾压缩车,转眼化为一堆残渣……这到底是怎么回事?   原来,就在这春笋上市季节,温州菜篮子集团有限公司农副产品批发交易市场(以下简称“菜篮子”市场)日常检验中发现,有6批次春笋二氧化硫残留量超标,总数达到了8000多斤。上述一幕就是销毁这些春笋的场面。   这些“问题春笋”货源来自福建建瓯,相关食品安全专家推测,违规或过量添加“保鲜粉”等,可能是二氧化硫残留量超标诱因。   建议:春笋买回家,根部最好多切掉一点   昨天,温州菜篮子集团食品安全科科长、国家级食品安全师李克介绍,试着分辨问题春笋,可以先从颜色上留意,比如,一般的春笋外壳颜色呈黄褐色,而问题春笋外壳颜色,有可能是全橙黄的   还可以闻气味。正常的春笋,没什么异味的,而问题春笋有一股刺鼻的气味   再看春笋根部,如果不是正常的白中略带黄色,而是很白的那种,也得多留个心眼。   “菜篮子”市场副经理吴建淡说,其实辨别问题春笋,确实有点难度的,因为各地生长条件不同,笋的颜色和肉质各异,不好一下子说死。主要还是多闻气味,另外,正常的春笋一般比较脆,而抹过“保鲜粉”的,韧度会大一些。   “一般春笋买回家,根部多切掉一点,也会好一点的。”吴建淡说,要想真正辨析,还是送专业机构检测比较好。
  • 食品货架期 | 鸡油的氧化稳定性测试
    鸡油货架期鸡油被广泛用于鸡粉、鸡精、鸡汁等家用调味品的生产中,为美味佳肴起着增香亮色的作用。鸡油含脂肪酸、蛋白质、脂溶性维生素、固醇类 等多种成分,鸡油由于含有不饱和脂肪酸,所以容易被氧化,氧化变质的鸡油会产生异味、酸价升高、颜色变深等问题,从而降低鸡油及含鸡油食品的商品和食用价值。鸡油需要具有良好的氧化稳定性和较长的货架期,才可以最大限度保留了鸡脂风味和营养价值。传统评估食用油货架期方法• 质保期研究放在室温或者烘箱下研究随着存放时间样品发生的变化。耗时长!!!• 样品存放后的变化主要通过感官法来判断,人为主观因素比较大。没有数据支撑作为质控依据! RapidOxy 100模拟快速氧化,评价鸡油的氧化稳定性氧化反应作为含有油脂的食品变质的决定性因素,只有对其进行监控才能得到准确的货架期。通过 RapidOxy 100的加速试验,利用阿伦尼乌斯方程,只需测定三个温度点数据即可预测出常温下的货架期,相比传统恒温恒湿感官评价法,可以减少90%以上的时间,极大的提升测试效率,降低测试成本。测试条件:样品量:5g;压力:700kPa;测试温度:100℃,110℃,120℃;结束条件:20%压降。图:样品氧化后外观表:样品不同温度下测试结果样品1:鸡骨油货架期样品2:鸡脂油货架期样品3:鸡粉油货架期RapidOxy 100快速测试三个温度点下,鸡油的诱导期,采用Oxylogger 100自动计算出不同温度的鸡油货架期,由测试结果得出:取自不同部位的鸡油,氧化稳定性有明显差异,鸡脂油氧化稳定性最好,其次是鸡骨油,最差是鸡粉油。Rapidoxy 100是加速货架期实验的理想帮手,它可提供最高 1800kpa的压力,可在最高180℃的温度下进行样品测定,并且使用的样品量极少,对于固体或半固体样品只需要4g,而对于液体样品只需要5ml,利用阿伦尼乌斯方程建立货架期预测模型极大的减小了测试成本。使我们能够花费最短的时间,用最少的样品得到我们理想的测试结果。
  • 中国科大在氧化镓半导体器件领域取得重要进展
    近日,第68届IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM,国际电子器件大会)在美国旧金山召开。IEEE IEDM是一个年度微电子和纳电子学术会议,是报告半导体和电子器件技术、设计、制造、物理和建模等领域的关键技术突破的世界顶级论坛,其与ISSCC、VLSI并称为集成电路和半导体领域的“奥林匹克盛会”。中国科大国家示范性微电子学院龙世兵教授课题组两篇关于氧化镓器件的研究论文(高功率氧化镓肖特基二极管和氧化镓光电探测器)成功被大会接收,这也是中国科大首次以第一作者单位在IEEE IEDM上发表论文。  1.高功率氧化镓肖特基二极管 如何开发出有效的边缘终端结构,缓解肖特基电极边缘电场是目前氧化镓肖特基二极管研究的热点。由于氧化镓P型掺杂目前尚未解决,PN结相关的边缘终端结构一直是难点。该工作基于氧化镓异质PN结的前期研究基础(Weibing Hao, et.al.,in proc. ISPSD, 105,2022),将异质结终端扩展结构(Junction Termination Extension, JTE)成功应用于氧化镓肖特基二极管。该研究通过合理设计优化JTE区域的电荷浓度,确保不影响二极管正向特性的同时最大化削弱肖特基边缘电场,从而有效提高器件的耐压能力。优化后的器件实现了2.9 mΩcm2的低导通电阻和2.1kV的高击穿电压,其功率品质因数高达1.52 GW/cm2。此外,利用该优化工艺成功制备并封装了大面积的氧化镓肖特基二极管,器件正向偏压2V下电流密度达到180A/cm2,反向击穿电压高达1.3kV。研究成果以“High-Performance Vertical β-Ga2O3 Schottky Barrier Diodes Featuring P-NiO JTE with Adjustable Conductivity”为题发表在IEDM 2022上,且获选为Top Ranked Student Paper。论文第一作者为我校微电子学院博士生郝伟兵,微电子学院龙世兵教授和徐光伟特任副研究员为论文共同通讯作者。图1结终端扩展氧化镓肖特基二极管。(a)器件结构示意图。(b)具有不同JTE区域电荷浓度的器件击穿特性比较。 (c)封装器件反向恢复特性测试电路。(d)与已报道的氧化镓肖特基二极管的性能比较。 2.氧化镓光电探测器光电探测器在目标跟踪、环境监测、光通信、深空探索等诸多领域发挥着越来越重要的作用。响应度和响应速度是光电探测器的两个关键的性能参数,然而这两个指标之间存在着制约关系,此消彼长。由于缺乏成熟的材料缺陷控制技术,该问题在以氧化镓材料为代表的超宽禁带半导体探测器中尤为突出。龙世兵教授团队通过引入额外的辅助光源实现对向光栅(OPG)调控方案(图2a),来缓解上述制约关系。该OPG方案下的Ga2O3/WSe2结型场效应晶体管探测器在目标光(深紫外)照射下表现出负向光栅效应(NPG),器件的阈值电压往负向移动(图2b);与之相反,辅助光源(可见光)照射使器件表现出正向光栅效应(PPG),器件的阈值电压往正向移动;在目标光及辅助光同时照射下,器件整合了正、负对向光栅效应,但总体表现为阈值电压朝负向移动。OPG方案有效抑制器件内严重的持续光电导效应,器件的响应速度明显提升(图2c)。此外,如图(2d)所示,OPG调控方案中引入的辅助性可见光对器件的光/暗电流比和响应度等关键指标几乎不产生影响。最终,当OPG方案中的可见光常开,在仅牺牲10.4 %的响应度的情况下即实现了1200倍响应速度的提升,成功削弱了响应度和响应速度之间的制约关系。特别地,当通过反馈电路控制辅助光源仅在器件响应的下降沿触发,将在无响应度牺牲的情况下实现响应速度的数量级提升。该工作提出了一种光电探测器芯片内千万像素共享一颗辅助LED即可缓解响应度与响应速度之间的制约关系的策略,对光电探测芯片综合性能的提升有重要的参考意义。研究成果以“Alleviating the Responsivity-Speed Dilemma of Photodetectors via Opposite Photogating Engineering with an Auxiliary Light Source beyond the Chip”为题发表在IEDM 2022上。我校微电子学院龙世兵教授和赵晓龙特任副研究员为论文的共同通讯作者,微电子学院博士生邹燕妮为论文第一作者,硕士生曾妍和博士生谭鹏举为论文的共同第一作者。图2对向光栅(OPG)光电探测器概念及基本特性。上述两项研究得到了国家自然科学基金、中国科学院和科技委等的资助,也得到了中国科大微纳研究与制造中心、中国科大信息科学实验中心、富芯微电子公司等在器件制备、仿真模拟及封装方面的支持。
  • 浙江大学高超团队今日《Science》:再次在氧化石墨烯纤维领域取得重大突破
    长期以来,材料科学家们都在寻找一种类似肌肉和其他天然纤维的合成结构材料。该材料可以在外界刺激响应下进行可逆的融合和裂变,从而可以用于开发动态可变形系统和具有可定制化纤维的结构材料,在航空、电子和太空探索等领域具有重大的应用前景。大家颇为熟悉的一个例子便是碳纤维。碳纤维作为一种具有极高机械强度和模量的高性能纤维,在承重和复合材料等领域发挥着重要的作用。为满足不同的应用需求,碳纤维往往需要经过分层组装(如揉捻等),以形成复杂程度不同的线、纱、绳和织物。由于现代纤维组装技术需要复杂的机械和高能量输入,因此简化和探索可逆的纤维组装过程是目前人造纤维面临的主要挑战之一。此外,在重复融合和裂变过程中具有结构和性质持久性的系统的设计仍然具有挑战性。石墨烯纤维是由石墨烯片沿一维方向宏观组装而成的新型碳纤维。不同于以往的碳质纤维,石墨烯纤维的构筑基元是具有良好的导电、导热、机械强度等性能的二维石墨烯,纤维的内部结构三维有序、致密均一,可以在多功能织物、轻质导线、能量收集及转换、可穿戴储能装备、柔性电子器件、神经信号记录微电极等多个领域发挥功能。因而被材料科学家们寄予厚望。2011年,浙江大学高超教授首次利用氧化石墨烯液晶法湿法纺丝的技术制备出宏观连续的石墨烯纤维。从制备技术上看,石墨烯纤维具有独特的四大优势:可以批量生产的氧化石墨烯原料;氧化石墨烯自发形成的液晶结构;氧化石墨烯原丝的自融合和自愈合能力;种类多样且成本低廉的还原方法。2019年6月6日,由高超教授团队成果转化并建设的全球首条纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线试车成功。随即,国际石墨烯产品认证中心当日为该生产线生产的单层氧化石墨烯及其应用产品多功能石墨烯复合纤维分别颁发了全球首个产品认证。5月7日,高超教授团队再次在氧化石墨烯纤维领域取得重大突破,团队首次发现:湿法纺丝制备的氧化石墨烯(GO)纤维在溶剂的触发下会发生动态可逆的融合和裂变行为(图1)。研究成果以“Reversible fusion and fission of graphene oxide–based fibers”为题,发表在《Science》上。图1. 高超团队发现氧化石墨烯(GO)纤维在溶剂的触发下会发生动态可逆的融合和裂变行为具体来说,融合过程(C1-C4)就是n条单根GO纤维在溶剂中溶胀而自适应变形,形成核壳结构。其中核为GO纤维,壳为紧密堆积排列的类皮肤状GO片,呈宏观的圆柱形结构,具有微观尺度的波纹(图2A);随后在空气干燥的过程中,在表面张力的驱动下,GO纤维粘结在一起,并随着纤维素壳的自适应收缩而发生融合,形成较粗的熔融GO纤维(FuF-n)。而裂变(E1-F4)则指的是将熔融之后的GO粗纤维重新浸入溶剂溶胀,其裂变始于均匀的溶胀,随着溶胀的持续,纤维间界面处会出现小缝隙。随后缝隙的快速传播以及整个纤维组件的体积膨胀导致了整个裂变,重新变成了n条单根GO纤维(FiF-n)。作者发现,在水诱导的融合和裂变过程中,融合后的FuF-100纤维中紧密堆积GO片层的层间间距为0.84 nm,密度为1.51 g cm-3,FuF-100纤维的拉伸强度为281 MPa;裂变后的FiFs-100的GO片之间的层间距为0.84 nm,密度为1.54 g cm-3,拉伸强度为259 MPa,几乎与FuF-100一致。这充分说明了该融合和裂变过程的精准动态可逆。图2. 水诱导触发的GO纤维的精确可逆的自融合和自裂变过程GO可逆融合和裂变的变形机制研究团队在两个GO纤维的融合和裂变过程中对它们的横截面进行的原位光学显微镜和偏振光学显微镜观察,发现:溶胀和再溶胀时纤维壳的可逆地起皱和展开对GO可逆融合和裂变起着至关重要的作用(图3)。由于纤维壳与相邻纤维的边界接触,提供了GO纤维间的粘结和脱粘作用,并保护了内部的纤维GO片材不扩散,从而表现出溶剂触发的大体积变化和弹性变形能力。在溶剂的表面张力和压差(Pc)驱动下,GO纤维间通过π-π相互作用和氢键作用促进了纤维壳的进一步粘合,随后GO片材起皱并压实了整个粗纤维束。在熔合过程中,溶剂响应性纤维壳充当弹性屏障,防止薄片在瞬态界面上相互扩散。而在裂变过程中,GO单根纤维会受纤维壳之间的圆柱形几何形状的驱动而分离。由于FuF浸入了GO的良好溶剂中,溶剂渗透会削弱单个纤维之间的粘合强度。当单个纤维的溶胀率超过一定值时,壳的弯曲几何形状会产生应力,并迫使相邻的纤维彼此分离。图3. 可逆融合和裂变的动态地形变形机制潜在应用最后,研究团队展示了GO纤维动态可逆融合和裂变行为的潜在应用。首先,由于可以在各种纤维基的组装结构之间灵活转换,这允许开发具有特定性能需求的不同场景中自适应应用GO基光纤系统。例如,GO纤维组件可通过裂变和融合在3D刚性杆和2D柔性网之间可逆转换(图4 A-D)。研究团队将多达13500根具有微米级直径和厘米级长度的纤维融合到一根1.2毫米厚的杆中,该杆足以支撑其重量的680倍。随后通过局部裂变和融合在1D熔融GO光纤与各种1D和2D复杂光纤组件之间进行切换(图4 E- F)。第二个应用是,通过融合和裂变,GO纤维束将能够实现包含和排除客体材料的功能,以在动态系统中表现出可控交付的功能。不同材料,大小和形状的各种客体,例如聚丙烯腈短切纤维,聚苯乙烯微球和亚毫米级的玻璃珠,均可以在熔化过程中被吸收到FuF中,然后在裂变过程中被排出(图4 G-J)。第三个应用是通过GO涂层赋予普通纤维以可逆的融合和裂变特性。传统的聚合物,金属和陶瓷纤维通过简单地涂覆GO外层而具有可逆的熔裂能力,进一步扩展了相应应用领域的覆盖范围。图4. GO纤维可逆的融合和裂变行为的应用简而言之,GO纤维的可逆融合和裂变使得纤维组装系统具有动态特性,从而实现了结构之间的转换和响应性的致动。同时, 该概念通过GO涂层进一步扩展到了常规纤维,为未来功能响应材料的设计提供了一个通用的策略。石墨烯检测技术及应用进展为促进石墨烯研发和产业化快速发展,仪器信息网联合国家石墨烯产品质量监督检验中心、全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组,将于2021年5月11日举办 “石墨烯检测技术及应用进展”主题网络会议。邀请业内专家以及厂商技术人员就石墨烯最新应用研究进展、检测技术、检测方法、质量评价体系及标准化等展开探讨,推动我国石墨烯产业健康发展。会议日程时间报告主题报告人09:30-10:00待定孙立涛(东南大学)10:00-10:30石墨膜导热测试技巧方法李金艳(德国耐驰仪器制造有限公司)10:30-11:00绝缘衬底表面石墨烯晶圆生长研究进展王浩敏(中国科学院上海微系统与信息技术研究所)11:00-11:30石墨烯材料检测方法介绍刘峥(国家石墨烯产品质量监督检验中心)11:30-14:00午休14:00-14:30待定谭平恒(中国科学院半导体研究所)14:30-15:00石墨烯导热增强复合材料与热界面材料林正得(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)15:00-15:30二维半导体及异质结的生长与光电性能调控肖少庆(江南大学)15:30-16:00石墨烯结构表征及其在环保领域的应用胡学兵(景德镇陶瓷大学)16:00-16:30石墨烯等低维纳米材料的标准化动态和展望丁荣(全国纳标委低维纳米结构与性能工作组)报名方式扫描下方二维码或点击以下链接即可进入报名页面。(会议链接:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/Graphene2021/)报名参会加入会议交流群,随时掌握会议动态
  • 水相中氧化亚铜-锐钛矿异质结上太阳光驱动的5-羟甲基糠醛催化选择氧化
    1.文章信息标题:Sunlight-drivenphotocatalyticoxidationof5-hydroxymethylfurfuraloveracuprousoxide-anataseheterostructureinaqueousphase中文标题:水相中氧化亚铜-锐钛矿异质结上太阳光驱动的5-羟甲基糠醛催化选择氧化页码:AppliedCatalysisB:Environmental320(2023)122006DOI:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.1220062.文章链接https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.1220063.期刊信息期刊名:AppliedCatalysisB:EnvironmentalISSN:0926-33732021年影响因子:24.319分区信息:中科院一区Top涉及研究方向:化学4.作者信息第一作者是:云南大学张奇钊;通讯作者:云南大学方文浩。5.光源型号:CEL-HXF300-T3文章简介将5-羟甲基糠醛(HMF)选择氧化为2,5-二甲酰基呋喃(DFF)是糠醛类生物质平台分子转化利用的重要途径之一。DFF是合成糠基生物聚合物、药物中间体、杀菌剂以及荧光剂等的重要单体。传统的热催化氧化技术通常依赖于苛刻的温度和氧压,容易诱发安全和环境隐患。因此,迫切需要开发在温和条件下高效转化HMF为DFF的环境友好型催化体系。于是,光催化氧化技术,因为具有光生空穴和氧气存在下产生的活性氧物种可以在温和条件下驱动该反应的进行而成为科学家们研究的热点。然而现有的金属氧化物光催化剂的制备大部分较为复杂或者以有机试剂(即乙腈、三氟化苯等)作为反应溶剂导致较高的制备成本和环境污染。因此,非常需要低成本、易于制备和易于调节的氧化物催化剂。此外,使用水代替有机溶剂作为反应介质更环保,但对于金属氧化物催化剂来说可能具有很大的挑战性。因为作为副产物的水往往会阻碍正向反应,并且水也可能加剧金属浸出。基于上述研究背景,云南大学化学科学与工程学院方文浩教授课题组通过化学还原沉淀法制备了具有p-n异质结的(Cu2O)x‖TiO2光催化剂,实现了以H2O为反应溶剂,O2作为氧化剂,在无任何添加剂条件下高效利用太阳光催化氧化HMF制DFF。通过调变两种金属的比例和二氧化钛的晶相,深入研究了催化剂能带结构对反应机理的影响。研究发现Cu2O的含量决定HMF的转化率,而TiO2的晶相(即锐钛矿和金红石)影响DFF的选择性。通过清除剂实验研究揭示了空穴(h+)会将HMF深度氧化为CO2,而单线态氧(1O2)能够将HMF选择氧化为DFF。结合莫特肖特基曲线和价带谱数据可以推出半导体的能带结构,由此可得Cu2O的价带位置显然比HMF氧化为DFF的氧化电位更正,但比DFF的氧化电位更负。这表明Cu2O的价带上的光生空穴可以将HMF氧化成DFF,但不能进一步氧化DFF。相反,TiO2的价带位置比DFF的氧化电位更负,因此TiO2价带上的光生空穴能够进一步氧化DFF。p-n异质结的形成不仅抑制了TiO2上羟基自由基(•OH)的产生,而且还促进了O2在Cu2O上活化产生1O2。因此p-n异质结的形成增强了Cu2O的氧化还原能力同时增强了TiO2光利用效率。此外,通过光致发光谱,光电流响应以及电化学阻抗谱表征发现(Cu2O)0.16‖TiO2(A)具有最佳的光生电子和空穴的分离效率以及最佳的电荷迁移效率。与此相对应的,(Cu2O)0.16‖TiO2(A)催化剂在水相、35℃、10mLmin-1O2和模拟太阳光下的温和条件下(如图1所示),产生64.5mggcatal.-1h-1的DFF生成速率。这是目前文献报道的以水为反应介质金属氧化物光催化剂上取得的最佳结果。此外,该催化剂可直接在太阳光和空气下工作,且多次循环使用未见失活。该工作通过一系列的光电性质与形貌表征,深入揭示了异质结催化剂中两种半导体间的强相互作用。研究了在光催化反应过程中光生空穴与各个活性氧物种的作用。并通过能带结构解释了晶相与催化活性的构效关联问题。期望本研究建立的反应选择性和能带结构之间的关系可以应用于其他异质结光催化体系。
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