1 复旦大学图书馆中华古籍保护研究院, 上海 200433
2 复旦大学图书馆特藏与数字化部, 上海 200433
3 复旦大学化学系, 上海 200433
延安是中国共产党领导革命的中心和战略总后方, 是革命的红色摇篮。 延安时期出版了大量具有历史、 文化以及教育意义的红色文献, 这些红色文献记载了中国共产党波澜壮阔的发展历程, 也反映了延安时期不断发展的科技生产水平与独特的制浆造纸工艺, 具有重要的研究价值。 然而, 延安时期出版的红色文献虽距今不到百年时间, 但其保存现状不容乐观, 普遍存在纸张老化、 焦脆易碎等问题, 大量文献急需科学检测与修复保护, 以延长其保存寿命。 目前, 针对延安时期红色文献的检测研究仍存在较大空白。 考虑到红色文献的珍贵性与特殊性, 应当尽可能选择无损检测方法对其分析检测。 基于衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR), 以木素1 510 cm-1处特征峰与纤维素1 030 cm-1处特征峰的强度作为定量依据, 建立了造纸原料与红色文献纸张中木素相对含量的无损检测方法。 通过检测不同碱强度与碱浓度处理后的构皮、 苦竹与杨木的木素含量, 考察了制浆过程中碱处理条件对造纸原料脱木素程度的影响, 同时体现了红外光谱法测定木素相对含量的普适性。 以复旦大学图书馆藏的76册延安时期红色文献为研究对象, 分析了红色文献的纸张木素含量与纸张pH值以及纸张氧化度的相互关系。 结果表明, 木素相对含量高于25%的红色文献, 其纸张pH集中在3~4之间且纸张氧化度较高, 文献整体保存状况堪忧; 而木素相对含量低于25%的红色文献, 其纸张氧化度与酸度较低, 文献整体保存情况较好。 以上结果验证了红外光谱无损检测法用于延安时期红色文献木素含量分析的可行性, 并结合纸张氧化度与酸度数据提出了纸张木素含量的合适范围, 为制浆造纸中植物原料的脱木素过程提供参考。 拓展了红外光谱法在红色文献无损检测中的应用范围, 以期为延安时期红色文献的修复与保护研究提供科学依据。
延安时期 红色文献 无损检测 红外光谱 木素含量 Yan'an period Red literature Non-destructive testing Infrared spectroscopy Lignin content 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3097
1 西南石油大学新能源与材料学院, 成都 610500
2 中国科学院岩土力学研究所岩土力学与岩土工程技术国家重点实验室, 武汉 430071
3 中国石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司固井公司, 成都 610000
在碳捕集、利用和封存(CCUS)井下, 油井水泥因长期受井下高温、高压和高酸性流体的作用会遭受碳化腐蚀导致水泥环失效。为了模拟CO2地质封存井下碳化腐蚀环境, 本文将油井水泥的主要单相矿物硅酸三钙(C3S)置于不同温度(30 ℃、60 ℃、90 ℃), 并密封在8.0 MPa的气相或液相的CO2碳化环境下, 采用XRD和TGA相结合的分析方法, 分析水泥单矿C3S受CO2腐蚀环境的影响规律。根据非稳态Fick扩散的渗透理论模型, 建立腐蚀产物定量分析结果与腐蚀龄期的数学模型, 拟合得到C3S受CO2腐蚀后的产物生成系数, 以此评价不同CO2腐蚀因素对C3S的影响程度。结果表明: 在CO2气相环境中, 温度升高将显著加剧对C3S的腐蚀且产生溶蚀现象; 而在CO2液相环境下, 高温(90 ℃)使C3S水化反应加剧并形成阻滞层, 降低CO2对C3S的腐蚀速率。
水泥单矿C3S CO2腐蚀 腐蚀动力学模型 渗透理论 物相变化 cement single ore C3S CO2 corrosion CCUS CCUS corrosion kinetics model penetration theory phase change
1 北京印刷学院基础教育学院, 北京 102600
2 2. College of Letters and Science, Department of Physics, University of California, Santa Barbara 93106, USA
染料敏化太阳能电池(DSSC)是太阳能电池研究的热点领域之一, 使用丝网印刷技术制备以纳米晶多孔TiO2薄膜为光阳极的DSSC具有低成本、 简单的制备工艺和高的光电转换效率(PCE)的特点, 这类太阳能电池受到人们广泛关注。 为了提高这类太阳能电池的光电转换效率, 通过采用不同网目相同印刷胶体制备了太阳能电池的光阳极优化印刷工艺十分重要, 采用不同网目的方法研究印刷工艺对太阳能电池光伏性能的影响是十分有效的。 用溶胶-凝胶法制备了TiO2胶体, 通过扫描电镜看出TiO2薄膜具有多孔结构, 其高比表面积有利于薄膜对染料分子的吸附, 也有利于提高电池对太阳光的吸收率。 经过高温烧结后丝网印刷的TiO2薄膜展现了明显的锐钛矿结构较窄衍射峰, 意味着TiO2颗粒已经完全晶化且粒径增加。 制备目数从100增到300导致网孔直径减少而薄膜变得更加致密, 使得TiO2薄膜的XRD衍射峰逐渐增强, 而从300目增到400目时由于网孔过小导致TiO2胶体通过网孔数量变小使得衍射峰强度下降。 用不同网目印刷了单层TiO2光阳极研究DSSCs光伏性能的变化情况, 发现制备目数是200目和300目印刷太阳能电池的性能较好, 而400网目印刷太阳能电池的性能最差, 这与XRD观察的结果一致。 再分别采用网目为100目、 200目、 300目和400目的印网将胶体印刷成了多层TiO2薄膜, 以此为基础组装DSSC。 实验结果表明: 通过不同组合网目的丝网印刷制备TiO2薄膜, 组装后的染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到了显著提升, 其中以300目+200目+100目三层叠印时得到的优化光阳极的最高电池效率达到6.9%。 以丝网印刷的方法制备电极不需要进行任何化学处理, 在较高网目制备底层的情况下印刷的薄膜均匀牢固, 且电池制备的步骤简单、 重复性好, 能量转换效率较高。
丝网印刷 不同网目 多孔TiO2薄膜 Screen printing Different mesh Porous TiO2 film 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2321
近年来, 以有机无机杂化铅卤钙钛矿为吸光层的薄膜太阳能电池受到了广泛的关注, 不到十年时间其光电转换效率已经从3.8%提高到了23%, 这主要归因于有机铅卤钙钛矿材料光吸收系数高, 带隙合适并易于调控, 电子-空穴扩散长度长等优点。 2016年GrtzelL等人利用低气压快速去除薄膜前驱体溶剂的方法, 获得了高质量的甲脒和溴离子掺杂钙钛矿薄膜。 相比于其他传统的溶液制备方法, 这种方法能够很好的解决大面积均匀性的问题, 为高效率、 大面积钙钛矿太阳电池产业化提供了可能。 钙钛矿薄膜的成份、 结构及其光学性能对于太阳电池的器件性能起决定性作用, 因此在该制备技术下, 研究不同掺杂种类钙钛矿薄膜对光学性质的影响具有积极的意义。 利用真空闪蒸溶液技术制备了3种成分的钙钛矿薄膜, 利用扫描电镜、 X射线衍射, 吸收光谱和荧光光谱等表征手段对薄膜的形貌、 结构和光学性质进行了研究。 结果表明, 该技术可以用于制备均匀致密、 无针孔的高质量甲脒、 溴离子掺杂和氯离子掺杂的钙钛矿薄膜（成分分别为(FAPbI3)0.85(MAPbBr3)0.15, MA3PbI3和MAPb(IxCl1-x)3）, 薄膜中晶粒的尺寸分别为500, 100和200 nm左右； 薄膜的形成过程为溶剂中的DMSO与钙钛矿配位, 并在真空闪蒸过程中快速形成相对稳定中间相, 经过加热后, 薄膜中的DMSO被去除并形成钙钛矿晶体, 结构为四方相； 甲脒、 溴离子和氯离子掺杂的薄膜对可见光有强烈的吸收作用, 薄膜吸收边均在750 nm左右； 薄膜的掺杂对带隙宽度没有明显影响, 3种成份的薄膜带隙宽度位于1.6 eV左右； 甲基胺碘化铅的荧光发射峰在765 nm, 甲脒和溴离子掺杂后发光峰位红移至774 nm, 氯离子掺杂后薄膜峰位处于761 nm, 有微弱的蓝移, 且强度出现下降。 这可能是晶粒尺寸和薄膜内部缺陷变化导致的。
真空闪蒸法 钙钛矿薄膜 光学特性 Vaccum-flash method Perovskite film Optical property
1 北京印刷学院, 北京 102600
2 中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
通过聚光波导提高光的转换和收集效率, 是提高太阳能电池效率、 减少电池用量、 降低光伏发电系统成本的重要途径。 利用PMMA作为波导基质材料, Rhodamine 6G(罗丹明6G)作为荧光染料, 通过涂覆方法, 在表面积为50 mm×50 mm、 厚度为5 mm的洁净PMMA衬底上制备出了荧光层厚度约为32 μm的平面波导型聚光器, 并研究了荧光染料的掺杂浓度对其聚光比和光伏性能的影响。 结果表明, 当掺杂浓度为0.250%时, 聚光器的聚光比和器件的光伏性能达到了最优, 分别为0.45%和0.49%。
聚光器 平面波导 Rhodamine 6G Rhodamine 6G Solar concentrator Planar waveguide 光谱学与光谱分析
2017, 37(12): 3920
1 北京印刷学院印刷与包装工程学院, 北京 102600
2 中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
光伏发电是目前太阳能最佳的利用方式之一, 但发电成本高。 利用聚光结构提高光的转换和收集效率, 是提高太阳能电池效率、 减少电池用量、 降低光伏发电系统成本的重要途径。 以Lumogen F Red 305 (LR305) 染料作为荧光材料, 将其掺杂到PMMA中, 通过本体聚合法制作出尺寸为50 mm×50 mm×5 mm的PMMA平面荧光太阳能聚光波导, 对其光学特性进行表征, 同时将太阳能电池粘贴到聚光波导的输出端面, 通过测试平面荧光太阳聚光波导对太阳能电池性能的影响研究了荧光太阳能聚光波导的聚光特性。
荧光太阳能聚光波导 聚光比 能量转换效率 Luminescent solar concentrator waveguide Lumogen F Red 305 Lumogen F Red 305 dye Concentration ratio Power conversion efficiency 光谱学与光谱分析
2016, 36(4): 1001
采用原子层沉积技术(ALD), 以二乙基锌和水为前驱体, 在衬底温度分别为110和190 ℃的条件下制备了致密的氧化锌纳米薄膜。 采用X射线光电子能谱, 荧光光谱和椭偏仪等表征手段对薄膜的成分和光学性质进行了研究。 结果表明, 随着沉积温度的增加, 氧化锌薄膜内—OH含量降低, 说明氧化锌薄膜生长过程中的化学反应更加完全; 另外, 沉积温度增加后, 薄膜在365 nm处的激子发射峰出现了明显的增强, 同时可见光区的荧光发射峰消失, 表明薄膜内的缺陷态减少。 随着成膜质量的提高, 氧化锌薄膜的电子迁移率从25提高至32 cm2·(V·S)-1。 椭偏测量的拟合结果表明, 在375～800 nm的波长范围内, 氧化锌薄膜的折射率逐渐从2.33降至1.9, 呈现出明显的色散现象; 另外, 不同温度下制备的氧化锌薄膜光学带隙均为3.27 eV左右, 这说明沉积温度对薄膜的带隙没有明显影响。
原子层沉积 氧化锌薄膜 光学特性 Atom layer deposition ZnO film Optical property
采用化学沉淀法, 以硝酸锌和六次亚甲基四胺的水溶液为生长溶液, 在涂覆氧化锌晶种层的玻璃衬底上制备了定向生长的氧化锌纳米棒阵列, 并研究了添加剂聚乙烯亚胺的浓度对氧化锌纳米棒形貌和结构的影响。 X射线衍射和场发射扫描电镜的结果表明, 合成的氧化锌纳米棒阵列较为均匀致密, 具有六方纤锌矿结构, 且有沿（002）晶面择优生长的特性; 随着聚乙烯亚胺浓度的增加, 氧化锌纳米棒的直径减小, 直径分布趋于均匀, 且氧化锌纳米棒的形貌也从锥状转变为柱状结构; 另外, 聚乙烯亚胺的加入对氧化锌的生长速度具有抑制作用, 当聚乙烯亚胺的浓度增加至0.012 mol·L-1时, 无氧化锌阵列生长。 对氧化锌纳米棒阵列进行了拉曼光谱表征, 结果表明, 随着溶液中聚乙烯亚胺浓度的增加, 氧化锌纳米棒的氧空位缺陷减少。 最后, 对聚乙烯亚胺浓度对氧化锌纳米阵列影响的机理进行了探讨。
聚乙烯亚胺 氧化锌纳米阵列 化学沉淀法 Polyethyleneimine ZnO nanorod arrays Chemical precipitation method 光谱学与光谱分析
2013, 33(10): 2762
兰州大学资源环境学院, 兰州大学干旱区水循环与水资源研究中心, 甘肃 兰州 730000
基于石羊河流域金昌地区Hyperion高光谱影像, 通过FLAASH大气校正, 利用纯像元指数法提取草地波谱信息, 并运用光谱一阶微分法和连续统去除法进行定量化处理。 结果表明, 相对于生长旺盛期的草地光谱特征, 衰退期草地光谱红边左移, 斜率降低, 蓝边、 黄边特征减弱, 可见光波段反射值较高, 近红外波段反射率较低； 不同覆盖度草地的红边、 绿峰、 蓝光和红光吸收谷位置保持一致, 可见光波段的光谱吸收特征(波段深度、 宽度、 面积、 对称性)随覆盖度的增大呈有规律的变化, 可作为提取或判定植被覆盖度的依据。
高光谱遥感 光谱曲线 纯像元 草地 Hyperspectral remote sensing Spectrum Pure pixel Grassland
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
描述了一套二次谐波型频率分辨光学快门(SHG-FROG)装置，用于单次测量红外长波长超快激光脉冲的脉宽和相位信息。针对在该波段宽带的高损伤阈值介质膜镀膜困难，且价格昂贵的问题，采用两个半圆形全反平面银镜来代替传统的半透半反镜进行分光。同时改进后的光路可以减少测量误差，结构更加紧凑且便于调节。采用该装置对基于钛宝石参量放大的红外超快脉冲进行测试，得到当中心波长为1.8 μm时，脉宽为66.9 fs，谱宽54.5 nm，谱相中的二阶群延时色散(GDD)为202.9 fs2。
超快光学 频率分辨光学快门 红外 超快激光
