乙烯是果蔬采摘后腐烂变质的主要因素, 如何减少或去除果蔬贮藏过程中释放的乙烯, 是果蔬保鲜领域亟待解决的问题。本工作采用溶胶-凝胶法制备了一系列金属泡沫镍网负载TiO₂/WO₃薄膜催化剂, 采用不同手段对样品进行表征分析, 并以此薄膜为催化剂, 考察紫外光下乙烯催化降解性能。结果表明: TiO₂/WO₃成功负载在泡沫镍网表面。TiO₂与WO₃复合后形成了异质结, 抑制了电子-空穴对的复合, 样品的禁带宽度减小, 吸光度增强, 光催化性能提升。TiO₂/WO₃在紫外光下展现出良好的光催化活性和光催化稳定性, 当WO₃占TiO₂质量百分数为6%时, 光催化活性最高, 光催化乙烯速率常数为0.0332 min ^-1, 是TiO₂的9.48倍, 但是过量的WO₃会成为电子-空穴的复合中心, 降低光催化活性。研究还对紫外光下泡沫镍网负载TiO₂/WO₃薄膜的光催化降解乙烯机理进行了探讨。

果蔬储运过程中释放的乙烯是果蔬采后腐败变质的主要因素, 如何减少或去除果蔬储运过程中释放的乙烯, 成为果蔬保鲜领域亟待解决的问题。 光催化氧化技术由于节能、 环保和无污染等特点, 在空气净化、 污水处理和能源等领域应用非常广泛。 利用光催化降解有机污染物的特性, 制备了薄膜型光催化剂并用于光催化降解乙烯。 以硝酸银为银源, 三维金属泡沫镍网为载体, 采用浸渍提拉法制备了一系列金属泡沫镍网负载磷酸银/氧化石墨烯（Ag3PO4/GO）薄膜复合材料, 对所制备样品进行了X射线衍射（XRD）、 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、 拉曼光谱（Raman）、 扫描电子显微镜（SEM）、 荧光光谱（PL）、 X射线光电子能谱（XPS）表征分析。 结果表明: 经过腐蚀氧化处理后的泡沫镍网表面形成了孔洞结构, 为催化剂提供了更多的附着位点, 利于催化剂的附着。 Ag3PO4/GO薄膜成功负载在3D金属泡沫镍网表面, GO的引入并没有改变Ag3PO4的晶体结构。 Ag3PO4中加入GO后, 在可见光区的吸光度发生了明显的变化, 随着GO量的增加, 样品在可见光的吸收度增强, GO抑制了Ag3PO4中光生电子-空穴对的复合, 有利于光催化性能的提升。 以乙烯为降解目标, 考察了可见光下不同GO质量百分比Ag3PO4/GO薄膜对光催化降解乙烯的影响, 并对光催化降解过程进行了动力学分析, 结果表明Ag3PO4/GO复合薄膜在可见光下表现出较强的光催化降解乙烯能力, 加入适量GO可以明显的提升样品光催化降解乙烯的能力, 样品AG/NF-2（GO占Ag3PO4质量百分数为2%）的光催化活性最高, 光催化速率常数为1.72×10-3 min-1, 与单一的Ag3PO4相比提高了181.96%, 光催化活性显著提升。 对AG/NF-2样品的光催化降解乙烯稳定性进行了测试, 表明GO的引入, 抑制了Ag3PO4的光腐蚀, 光催化性能稳定。 最后提出了泡沫镍网负载Ag3PO4/GO薄膜可见光催化降解乙烯的机理。 本研究制备的薄膜型可见光响应催化剂为光催化技术在果蔬保鲜领域的应用提供了依据, 具有潜在的使用价值。

抗生素的大量使用对生态环境造成巨大的影响, 光催化技术具有操作简单且无二次污染等特点被广泛应用于污染物的降解。 在光催化降解抗生素过程中, 光源对其降解效率至关重要, 与传统的汞灯催化光源相比, 紫外LED技术具有更高的能源效率及更低的功耗, 使光催化工艺发生了巨大的变化。 首先建立基于紫外LED阵列的光催化平台, 采用光栅光谱仪和紫外照度计对LED阵列光源光谱特性及装置内光场分布进行测量分析。 结果显示紫外LED光源波长介于265～295 nm之间, 其主波长为275 nm, 由于光场叠加效果, 光照强度随着装置径向位置距离的增大而明显增大, 装置轴向位置光照强度分布较为均匀; 其次通过三维超景深显微镜、 UV-Vis光谱测量技术对P25型光催化剂的粒子结构进行表征分析, 同时使用半导体求导公式对TiO2粉末进行禁带分析, 结果显示TiO2为球形, 由于空气中相对湿度过大, 水在TiO2微粒表面的润湿性加强了微粒间的粘附力, 因此有团聚现象产生, 其禁带宽度为31 eV; 最后以紫外LED阵列和高压汞灯为催化光源, P25型TiO2为催化剂分别对甲基橙、 磺胺类抗生素进行光催化降解, 使用紫外-可见光分光光度计测量降解过程中的吸收光谱曲线, 进而对抗生素降解率进行分析。 结果表明, 甲基橙和磺胺二甲嘧啶在紫外LED阵列为光源条件下均能够被降解, 分别经过160和240 min的催化降解过程后, 降解率分别达到70%和36%, 符合一级动力学方程, 经计算LED阵列光源与汞灯对甲基橙的降解动力学常数分别为-0007 5和-0113 5 min-1, 对磺胺二甲嘧啶的降解动力学常数分别为-0001 9和-0019 4 min-1。 因此对甲基橙和磺胺二甲嘧啶进行降解时, 汞灯降解速率高于紫外LED阵列; 由于紫外LED阵列和汞灯系统在催化降解污染物过程中功率和其与反应器中轴线距离不同, 对两种光源的抗生素降解效率建立评价方法, 即对紫外LED和汞灯以单位功率为标准进行距离降解效率分析, 对于甲基橙, 汞灯在单位功率下的距离降解效率高于紫外LED, 但对于抗生素, 紫外LED阵列的距离降解效率明显高于汞灯。 依据以上各类光谱分析和应用结果, 紫外LED阵列是一种有竞争力的光催化应用替代光源, 此技术的广泛应用为抗生素的降解提供新途径。

阐述了光声成像的基本原理，综述了现有的几种光声成像方法、原理及成果。介绍了国内外多个研究小组在光声成像领域所取得的一些成果，主要包括：用超声探测器记录光声信号的滤波反投影算法光声成像；超声探测器结合声透镜的傅里叶方法；用探测光做载波调制光声信号，将光声信号转化为光信号，经光学系统解调，将样品像显示在CCD摄像机上的实时光声成像等。对比了几种光声成像方法，并提出了一些光声成像的新思路。

为了独立控制鞘层附近区域离子密度和离子能量分布, 采用光发射谱(OES)测量技术, 对不同射频功率、 放电气压和基底偏压下感应耦合等离子体鞘层附近区域辉光特性进行了研究。 原子谱线和离子谱线特性分析表明, 在鞘层附近区域感应耦合等离子体具有较高的离子密度和较低的电子温度。 改变放电气压和射频功率, 对得到的光谱特性分析表明, 鞘层附近区域离子密度随射频功率的增大而线性增大, 在低压下随气压的升高而增大。 低激发电位原子谱线强度增加迅速, 高激发电位原子谱线强度增加缓慢, 而离子谱线强度增加很不明显。 改变基底直流偏压, 对得到的发射光谱强度变化分析表明, 谱线强度随基底正偏压的增加而增大。 随着基底负偏压的加入, 谱线强度先减小而后增大； 直流偏压为－30 V时, 光谱强度最弱。 快速离子和电子是引起Ar激发和电离过程的主要能量来源。