1 1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程全国重点实验室, 成都 610500
2 2.西南石油大学 新能源与材料学院, 成都 610500
室内甲醛污染已成为影响人类生命健康的重要问题之一。以氧气为氧化剂的催化氧化甲醛技术以其条件温和、无毒副产物等优势而受到广泛关注, 但是开发经济高效的催化材料仍然面临巨大的挑战。本工作通过一步水热法制备了α-Ni(OH)2, 并研究了其催化氧化甲醛机理。测试结果表明, 以水为溶剂、硝酸镍为镍源制备的α-Ni(OH)2在室温下催化氧化甲醛效率最高, 达到71.2%。原位红外和理论计算分析发现, 由于α-Ni(OH)2表面丰富的羟基官能团, 吸附的甲醛与α-Ni(OH)2表面羟基之间存在强烈的相互作用, 增强了对甲醛的活化, 在无氧气条件下实现了甲醛氧化。另一方面, 不同条件处理的α-Ni(OH)2的XPS分析证实了催化氧化甲醛的活性位点为Ni3+, 且氧气可加速Ni3+活性位点的回复。α-Ni(OH)2表面羟基协同活性位点Ni3+促进了甲醛的催化氧化, 这与传统氧气解离为速控步的甲醛氧化反应路径明显不同。本研究提出了表面羟基协同活性位点促进甲醛氧化的反应机理, 为催化氧化甲醛技术的实际应用提供了理论基础。
催化氧化甲醛 表面羟基 反应机理 反应路径 catalytic formaldehyde oxidation surface hydroxyl reaction mechanism reaction path
合肥工业大学资源与环境工程学院，纳米矿物与污染控制安徽省普通高校重点实验室，合肥 230009
对铜陵叶山铁矿开采所产生的低品位褐铁矿尾矿(LT)进行探究，旨在发掘其在室温净化甲醛领域中的应用价值及其载体性能。通过分析该尾矿的成分，发现其含有纳米针铁矿、石英等矿物，具有较大的比表面积，适合作为催化剂载体。采用化学还原法将δ-MnO2(Bir)负载于尾矿颗粒表面，制备了一系列不同锰含量的除醛催化剂(x-Bir/LT)。结果表明：该催化剂具有良好的催化降解甲醛的能力。在甲醛初始浓度为1.2 mg/m3，体积空速为260 000 h-1的条件下，27.3-Bir/LT在600 min时净醛效果仍有97.2%，并且具有长时间稳定性和抗水性。通过原位红外光谱分析发现，甲醛在催化剂表面反应的机制为：甲醛被表面羟基吸附后氧化成H+和HCOO-，并经过羟基和表面活性氧氧化，进一步分解成CO2和H2O。同时，氨气吸附原位红外分析发现，该尾矿能为催化剂提供大量的L-酸位点，提高了复合催化剂的催化氧化能力。因此以褐铁矿尾矿为催化剂的载体可以提升复合催化剂的净醛能力，为其用于室内甲醛等污染治理提供了理论支撑。
褐铁矿尾矿 甲醛 催化氧化 环境温度 L-酸位点 limonite tailings formaldehyde catalytic oxidation ambient temperature L-acid sites
1 安徽工业大学建筑工程学院, 安徽 马鞍山 243032
2 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学), 安徽 马鞍山 243032
建筑能耗占我国总能耗的30%以上, 利用建筑自身的被动调节性能提高其热湿调节性能, 是实现建筑节能的重要举措。 以癸酸、 棕榈酸制备相变温度在人体舒适度范围内的癸酸-棕榈酸复合相变材料, 采用癸酸-棕榈酸复合相变材料, 硅酸四乙酯, 钛酸丁酯作为原材料制备具有热湿调节, 空气净化功能的癸酸-棕榈酸/SiO2@TiO2光催化相变微胶囊(简称D-T微胶囊)有利于建筑节能, 改善室内空气品质。 研究分析了去离子水用量(去离子水与硅酸四乙酯物质的量比), pH值, 癸酸-棕榈酸复合相变材料的用量(癸酸-棕榈酸复合相变材料与硅酸四乙酯的物质的量比), 钛酸丁酯的用量(钛酸丁酯与硅酸四乙酯物质的量比)以及钛酸丁酯的滴加速度五个影响因素对D-T微胶囊的粒径、 物质组成、 形貌以及空气净化、 热湿调节性能的影响。 激光粒度分析结果表明去离子水用量和钛酸丁酯用量对D-T微胶囊的粒径分布有重要影响。 过水体系能够有效分散T-D微胶囊, 防止其团聚； 适量的钛酸丁酯水解产生的TiO2包裹在癸酸-棕榈酸@SiO2表面, 从而影响D-T微胶囊的粒径。 扫描电镜结果显示, 过多的癸酸-棕榈酸复合相变材料用量会造成相变材料的泄露； 过快的钛酸丁酯滴加速度影响其水解反应速度, 造成TiO2的团聚。 X-射线衍射(XRD)分析结果显示, pH值是生成具有光催化性能的锐钛矿相TiO2的关键因素。 因此, 当控制去离子水与硅酸四乙酯的物质的量比为90∶1, pH值为2, 癸酸-棕榈酸复合相变材料用量为0.5, 钛酸丁酯用量为0.8, 控制钛酸丁酯的滴加速度为20 min完成时可以获得形貌、 粒径完整和物相稳定的D-T微胶囊。 D-T微胶囊经过6 h对气态甲醛降解试验, 其对甲醛的降解率能够达到67.87%； 在18~23 ℃之间有明显的相变温度平台, 平台的持续时间约为300 s； 当相对湿度为84.34%时, 平衡含湿量达到0.181 9 g·g-1, 同时相对湿度为32.78%~84.34%之间的湿容量为0.161 3 g·g-1。
相变微胶囊 光催化 热湿调节 空气净化 甲醛 Phase change microcapsule Photocatalytic Heat-humidity adjust Air purification Formaldehyde 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1306
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
为了对重化工污染区甲醛气体进行探测，开展了差分吸收激光雷达甲醛气体浓度探测研究。基于差分吸收激光雷达原理，针对甲醛气体在中红外波段有较强的吸收波段，并考虑开放光程下大气干扰气体的影响，选择了系统的探测波长
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；依据差分吸收激光雷达浓度反演方法，结合系统参数，对设计的DIAL系统的探测距离、气体浓度及干扰气体的可能影响进行了仿真研究。结果表明，该系统有望对浓度为0.017~1.5 ppm (1 ppm=10
−6)，距离为0.4~1.1 km范围内的甲醛气体进行探测，相对误差小于5%，可满足对重化工污染区甲醛气体浓度探测需求。文中的研究可为应用于化工重污染区域甲醛气体无组织排放监测的中红外差分吸收激光雷达系统的研制提供理论依据和技术基础。
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210925
1 重庆交通大学材料科学与工程学院, 重庆 400074
2 重庆交通大学土木工程学院, 重庆 400074
研究了掺入6、8、12 mm共聚甲醛纤维及钢纤维的超高性能混凝土(UHPC)高温后残余力学性能及微观结构。结果表明: 400 ℃时, 仅素混凝土发生爆裂; 500 ℃时单掺钢纤维UHPC试件发生爆裂, 单掺共聚甲醛纤维及混掺2种纤维的UHPC试件仍能保持相对完整, 后者高温残余强度较高。UHPC中共聚甲醛纤维在高温蒸汽养护后, 能与基体紧密黏接, 165 ℃后纤维熔化形成的孔洞能有效缓解并释放蒸汽压, 保持混凝土基体完整, 防止其在500 ℃发生高温爆裂。本工作揭示了共聚甲醛纤维在混凝土高温性能方面的作用机理, 对其在UHPC中应用有参考价值。
共聚甲醛纤维 超高性能混凝土 残余力学性能 高温性能 copolymer formaldehyde fiber ultra-high performance concrete residual mechanical properties high temperature performance
1 华南师范大学生物光子学研究院, 激光生命科学教育部重点实验室, 广州 510631
2 华南师范大学生物光子学研究院, 广东省激光生命科学重点实验室, 广州 510631
甲醛(FA)具有高反应活性和短的检测半衰期, 广泛分布于生物体内和环境中。正常浓度范围的甲醛可以参与一碳循环, 维持人体代谢稳态, 而甲醛浓度的异常波动又会诱导机体病变, 导致一系列疾病。实时测量甲醛在活细胞和组织中的浓度、持续时间和位置, 对于破译甲醛的生理或病理功能、诊断和治疗甲醛诱发的疾病具有重要意义。有机小分子荧光探针具有灵敏度高、膜通透性好、实时原位分析、生物损伤小、操作方便等显著优势, 是能够在时间和空间上实时监测细胞内甲醛浓度与分布的一种强大的非侵入性工具。近年来, 一系列小分子荧光探针被开发出来用于生物体内甲醛的检测。本文将对这些用于生物体内甲醛可视化检测的荧光探针从识别机理(席夫碱反应、Aza-Cope重排)和荧光开启方式两方面进行阐述, 并展望甲醛荧光探针的设计和研发方向。
甲醛 可视化检测 小分子荧光探针 席夫碱反应 Aza-Cope重排反应 formaldehyde visual detection small molecule fluorescent probes Schiff base reaction Aza-Cope rearrangement reaction
1 湖南师范大学心脏发育研究中心, 长沙 410081
2 莱州市妇幼保健院, 烟台 261400
甲醛溶液浸泡的人类组织样本很多情况下是可遇不可求的珍贵资源, 而其 DNA 的提取是一大难题。本文分别使用改进的甲醛溶液浸泡样本基因组DNA提取方法以及通用型基因组DNA提取试剂盒, 对四份不同时间固定的福尔马林浸泡的人类胚胎皮肤和肌肉的样本进行基因组DNA提取。使用紫外分光光度计鉴定所提取DNA的纯度和质量浓度, DNA溶液点样进行琼脂糖凝胶电泳及成像, 结果显示, 改进的提取方法所得基因组DNA的质量浓度和纯度均优于通用型基因组DNA提取方法。以提取所得的基因组DNA模板进行PCR扩增, 电泳结果显示, 改进的提取方法所提取的基因组DNA有更好的PCR扩增效果。本研究为甲醛溶液浸泡的珍贵样本的基因组DNA的提取提供了方法指导和改进方向的参考。
甲醛浸泡 人类组织样本 DNA提取 PCR检测 琼脂糖凝胶电泳 formaldehyde immersion human tissue samples DNA extraction PCR detection agarose gel electrophoresis
发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京交通大学理学院, 北京 100044
介绍了研制的一种基于共轴锁模腔增强吸收光谱技术的中红外甲醛气体检测系统。 系统采用了发射中心波长为3.6 μm的带间级联激光器为光源, 以高精度F-P谐振腔作为气体反应池, 通过激光在谐振腔内的多次反射极大地提高了有效吸收路径。 为了实现甲醛检测, 利用Pound-Drever-Hall(PDH)技术将激光频率和腔谐振频率锁定至波长为3 599.08 nm的甲醛吸收峰上。 实验发现, 谐振腔腔长容易受到外界环境的影响产生变化, 导致系统失去锁定, 产生测量误差; 为了抑制这一现象, 提高系统的准确性和抗干扰性, 采用了动态PDH锁定技术, 通过低频锯齿波信号对腔长进行小范围内的周期性调制, 使得腔谐振频率在目标气体吸收峰附近缓慢来回变化; 通过选择合适的扫描范围使得在扫描过程中激光与谐振腔保持频率锁定。 系统通过光电探测器采集谐振腔透射光强信号, 通过对腔透射信号进行拟合计算来确定甲醛浓度。 为了验证检测系统的有效性、 评估系统的性能, 采用质量流量计配备了6种不同浓度的甲醛气体样品并开展了甲醛吸收光谱测量实验、 系统标定实验和稳定性实验。 实验结果显示, 在0~10 mL·L-1范围内, 腔透射信号拟合值与甲醛浓度之间呈现出良好的线性关系; 通过Allan方差分析得到当积分时间为1 s时系统检测下限为52.8 nL·L-1, 积分时间为14 s时检测下限可以降至3.3 nL·L-1。 此外, 通过增加谐振腔的腔镜反射率和腔长可以提高有效吸收路径, 进一步降低检测下限。 该系统灵敏度高、 响应速度快, 具有较好的抗干扰性和长期稳定性, 在痕量甲醛检测方面具有广阔的应用前景。
红外吸收光谱 腔增强技术 频率锁定 甲醛检测 Infrared absorption spectrum Cavity enhancement technology Frequency locking Formaldehyde detection 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2077
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Laser Engineering, Osaka University, Osaka, Japan
2 Institute of Innovative Research (IIR), Tokyo Institute of Technology – Suzukakedai Campus, Yokohama, Japan
3 Centre for Theoretical Chemistry and Physics, School of Natural and Computational Sciences, Massey University, Auckland, New Zealand
Resorcinol/formaldehyde (RF) foam resin is an attractive material as a low-density target in high-power laser–plasma experiments because of its fine network structure, transparency in the visible region, and low-Z element (hydrogen, carbon, and oxygen) composition. In this study, we developed disk-shaped RF foam and deuterated RF foam targets with 40–200 μm thickness and approximately 100 mg/cm3 density having a network structure from 100 nm to a few micrometers cell size. By deuteration, the polymerization rate was drastically slowed down owing to kinetic isotope effects. These targets were used in high-power laser experiments where a megaelectronvolt proton beam was successfully generated.
deuterated material low-density material resorcinol/formaldehyde foam High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e31
华侨大学材料科学与工程学院, 福建 厦门 361021
在微波辅助条件下, 合成了甲醛功能化的聚乙烯亚胺(FPEI), 在激发波长为340 nm时, FPEI的荧光发射波长470 nm, 紫外灯下发蓝色荧光。 在此激发条件下, 曙红Y(Y eosin Y, EY)的荧光发射波长为540 nm, 发绿色荧光。 在酸性介质中, FPEI和 EY 通过静电作用形成FPEI/EY复合物, 导致EY 在540 nm 的荧光显著猝灭, 而FPEI本身的荧光只有微弱的降低。 当加入六偏磷酸钠(SHMP)时, SHMP、 EY与FPEI发生竞争结合, 由于SHMP与FPEI表面质子化氨基的静电作用强于EY, EY从FPEI/EY复合物中释放导致540 nm荧光强度逐渐恢复。 当SHMP与FPEI/EY 混合时, EY 540 nm荧光强度与FPEI 470 nm 荧光强度的比值(F540/F470)与SHMP浓度呈较好的线性关系, 在紫外灯照射下体系的荧光由蓝色逐渐变为绿色, 由此建立了FPEI/EY比率荧光快速测定SHMP的新方法。 在最优条件下, 线性范围为0.1~4.2 μmol·L-1, 检出限(3σ)为38 nmol·L-1。 该方法选择性好、 简单、 快速, 已成功应用于茶饮料中SHMP的分析检测。
六偏磷酸钠 比率荧光 甲醛功能化的聚乙烯亚胺(FPEI) 曙红(EY) Sodium hexametaphosphate Ratiometric Fluorescence Formaldehyde functionalized polyethyleneimine (FPEI) Eosin Y(EY)
