1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院 上海同步辐射光源上海 200120
4 上海交通大学 物理科学学院原位电镜中心上海 200240
乙烯是石油化工重要的工业原料，对经济发展有着重要的影响，乙炔半加氢生产乙烯是重要化工反应。传统的钯催化剂具有较高的活性，由于过度加氢和绿油的生成导致选择性和催化剂的催化周期低。因此，制备出一种高活性及选择性的催化剂并借助同步辐射技术探究其反应机理变得至关重要。利用沉积-沉淀法制备了二氧化硅负载的钯铋双金属催化剂，在乙炔半加氢反应中与传统催化剂进行催化活性及选择性方面的对比研究。借助X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（High-Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy，HAADF-STEM）等多种表征手段，发现独特的PdBi催化剂可以有效抑制PdHx的形成，减弱氢气的裂解速度和乙烯在钯表面的吸附，抑制乙烯的过度加氢产生副产物乙烷。新型钯铋结构催化剂及机理探索为今后制备高效的乙炔加氢制乙烯催化剂提供了一种新的思路和手段。
X射线吸收精细结构 催化剂 二氧化硅 乙炔加氢 X-ray absorption fine structure Catalyst SiO2 Acetylene hydrogenation
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室，湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
在突破了高功率泵浦激光高效稳定耦合关键技术的基础上，利用～30 W的窄线宽1.5 μm光纤激光放大器泵浦一段～8 m长、充有300 Pa乙炔的空芯光纤，实现了4.5 W的3.1 μm波段中红外激光输出，这是目前中红外光纤气体激光器的最高输出功率，对应的光光转换效率(相对于泵浦源功率)约为14%。实验结果表明，光纤气体激光器具备输出高功率中红外激光的潜力。
1 东北大学信息科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110819
2 微纳精密光学传感与检测技术河北省重点实验室, 河北 秦皇岛 066400
提出一种新型椭球形共振光声池, 利用有限元分析软件建立其声学特征模型, 对光声池的共振频率、谐振腔内的声压分布进行仿真。根据乙炔 (C2H2) 气体在近红外区吸收谱线的分布, 选取 1532.83 nm 作为 C2H2 的测量谱线, 采用可调谐分布式反馈 (DFB) 半导体激光器作为光源。利用法布里-珀罗(F-P)光纤声波传感器对声压信号进行采集, 开展对椭球形光声池性能指标的测试。实验结果表明: 椭球形光声池信噪比为 34, 检测极限灵敏度达到 1.47×10-9, 品质因数为 45.5。由此得出, 该结构提高了系统的灵敏度, 使光声池的性能有了明显提升, 有助于提高光声光谱法痕量气体的检测灵敏度。
光谱学 椭球形共振光声池 光声光谱 乙炔 灵敏度 spectroscopy ellipsoidal resonant photoacoustic cell photoacoustic spectroscopy C2H2 sensitivity
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。
光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 免校准波长调制光谱 气体测量 乙炔(C2H2) spectroscopy tunable diode laser absorption spectroscopy calibration-free wavelength modulation spectroscop gas measurement acetylene (C2H2)
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53 μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5 m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术对乙炔气体进行探测,并利用Allan方差对系统性能进行分析;对免标定波长调制吸收光谱技术与传统波长调制吸收光谱技术进行对比分析。结果表明:相比于传统的波长调制技术,免标定波长调制吸收光谱技术具有系统结构简单、灵敏度高以及浓度和光功率免标定等特点,可以提高系统的探测灵敏度和测量精度;使用免标定波长调制吸收光谱技术时,系统的测量误差小于5%,测量精度是传统波长调制技术的3.5倍,平均时间为1 s时的系统探测灵敏度为0.127×10
-6,平均时间为118 s时的系统探测灵敏度可达0.031×10
-6。
探测 可调谐激光 乙炔 免标定 波长调制吸收光谱技术
1 武汉轻工大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430023
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
中心环外侧嘧啶环作为液晶分子的极性介晶基团，能有效增大分子的偶极矩和分子间的作用力，提高分子的介电各向异性，降低液晶的驱动电压，也有利于形成近晶相液晶态。本文试图以嘧啶乙炔为中心结构单元，以异硫氰基为端基，设计合成了嘧啶乙炔类异硫氰基液晶化合物（nBTM-NCS）系列共5个化合物；它们都经过IR、1H-NMR、13C-NMR和MS光谱对其分子结构鉴定，经过差热分析仪 (DSC)和偏光显微镜(POM)对其液晶性能进行检测。实验结果表明，所有化合物的分子结构均正确，具有近晶相态，其熔点较高并呈现奇偶效应；其光学各向异性达到0.45左右，介电常数21~24左右，可作为铁电液晶和聚合物分散液晶材料配方组分。
嘧啶乙炔 高介电各向异性 近晶相态液晶 高光学各向异性 合成 pyrimidine acetylene high dielectric anisotropy smectic phase liquid crystals high optical anisotropy synthesis
1 西安近代化学研究所 光电材料事业部, 陕西 西安710065
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
3 陕西师范大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安710119
为了研究液晶材料结构与性能的关系, 本文以含乙炔桥键的四环异硫氰酸酯化合物为研究对象, 芳基硼酸和3-氟-4-溴碘苯为起始原料, 经6步反应合成了12种目标化合物, LC纯度大于99%, 采用核磁共振、红外光谱对其结构进行了表征。采用DSC和POM对目标化合物的介晶性进行了研究, 采用外推法对其双折射率和介电各向异性值进行了测试。结果表明：目标化合物具有300℃以上高清亮点、150 ℃以上向列相温度区间、0.40~0.51的双折射率以及大于17的介电各向异性值。对于同一系列化合物, 随着末端烷基链的增长, 化合物熔点降低, 但呈现近晶相的趋势增加。在Y、Z位引入侧向氟取代基, 熔点和清亮点均降低；X位再引入侧向氟取代基, 熔点上升、清亮点下降。用环己烷替代左边第一个苯环, 化合物熔点降低、向列相温度区间变宽。引入侧向氟取代基使双折射率下降0.008~0.036。目标化合物有利于提高混合液晶配方的双折射率、清亮点和降低阈值电压。
液晶 乙炔 异硫氰酸酯 介晶性 双折射率 liquid crystals ethynyl isothiocyanate nematic phase birefringence
1 太原理工大学化学化工学院, 山西 太原 030024
2 太原师范学院化学系, 山西 太原 030031
建立在常温、 常压条件下准确定量测定溶解乙炔含量的紫外-可见分光光度法, 并对乙炔在丙酮、 三乙二醇、 N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的溶解特性进行系统考察； 采用循环伏安法研究助溶剂丙酮、 三乙二醇、 N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜对乙炔电化学氧化过程的影响以及绿色溶剂TEG对该过程影响的作用机制。 实验结果表明在常温、 常压条件下, 溶解乙炔的含量可采用紫外-可见分光光度法通过紫红色的乙炔铜进行准确测定, N,N-二甲基甲酰胺溶解乙炔的能力最强； 在乙炔电化学氧化过程中, 水分子和三乙二醇之间强烈的氢键作用是提高乙炔在Na2SO4溶液中溶解度的决定性因素； 在含体积分数为9%TEG的0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液中, 乙炔电化学氧化过程的表观活化能为13.20 kJ·mol-1, 属于受吸附控制的不可逆过程。 该研究以期寻找一种乙炔的良好溶剂, 为乙炔电化学氧化过程的研究、 乙炔传感器(尤其是乙炔的电化学传感器)、 绿色化学以及乙炔化工等的发展提供理论依据和实验指导。
绿色助溶剂 三乙二醇 氢键 乙炔 循环伏安法 Green cosolvent Triethylene glycol Hydrogen bonding Acetylene Cyclic voltammetry 光谱学与光谱分析
2017, 37(8): 2645
1 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 材料科学重点实验室, 中国科学院半导体所, 北京 100083
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术, 研制了一种近红外乙炔气体检测系统。 通过分析近红外波段乙炔分子的吸收谱线特性, 选择了1.534 μm附近乙炔分子的吸收峰作为吸收谱线。 该系统主要由分布反馈激光器、 激光器驱动器、 单光程对射式气室、 光电探测模块及数字式锁相放大器构成。 为了测试该检测系统的性能, 配备了乙炔气体样品并开展了气体检测实验。 实验结果显示, 该系统的最小检测下限为0.02%; 在体积分数为0.02%～1%范围内, 二次谐波幅值与乙炔气体浓度呈现出良好的线性关系。 通过长达20 h的稳定性实验测试了检测系统稳定性。 鉴于近红外波段石英光纤传输损耗很小, 可以将气室及光路部分与电路部分分离, 从而可以进行远程气体检测, 这是基于量子级联激光器、 热光源的乙炔检测系统难以实现的。 该系统采用了自主研制的分布反馈激光器驱动器和锁相放大器, 结构简单, 性价比高, 便与集成, 在工业现场乙炔浓度检测方面有着良好的应用前景。
红外吸收光谱 可调谐激光二极管光谱吸收 乙炔检测 Infrared absorption spectroscopy Tunable diode laser absorption spectroscopy Acetylene detection 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3501
