利用氮化碳光催化剂催化生物质选择性转化, 不仅扩展了非金属催化剂的应用领域, 而且能够缓解化工产品过度依赖于化石能源的现状。2,5-二甲酰基呋喃是生产多种化工产品的关键中间体, 本研究将均苯四甲酸二酐引入氮化碳骨架, 并利用H2O2进行处理, 制备了含有氮羟基的改性氮化碳光催化剂, 并探究其在可见光激发下将生物质平台分子5-羟甲基糠醛通过绿色化学的方法选择性地氧化为2,5-二甲酰基呋喃的性能。结果表明：经过H2O2改性的催化剂, 在可见光激发下可以产生氮氧自由基, 使得底物分子侧链上的羟基选择性地氧化为醛基, 避免了在水相光催化条件下可能产生的多种活性氧物种引起的开环、矿化反应等副反应。特别是, 当光催化剂前驱体中蜜勒胺与均苯四甲酸二酐的比例为1 : 2时, 在400 nm LED光源激发下, 目标产物的选择性可达到96.2%。
光催化 5-羟甲基糠醛 2,5-二甲酰基呋喃 氮氧自由基 氮化碳 photocatalysis 5-hydroxymethylfurfural 2,5-diformylfuran nitroxide radical carbon nitrde
广东电网有限责任公司广州供电局, 广东 广州 510410
电力能源发展与国家经济发展关系密切, 因此电网稳定、 安全地运行是人民稳定生活的保障。 而与稳定可靠的电网的运行有关的是变压器的绝缘水平, 因此始终注意电气设备的状况和运行非常重要。 而仅由纸绝缘产生的糠醛是目前用于评估电力变压器老化状况最常用的指标之一, 所以准确测量变压器油中糠醛含量具有重大意义。 拉曼光谱法可以实现对待测物的快速、 无损检测, 但受限于拉曼散射信号弱, 对油中老化特征物这种微量物质检测难度大。 表面增强拉曼光谱可以解决痕量物质检测的灵敏性问题, 使溶解在变压器油中的老化特征物得到快速、 无损地检测。 故将SERS应用到变压器油中糠醛的检测对于变压器运行状况的评估具有重要的意义。 围绕着变压器油中糠醛作为痕量物质检测灵敏度低的问题, 基于置换反应在TEM铜网上制备了微纳米结构的SERS基底, 以检测变压器油中的糠醛, 为高效, 准确地检测变压器油的老化水平提供一种快速、 有效的新技术。 选择了特定的实验材料, 在控制特定的实验条件下基于置换反应制备出微纳结构SERS基底, 经过电镜扫描对其表面形貌进行表征; 在不同位置进行拉曼检测得到特征拉曼峰峰强的变异系数仅为3.55%, 表明该基底的“热点”分布均匀和检测可重复性高; 定性分析了一定浓度梯度的变压器油中糠醛和背景噪声的拉曼光谱。 选择了1 702 cm-1的拉曼峰作为油中糠醛的特征拉曼峰。 定量分析中, 建立内标峰和1 702 cm-1处峰强比与变压器油中糠醛浓度的线性函数, 得到良好的线性关系。 使用3δ准则计算变压器油中糠醛在微纳结构SERS基底上的检测下限约为0.51 mg·L-1。 研究说明基于铜网置换反应的微纳结构SERS基底对于变压器油中糠醛具有更灵敏的检测。 这对于诊断电力变压器绝缘状况和维护电网稳定非常重要。
拉曼光谱 表面增强 变压器油 糠醛 微纳结构SERS基底 Raman spectroscopy Surface enhancement Transformer oil Furfural Micro-nano structure SERS substrate 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3166
实现变压器油纸绝缘热老化的准确评估是保证电力设备安全运行的重要内容。 近红外光谱在石油化工等领域的成功应用, 为电气绝缘检测提供了新思路。 在130 ℃、 真空箱中进行加速热老化试验, 共制备14组老化时间不同的油纸绝缘样品, 并利用近红外光谱仪采集绝缘油的光谱, 利用液相色谱仪检测油中糠醛含量。 原始谱图中, 8 373, 8 264, 7 181, 7 076, 6 981, 5 855, 5 799和5 678 cm-1处存在明显的吸收峰, 具体分析了各吸收峰的归属。 采用五点三次多项式Savitzky-Golay卷积平滑算法预处理原始光谱。 采用iPLS方法选取关于老化时间的特征谱区为11 209~10 364, 9 087~7 818和7 390~4 424 cm-1, 共1 320个波长点; 同时, 利用PCA提取该特征谱区的光谱信息, 表明前7个主成分累计贡献率达99.78%。 在上述基础上, 建立了关于老化时间的PCR, PLSR, PCA-BP-ANN预测模型, 表明采用共轭梯度算法的PCA-BP-ANN老化时间预测模型表现最优, 其RMSEP为18.67, R2为0.997 3。 采用iPLS方法选取关于油中糠醛含量的特征谱区为9 107~4 424 cm-1, 共1 210个波长点; 同时, 利用PCA提取该特征谱区的光谱信息, 表明前4个主成分的累计贡献率达99.96%。 在上述基础上, 建立关于油中糠醛含量的PCR, PLSR和PCA-BP-ANN预测模型, 表明采用共轭梯度算法的PCA-BP-ANN糠醛含量预测模型表现最优, 其RMSEP为0.134 4, R2为0.987 7。 基于绝缘油近红外光谱的老化时间和油中糠醛含量评估具有可行性。
近红外光谱 热老化 绝缘油 糠醛 老化时间 BP神经网络 Near-infrared spectroscopy Thermal aging Insulating oil Furfural Aging time BP neural network 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3515
输变电设备的可靠运行影响着电网的安全和稳定。对油纸绝缘设备的老化诊断是输变电设备在线监测和诊断的关键技术之一, 糠醛作为评估油纸绝缘设备老化状态的重要特征物, 需要对其进行准确地检测。基于拉曼效应的拉曼光谱法可以快速、准确地进行油中溶解老化特征物的检测。那么提升油中溶解糠醛拉曼检测的灵敏度就具有重要的意义。本文结合萃取技术采用去离子水作为萃取剂对油中糠醛进行萃取和拉曼光谱检测, 在相同实验条件下与甲醇作为萃取剂进行对比, 找到了糠醛分子的特征拉曼峰1371cm-1, 在等浓度梯度上进行拉曼光谱的对比, 分别得到了其最小检测样品浓度为1.38mg/L和2.75 mg/L, 并进行了可重复性检测。对比结果表明: 基于去离子水作为萃取剂的油中糠醛分子的拉曼光谱检测相比于甲醇作为萃取剂具有更低的检测下限和可重复性, 而且萃取剂自身拉曼干扰更小, 为油中糠醛含量的快速、无损检测做出了贡献。
去离子水 甲醇 糠醛 萃取 拉曼光谱 Deionized water methanol furfural extraction Raman spectroscopy
1 湖南农业大学 a. 食品科技学院
2 湖南省食用菌研究所, 长沙 410013
3 湖南农业大学 b. 园艺园林学院, 长沙 410128
本试验旨在通过建立蔗糖-天冬酰胺(Suc-Asn)反应体系模拟美拉德反应过程, 探究黄原胶对体系中5-羟甲基糠醛形成的影响。试验采用高效液相色谱法(HPLC)测定样品中5-羟甲基糠醛的含量, 分光光度法测定样品的褐变度, 通过单因素试验及正交试验, 系统研究了黄原胶质量浓度、反应时间、反应温度及体系pH值对蔗糖-天冬酰胺反应体系中5-羟甲基糠醛生成量和褐变度的影响。得到最佳反应条件是反应时间12 min、反应温度160℃、0.1%的黄原胶溶液、pH值为7, 此时反应体系产生的5-羟甲基糠醛含量最低。5-羟甲基糠醛具有潜在的安全隐患, 此试验旨在就抑制食品体系中5-羟甲基糠醛的生成方法提供更多依据。
5-羟甲基糠醛 黄原胶 褐变度 美拉德反应 5-hydroxymethylfurfural xanthan gum browning degree Maillard reaction
重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室, 重庆市 400044
本文开展了变压器油中溶解糠醛的定量分析研究, 基于实验室搭建的拉曼光谱液体检测平台, 对不同浓度糠醛含量的变压器油样进行光谱信号检测及预处理, 运用主成分分析法对光谱数据进行数据降维并结合支持向量机建立油中溶解糠醛含量拉曼光谱定量分析回归模型, 检测下限为0.625 mg/L。结果表明, 拉曼光谱技术结合支持向量机能有效地对变压器油中溶解糠醛进行定量分析, 为实现油中溶解老化特征物的准确、快速检测提供新的手段。
油纸绝缘 拉曼光谱 糠醛 定量分析 oil-paper insulation Raman spectroscopy furfural quantitative analysis
重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆 400044
本文利用密度泛函理论研究了糠醛分子的拉曼光谱和Furfural-MX（M＝Ag,Au,Cu）复合物的表面增强拉曼光谱。在单个糠醛分子的拉曼光谱中,计算出各拉曼峰的振动模式,并结合分子电荷密度和静态电势图分析了峰位偏差的具体原因。研究了Furfural-MX复合物的原子数量和种类对糠醛SERS化学增强因子的影响和相应电荷转移的改变。本研究加深了人们对糠醛分子表面增强拉曼散射电荷转移效应的认识。
密度泛函理论 糠醛 化学增强效应 拉曼光谱 density functional theory furfural chemical enhancement factors Raman spectrum
大连工业大学制浆造纸辽宁省重点实验室, 辽宁 大连 116034
木质纤维类生物质水解过程中产生的可溶性木素、 呋喃类化合物在紫外波长范围内均有吸收峰, 且吸收峰相互叠加。 研究提出了一种基于紫外光谱法快速测定生物质水解液中糠醛（F）和5-羟甲基糠醛（5-HMF）混合物（M）的方法。 研究发现, M中5-HMF的含量百分率（W5-HMF）和最大吸收波长（λmax）存在良好的线性关系, R2=0.998 4。 进一步研究表明M中W5-HMF不变时, 混合物浓度（cM）和吸光度值（A）之间也存在良好的线性关系, R2在0.998 6～1.000 0之间, 且重现性均良好。 因此, 基于A, cM及λmax, W5-HMF之间的良好线性关系, 可以准确地检测出F和5-HMF的含量, 其相对偏差、 回收率及RSD分别为5.6%和3.7%, 89%～96%, 0.21%～0.85%。 该方法简单、 快捷、 准确, 适应于乙醇法精炼木质纤维类生物质水解液中F和5-HMF混合物的测定。
紫外光谱 木质纤维类生物质 糠醛 五-羟甲基糠醛 UV spectroscopy Lignocellulose biomass Furfural 5-Hydroxymethyl furfural
1 北京化工大学材料科学与工程学院, 北京 100029
2 中国石化北京燕山分公司, 北京 102500
3 南开大学物理科学学院, 天津 300071
提出了一种衰减全反射红外光谱法快速测定糠醛抽出油烃族组成含量的方法, 设计了一套重油烃族组成快速分析系统。 实验收集了62个减压蜡油经糠醛精制后的抽出油样品, 采用NB/SH/T0509-2010方法测定其饱和烃、 芳烃含量, 由差减法求得胶质和沥青质总含量。 采用偏最小二乘法(PLS)分别建立了糠醛抽出油饱和烃、 芳烃和胶质+沥青质含量的定量校正模型, 其SEC分别为1.43%, 0.91%和1.61%, SEP分别为1.56%,1.24%和1.81%, 均小于NB/SH/T0509-2010方法规定的再现性误差, 模型预测精密度小于标准方法的重复性误差要求。 与现行标准方法相比, 该方法速度快, 操作简单, 可显著提高糠醛抽出油烃族组成分析效率。 该分析系统也可用于其他重油分析, 具有很好的推广应用前景。
衰减全反射红外光谱 糠醛抽出油 四组分 Attenuated total reflection infrared spectroscopy Furfural extract oils SARA PLS PLS 光谱学与光谱分析
2014, 34(7): 1821
