在UV_(365)和太阳光辐照下EfOM生成DBPs及其毒性的变化

为了探究污水厂出水中溶解性有机物(EfOM)经氯化消毒处理后生成的消毒副产物(DBPs)暴露在太阳光下的变化规律,探究了单一及混合DBPs在UV_(365)和太阳光辐照下的光解和水解特性,从而揭示氯化EfOM过程生成的DBPs的增衰规律以及伴随的两种生物毒性的变化.结果表明,氯化EfOM生成的6种DBPs中,一氯二溴甲烷和1,1,1-三氯丙酮在UV_(365)和太阳光辐照下均可降解,在UV_(365)辐照下的光解速率分别为0.0072和0.0523h~(-1),而在太阳光下光解速率分别为0.0293和0.1551h^(-1),其在太阳光下的光解速率大于UV_(365).混合DBPs体系中,在UV_(365)或者太阳光的辐照下,共存的DBPs之间可产生促进/抑制降解现象.在UV_(365)辐照下,Ef OM生成的DBPs(除了三氯甲烷)基本随着时间的延长而增加了16.5%~231.1%,并且氯化EfOM溶液的急性毒性和遗传毒性分别升高了17.0%和降低了5.6%.但是,在太阳光辐照下,三氯乙酸和1,1,1-三氯丙酮则下降了36.2%和82.2%,其它DBPs基本保持稳定,且氯化EfOM溶液的急性毒性和遗传毒性降低了35.8%和37.7%.这将为污水厂尾水排放到开放性水体受太阳光辐照后的生态安全保障提供了一定的依据.

用于太阳光泵浦光纤激光聚光系统的改进型复合抛物面聚光器的设计

为研制适用于太阳光泵浦光纤激光器的聚光系统,在分析了传统复合抛物面聚光器(CPC)用于耦合光纤的可行性及其缺陷的基础上,提出了一种改进型CPC用于光纤耦合。完成了由主级抛物面反射镜和次级改进型CPC组成的太阳光泵浦多级聚光方案,并与普通CPC和透镜组构成次级聚光器的方案以及无次级聚光器的方案进行了对比。光线追迹仿真模拟结果表明:改进型CPC能够克服普通CPC出射光线发散的缺陷,从而提高与光纤的耦合效率,当主镜接收角度在±0.55°范围内,其耦合效率维持在93.53%-96.43%,该结果优于其他方案。

改性TiO_(2)-太阳光协同强化秸秆产糖的研究

为了强化生物质能源的清洁利用,提高生物质糖转化率,合成了L-缬氨酸改性二氧化钛复合催化剂;随后以稻草秸秆为原料,木质素去除率与还原糖产量为目标,通过改性二氧化钛-太阳光协同预处理强化秸秆酶解糖化效率。过程中考察了催化剂种类、浓度、pH、太阳光光照时间以及光照方式对秸秆还原糖转化率的影响。在单因素试验基础上,对工艺参数进行了正交试验优化。SEM与FT-IR分析结果显示,L-缬氨酸成功负载于二氧化钛颗粒上;形成的复合催化剂联合太阳光辐照可有效强化秸秆还原糖转化率。综合考虑经济性因素,最终方案选择催化剂浓度为35 mg/L、pH为6.0、预处理时间70 min。验证试验显示,木质素去除率可达93.1%。预处理后,酶解糖化过程采用光暗交替循环方案,酶载量20 FPU/g,其还原糖转化率可达117.3 mg/g,还原糖转化率非常显著。

太阳光模拟器光谱对光伏组件I-V特性测试的影响分析

太阳光模拟器是目前测试光伏组件I-V特性的主流设备,然而其光谱辐照度与标准太阳光谱(AM1.5G)的辐照度存在差异,此差异是造成测试结果偏差的主要原因之一。从光谱匹配度、光谱覆盖率(SPC)和光谱偏离率(SPD)的角度对3台太阳光模拟器光谱进行了分析,并结合目前市场上主流的PERC、HJT、TOPCon 3种光伏组件的光谱响应特性,通过计算光谱失配因子来分析光谱对光伏组件I-V特性测试结果的影响。分析结果显示:1)光伏组件I-V特性测试结果偏高或偏低与光谱匹配度等级无关,而是由参考器件光谱响应和测试样+品光谱响应差异处的光谱分布决定。2)通常,A级光谱匹配度的太阳光模拟器SPC接近100%,在光谱匹配度等级一致时,使用SPD较小的太阳光模拟器测试光伏组件I-V特性,得到的结果偏差更小。3)为更准确测试光伏组件的I-V特性,推荐使用具有与样品相同光谱响应的参考器件,或进行光谱失配修正。

低轨光学卫星相控阵数传期间太阳光规避方法

为防止低轨光学卫星相控阵数传任务过程中相机进光而对传感器造成损伤,提出了一种相控阵数传任务期间的太阳光姿态规避方法。首先,计算出地心固连坐标系中卫星指向太阳的向量与卫星指向地面数传站的向量,并建立两向量所在平面的单位法向量。其次,以单位法向量为旋转轴使卫星指向地面数传站的向量以相控阵最大离轴角进行旋转,旋转后的向量即为卫星在地心固连坐标系下的太阳光规避向量。然后,通过太阳光规避向量、地心固联坐标系中卫星的位置及地心固联坐标系到轨道坐标系的转换矩阵,规划卫星在轨道坐标系下的太阳光规避姿态并计算出相控阵指向角。最后,在吉林一号高分02D星上进行了仿真分析和在轨试验。仿真结果表明,在相控阵最大波束角为60°的情况下,卫星使用太阳光姿态规避方法进行数传后,在12月份内相机与太阳光夹角在90°以下的概率由传统凝视姿态数传方法的44.1%降低为2.1%。吉林一号高分02D星在轨试验结果表明,近似相同条件下的两次数传任务在使用太阳光姿态规避方法进行数传后,相机与太阳光的夹角由传统凝视姿态的31.3°~152.1°提升为96.3°~180°,验证了太阳光姿态规避方法可在数传任务期间有效规避太阳光,保证了低轨光学卫星相机在轨的安全性和可靠性。

模拟太阳光/ClO_(2)高级氧化技术降解卡马西平及其水环境适用性

基于ClO_(2)光解的高级氧化技术在微污染物去除方面得到了广泛研究,一般通过ClO_(2)光解产生的活性物种(Cl·、ClO·、^(1)O_(2)、O_(3)和HO·等)来实现水体中目标污染物的降解.抗癫痫药卡马西平(CBZ)难以被生物降解和自然光降解,在水环境中具有持久性.该文系统研究了模拟太阳光/ClO_(2)体系中活性物种对CBZ去除效率及降解路径的影响,同时评估了水基质(如pH的变化及Cl^(-)、HCO_(3)^(-)、腐殖酸和富里酸等的存在)对污染物降解效率的影响.研究结果表明^(1)O_(2)、O_(3)和HO·等在CBZ降解过程中发挥重要作用,模拟太阳光/ClO_(2)体系中CBZ降解效率随着pH的增大而减小,Cl^(-)的存在对CBZ降解影响较小,HCO_(3)^(-)的存在不利于CBZ降解,天然有机质中的腐殖酸对CBZ降解的抑制作用要大于富里酸,水体中K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等阳离子的存在不影响CBZ降解效率.

模拟太阳光下驱动H_(2)O_(2)生成及含量测定的综合实验

近年来,新能源研发和太阳能储能在“双碳”背景下受到广大学生的关注。然而,在本科生教学实验中,缺乏涉及能源转换的实验,导致学生对低碳和绿色化学的理解停留在理论层面。本实验方案深入结合科学前沿的热门领域,利用模拟太阳光制备过氧化氢(H_(2)O_(2)),实现太阳能到化学能的转换和储存。整个实验过程不使用任何有毒有害试剂,充分体现绿色低碳的化学宗旨。本实验以双氰胺合成石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片为例,分析聚合反应机制,充分融合了无机、物化和分析的基本操作,同时结合一些现代分析手段,进行g-C_(3)N_(4)催化H_(2)O_(2)生成和含量测定的开放性综合实验。实验中结合无机到有机材料的聚合反应,基于有氧实验环境的处理,利用紫外分光光度计测定产率,可有效提升学生的综合素质和创新能力,实现了“融时政于教学,培育全面发展的学生”的目标。

太阳光驱动的界面海水淡化研究进展

太阳驱动的界面海水蒸发系统能够有效利用太阳能实现海水淡化过程。该体系对太阳能的高效利用和潜在的工业化使用使得该技术具有较好的应用前景。本文从太阳光驱动的界面海水淡化工艺的主要影响因素光热材料和结构设计角度出发,综合论述了光热材料研究进展(碳基材料、纳米金属和复合材料)和结构设计,期待能够为实现高效太阳光驱动的界面海水淡化技术设计和应用提供有益思路。

太阳光色光归经及色光针灸初探

近年来,中西医对色光治疗疾病进行了诸多机制探讨和临床实践,取得了一些成果,但对于赖以生存的太阳光,却没有遵循中医基础理论系统性地研究和认识,未能全面而精准地理解并运用。文章提出,依照中医经络理论对太阳光可见光波段全光谱单色光进行归经,并在此基础上提出疾病治疗的色光配伍原则,简述色光针灸及使用的针具和光源。太阳光色光归经和色光辨证配伍是以中医理论为基础对太阳光系统性的新认识、新理论,值得进一步探讨和临床实践。

基于全光谱太阳光利用的光热转换材料研究进展

利用光热转换材料有效提高全光谱太阳光的利用及转换率,是目前国内外学者广泛关注的研究领域。本文综述了近年来主要研究的基于全光谱太阳光利用的光热转换材料类型及研究进展,分析了光热转换材料提高太阳光水蒸气产生效率的应用方式,介绍了太阳光水蒸气产生系统的优化设计模型,强调了低热导率的基质材料在系统中起到的作用,最后展望了光热转换材料在海水淡化领域的应用前景,并指出光热转换物理机制的深入探索和材料的规模化制备将成为未来重要的研究内容。

用太阳光“照”出乙烯——记中国科学院理化技术研究所光催化乙烷氧化脱氢反应机制

“乙烷是天然气、页岩气开采过程的主要副产物之一,因经济价值低、运输难度大,难以资源化利用。光催化技术能直接利用太阳能,将这些乙烷转化为乙烯,具有成本效益。”中国科学院理化技术研究所施润副研究员介绍了这个技术的前景。

让太阳光照亮每一处角落

摘不下来的薄荷,打碎的水杯,“不晒太阳”的枷锁……在孩子们的纯真世界里,一句简单的鼓励或家长无心的叮咛,都可能成为他们心中评价自我的标尺,带来意想不到的影响。春天是万物生长的季节。每每路过小菜地,孩子们都忍不住驻足观望。瞧见一株株蔬菜苗越长越高,孩子们总会好奇地问:“这是什么?我们能摘吗?它们是什么味道的?”

纳米氧化锌的制备及其在太阳光下的光催化性能

本文以醋酸锌、浓氨水为原料,采用均匀沉淀法,制备了在太阳光下具有优良光催化性能的纳米氧化锌粉体,并利用透射电镜(TEM)、UV-Vis、X射线衍射(XRD)和ξ电位对所得样品进行了表征;以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化脱色降解为模型反应,考察了煅烧温度对其结构与催化性能的影响。研究结果表明:在150℃下煅烧4h得到了具有良好分散性和结晶性能的纳米氧化锌粒子,粒径分布均匀、平均粒径约10nm;该纳米材料在太阳光下具有高的光催化活性和稳定性,照射2h可以使MB溶液的脱色率达100%,且重复使用5次时染料的脱色率仍在95%以上;所得样品的ξ电位均为负值,样品表面过剩的负电荷源自于样品的结构缺陷,即Zn2+空位或O2-过剩,且表面电荷量随煅烧温度的不同而不同;结构缺陷是其光谱响应范围的拓展和在太阳光条件下具有良好催化性能等的重要原因。

纳米氧化亚铜太阳光催化氧化法处理印染废水

以太阳光为光源,采用自制纳米Cu2O粉末,在太阳光照下对印染废水进行光催化氧化处理,研究了光照时间,废水起始pH,氧供应量对COD和色度去除的影响.本法试验结果表明,增加供氧量,提高处理pH值均能提高COD和色度去除率.催化剂连续使用,具有很好的稳定性,便于工业使用.

片花状ZnO@碳球核壳结构的制备及太阳光催化性能

采用水热法合成具有核壳结构的片花状ZnO@碳球系列复合物(ZnO@C)。利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),红外光谱(FTIR),紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),荧光光谱(PL)以及N2吸附-脱附等技术对所合成样品进行表征,结果表明,碳球被ZnO纳米片包裹形成具有核壳结构的片花状复合物,碳球的存在增加了ZnO对可见光的吸收,有效抑制了光生电子空穴对的复合。在模拟太阳光下,对活性染料GR黑及甲硝唑的光催化降解测试结果显示,ZnO@C系列复合物的光催化性能均高于纯ZnO,其中ZnO@C-2样品表现出最好的光催化性能,其光催化降解GR黑和甲硝唑的速率分别为纯ZnO的4.2倍和2.1倍。

NiO(CoO)/N-SrTiO_3异质结型复合光催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢

采用固相法制备氮掺杂SrTiO3,并用浸渍-氢气还原法制备了不同NiO、CoO负载量的N-SrTiO3异质结复合光催化剂,采用XRD、SEM、荧光光谱(FS)、紫外可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对其进行表征和分析,考察了在模拟太阳光下产氢活性及其变化规律,同时探讨了负载物的不同处理方法对光催化剂产氢活性的影响.结果表明,氧化物的负载先氢还原后氧化处理较直接氧化处理有更高的光催化活性;所制备的NiO/N-SrTiO3、CoO/N-SrTiO3复合催化剂较单一催化剂有更高的产氢活性,当负载量分别为1.0wt%、0.5wt%时达最佳产氢活性,6h内的产氢量分别是未改性N-SrTiO3样品的4.2、4.9倍.导致产氢率提高的主要原因是由于负载金属氧化物在两相界面处形成的异质结成为光催化反应中光生电子和空穴的单向转移通道,促使光生电荷有效分离,提高了复合催化剂的光催化活性.

氮掺杂型纳米TiO_2在可见光及太阳光下的光催化性能研究

采用钛酸四丁酯为原料。以氨水水解-沉淀法制备出了氮掺杂型纳米TiO2催化剂（N／TiO2），以XRD、XPS、UV-Vis等手段对其进行表征；并通过对偶氮染料橙黄G的降解反应，研究了N／TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能，探讨了pH值、外加H2O2氧化剂对光催化降解率的影响，并与P25型纳米TiO2进行了对比．结果表明，在可见光下。N／TiO2对橙黄G具有较高的催化活性，反应150min后降解率可达96．29％，显著高于P25型TiO2（42．55％）；在太阳光下。N／TiO2对橙黄G的光催化降解速率较快，反应60min降解率与P25型TiO2基本相同，分别为99．37％、99．94％；较低的pH值环境并适量添加H2O2可显著提高N／TiO2催化效率。在可见光及太阳光下的最佳pH值均为2—3，最佳H2O2加入量分别为0．5mL·L^-1、1．5mL·L^-1．

太阳光照射土壤中多环芳烃化合物(PAHs)光催化降解动力学

以多环芳烃菲(Phe)、芘(Pyr)和苯并[a]芘(BaP)为目标污染物,研究了土壤pH和腐殖酸对太阳光降解PAHs动力学的影响,以及土壤pH对纳米TiO2和半导体Fe2O3催化太阳光降解PAHs动力学的影响.结果表明,太阳光照射下酸性和碱性土壤中PAHs的降解快于中性,在pH相同的条件下,三种PAHs的降解快慢的顺序为BaP>Pyr>Phe.在PAHs污染土壤中加入腐殖酸后光降解速率加快,5mg·kg-1腐殖酸可有效地促进土壤中PAHs的降解,腐殖酸起到敏化作用.在酸性条件下纳米TiO2和半导体Fe2O3催化降解最快,在碱性和中性条件下相差不大.

太阳光响应型Ag_2S/Ag_3PO_4复合材料的制备及催化降解水杨酸

以AgNO3,Na2HPO4和硫粉为原料,采用共沉淀-水热法合成了具有太阳光响应型Ag2S/Ag3PO4复合材料,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DR)光谱等方法对样品进行了表征,并在模拟太阳光条件下,考察了Ag2S/Ag3PO4对水杨酸的光催化降解效率.结果表明,与Ag3PO4相比,Ag2S的负载量为1%(质量分数)时Ag2S/Ag3PO4粒径变小,呈立方晶相结构;Ag2S/Ag3PO4复合材料可以有效促进光生电子-空穴分离,使Ag3PO4禁带宽度降低到2.24 eV,并增强了可见光的吸收能力.在Ag2S负载量为1%,120℃水热4 h条件下,Ag2S/Ag3PO4复合材料具有最佳光催化活性,经模拟太阳光照射60 min对10 mg/L的水杨酸去除率达到88.2%.

太阳光/多孔TiO_2膜催化降解微囊藻毒素

太阳光/多孔TiO2膜体系对水中微囊藻毒素(MC-RR)具有较好的去除效果,反应可用准一级反应动力学描述。TiO2膜的镀膜次数对催化效果有重要影响,溶液的pH值对反应也有一定的影响,偏酸性条件对MC-RR的降解有利。在该体系中MC-RR主要通过光催化氧化作用被去除。