FeMn-MOF/CN异质结光芬顿催化剂制备及性能研究

通过一种简便的原位负载策略制备了铁锰双金属有机骨架/氮化碳异质结光芬顿催化剂FeMn-MOF/CN,并利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、光致发光(PL)光谱等测试手段对催化剂的组成、结构及光电化学性质进行了表征。以降解高浓度左氧氟沙星(LEV,100 mg/L)为模型反应评价了催化剂的光芬顿反应性能,并提出了可能的光芬顿反应机理。由于光催化和芬顿反应之间的协同作用,5%FeMn-MOF/CN(FeMn-MOF与CN的质量比为5%)异质结表现出优异的光芬顿反应性能,在40 min内对LEV的移除率达到98.8%。基于原位合成的策略,FeMn-MOF和CN之间形成了紧密的异质结界面,不但极大地提高了光生载流子的分离和传递效率,而且显著地促进了Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)的循环。该工作为高效光芬顿催化材料的设计和制备提供了新思路。

基于辐射度的光谱校正与自适应拟合相结合的SPR共振波长确定方法

表面等离子体共振(SPR)传感技术因其灵敏度高、无需标记、可原位实时监测的特点,被广泛应用在生物医学、化学检测、食品安全、环境监测等领域。对于波长调制型SPR传感器,由于光谱测量系统各部件对不同波长响应度不同,从而对光谱共振波长的实际位置产生干扰,影响到实验检测结果。为消除这种影响,提出了一种基于辐射度空间的SPR相对反射率校正方法,并使用阶数自适应拟合算法对共振波长进行精确测定。通过标定光谱测量系统的仪器响应曲线,将光谱仪得到的原始光谱转换成辐射光谱,进而计算出不依赖于光谱仪系统中任何部件的SPR相对反射率。相比于传统的反射率校正方式(以共振光谱除以非共振光谱的结果作为反射率光谱),此方法校正后的光谱在光谱形状上具备半峰宽更窄和共振峰更对称的优势,从而为精确确定共振波长提供了可靠的保障。随后基于拟合误差最小化的目标,对共振区域采用阶数自适应多项式拟合算法确定共振波长。实验测量了不同入射角度下的SPR共振光谱,使用此方法校正得到反射率光谱的半峰全宽保持在(100±10)nm,表明此方法的光谱峰形优势具备普适性;连续采集了4000组光谱并计算共振波长,其相对标准偏差为0.0078%,处理速度为每个光谱12 ms,表明此方法具备良好的抗噪声波动鲁棒性和光谱数据处理的实时性;测量了不同浓度下NaCl溶液的SPR共振光谱,其共振波长与溶液折射率线性相关系数为0.9985,品质因数为传统校正方式的3倍,表明此方法具备良好的可靠性,并且从光谱的处理算法层面提高了传感性能,相比于从工艺制备上提高品质因数的传统方式,处理简便,效果更突出。结果表明,基于辐射度空间的相对反射率矫正与阶数自适应拟合相结合的SPR共振波长检测方法具备可靠性好、运算速度快、分辨率高、抗噪声、品质因数高等特点,能够有效提高SPR传感器的数据处理与传感性能。

聚苯乙烯微球的表面等离子体共振图像处理与分析

使用高光谱SPRi传感器对聚苯乙烯微球进行SPR显微成像,并对不同偏振条件下采集的高光谱SPR图像数据进行了处理,有效削弱了SPR高光谱图像中固有污点的对比度,使得聚苯乙烯微球样品的位置与轮廓更加清晰。处理后的单像素SPR光谱变得平滑,降低了光源光谱本身特性以及随机噪声对SPR共振信息提取的影响。对比聚苯乙烯微球的SPR图像与反射式明场显微图像,发现二者存在明显区别,主要是由于消逝场穿透深度的限制。结果表明,相较于反射式明场显微图像,SPR图像可以明显反映出消逝场内微粒与金属表面的接触情况,但无法量化超出消逝场穿透深度的物体的真实尺寸。

基于多孔金膜的太赫兹导模共振生化传感特性仿真

仿真设计了一种高灵敏度太赫兹(THz)导模共振生化传感结构.该结构由硅棱镜、介质薄膜和多孔金膜组成,多孔金膜同时作为THz导波层和生化分子富集层,能够增强THz导模与生化分子间的相互作用,从而提高探测灵敏度.当采用棱镜全反射方法激励THz横电(TE)或横磁(TM)导模后,多孔金膜的吸收使得THz反射频谱出现尖锐的共振吸收峰,由此可确定THz导模的共振频率及其对液体折射率和生化分子吸附量的灵敏度.调节介质层的厚度和折射率可进一步提高上述THz传感结构的灵敏度和品质因数.在45°入射角下的仿真结果指出,TE和TM导模的共振频率随着液体折射率或生化分子吸附量的增大而线性变化,TM导模的折射率灵敏度可高达13.42 THz/RIU,品质因数达到167.70/RIU,TE导模对液体折射率的灵敏度小于TM导模,但对分子吸附量的灵敏度大于TM导模,究其原因是TE导模透出多孔金膜的消逝场比TM导模弱.

污水进水中无机悬浮固体(ISS)对污水厂 运行提质增效的影响

《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019-2021年)》文件的发布要求生活污水收集和处理能力,与城市污水处理效能相匹配。调查研究表明,由于我国下水道渗漏和合流制的排水体制,我国市政污水厂进水中无机悬浮颗粒(ISS)浓度高于欧洲发达国家平均水平。本文针对城市污水厂出现的高无机悬浮物负荷问题,探讨了高无机物负荷对活性污泥的影响。高无机物导致市政污水处理厂的运营是不可持续的。污水处理提质增效是目前污水处理需要关注的问题。