sol-gel法制备Yb_2O_3掺杂纳米SnO_2及气敏性能研究

以SnCl_4·5H_2O与柠檬酸为原料,采用sol-gel法制备了掺杂质量分数w(Yb_2O_3)为0~1.0%的Yb_2O_3-SnO_2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对NO_2、Cl_2、H_2、H_2S、乙醇、甲醛等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体颗粒粒径小,且均匀;工作温度为100℃时,由掺杂w(Yb_2O_3)为0.4%的SnO_2粉体,在烧结温度600℃制得的气敏元件,对体积分数为30×10–6的NO_2的灵敏度最高可达18224,且该元件具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是20s和15s。

城市规模对大气污染物NO_2和PM_(2.5)浓度的影响

随着我国城市的快速发展,城市的区域性大气污染问题日益突出,尤其是大城市和超大城市的污染问题更加严重。那么城市规模的扩大是否必然导致空气污染的加剧?控制城市人口规模是否是防治空气污染的有效手段?这些问题成为空气污染防治中政府、公众和学者广泛关注的焦点。采用2013年冬季全国114个重点城市两种典型大气污染物-NO_2(传统)和PM_(2.5)(新型)-浓度的实时监测数据,首先分析了这两种大气污染物的空间分布特征,进而定量分析城市人口规模和大气污染物浓度的关系。结果显示:(1)仅有21%的城市NO_2浓度达到WHO的城市年均浓度标准(40μg/m^3),全部城市的PM_(2.5)浓度高于WHO年均浓度标准(10μg/m^3);(2)大气污染物的空间分布具有显著的集聚特征和区域性特征,表现为:NO_2呈较为分散的空间分布,而PM_(2.5)的空间分布呈现"北高南低、内陆高沿海低"的特征。NO_2浓度高的区域主要分布在天津、河北东南部和山东中部地区,PM_(2.5)浓度高的区域主要分布于河北西南部和山东西部;(3)常住人口规模同冬季NO_2和PM_(2.5)浓度呈倒"U"型关系;在1000到1200万的城市冬季平均NO_2和PM_(2.5)浓度最高(NO_2:69.28μg/m^3,PM_(2.5):119.58μg/m^3)。(4)总人口低于1200万的城市,冬季NO_2浓度和PM_(2.5)浓度随着城市规模增加而显著升高(NO_2:r=0.44,P<0.01;PM_(2.5):r=0.43,P<0.01);总人口高于1200万的城市,NO_2浓度同城市规模呈显著负相关关系(r=0.91,P<0.05),PM_(2.5)浓度随城市规模增加逐渐降低。(5)常住人口密度在1000人/km^2以下的重点城市,NO_2和PM_(2.5)浓度同城市人口密度呈显著正相关关系(NO_2:r=0.23,P<0.05;PM_(2.5):r=0.36,P<0.01)。常住人口密度在1000人/km^2以上的城市人口密度同NO_2和PM_(2.5)浓度呈显著负相关关系(NO_2:r=-0.61,P<0.05;PM_(2.5):r=0.63,P<0.01)。以上研究结果可以为划定不同大气污染物的重点防治区域和制定联合防治行动计划提供理论依据,并为重点城市大气污染治理和城市人口规模控制理论完善提供参考。

卫星遥感NO_2资料地面验证对中国大气本底观测的潜在需求

受各种因素的影响,卫星反演大气成分的数据质量存在一定的误差和不确定性,系统和全面的验证工作是获得准确可靠的卫星数据的一个重要组成部分。卫星观测资料的验证主要涉及反演算法中所用的输入参数和卫星反演产品的直接验证这两个部分的内容。本工作以对流层NO_2卫星资料验证的需求出发,对当前中国大气本底站的观测现状进行评述,讨论了大气本底观测站在卫星资料地基验证中可能起到的作用和不足之处。区域本底站近地面准确的观测结果和良好的区域代表性有利于对卫星资料的验证,加强地基上对大气物理和化学特性的垂直探测有助于对卫星资料进行准确和定量验证。因此,有必要加强对有利于验证工作的新技术和仪器设备预先进行技术贮备。

2006～2014年南京都市圈对流层NO_2时空变化特征及污染源分析

基于OMI（Ozone Monitoring Instrument,OMI）卫星传感器监测得到的2006年1月~2014年12月南京都市圈对流层N02柱浓度数据和土地利用类型数据,利用余弦曲线函数和HYSPLIT后向轨迹模型,分析了研究区对流层N02时空分布特征以及污染物的来源.研究发现,2006~2014年南京都市圈对流层N02柱浓度呈现出逐年增长的趋势和冬高夏低的季节变化特征;研究区对流层NO_2污染物主要来自两个方面：大气气流的输送作用影响了研究区对流层N02季节性变化;不同的土地利用类型影响了南京都市圈的对流层N02柱浓度.

日光下Fe^(3+)的光化学反应及其对TiO_2光催化氧化NO_2^-的影响

研究了日光条件下NO2-在TiO2悬浮体系中的光催化氧化反应,并研究了在TiO2存在时Fe3+的光化学反应及Fe3+对TiO2-NO2-光催化反应体系的影响,结果表明,NO2-在TiO2悬浮体系中可发生显著的光催化氧化作用,且其转化率在低pH值(pH<3)时较高。Fe3+对TiO2光催化氧化NO2-有明显的协同作用,其协同作用在体系pH为3时最强。实验发现,Fe3+的光化学反应是促进TiO2光催化氧化NO2-的重要因素。

NO_2的自增宽及N_2O_4和CO_2外加气体压致增宽系数的激光磁共振方法测量

激光磁共振光谱方法被用来研究NO_2的v_3振转带谱线的线宽及压致增宽。通过实验测量及数据分析得到了NO_2的自增宽系数及外来气体N_2O_4和CO_2对它的压致增宽系数,γ_(NO_2-NO_2N_2O_4CO_2)=0.043±0.005,0.014±0.003,0.013±0.003MHz/Pa(HWHM),并由此得到了相应的碰撞截面。这些参数的获得对大气污染监测具有十分重要的意义。

污染气体SO_2和NO_2紫外和可见光谱吸收截面测量

本文用我们自己研制的光谱测量系统测量了常温下的ＳＯ２在２５０～３３０ｎｍ波段和ＮＯ２在 ２８０～６００ｎｍ波段的吸收截面，波长分辨率优于０．１ｎｍ．该测量结果可适用于传统低光谱分辨率仪器遥感大 气污染气体含量，也可为激光差分吸收测量或激光雷达测量污染气体含量提供参考．

城市大气中SO_2、TSP、NO_2的时空变化特性

以长沙市2001年大气监测数据为基础,对长沙市区大气污染现状及SO2,NO2和TSP分别与大气降水酸度之间的关系和三者的时空变化特征进行了研究.结果表明:长沙市区的大气污染现状达到警戒水平.SO2与降水酸度线性模型的回归系数为-0.5448,表明降水pH值随SO2浓度的增加而降低。TSP与降水酸度的回归模型呈二次分布,对降水pH值的作用决定于组成TSP的颗粒物粒径,而NO2对降水pH值的作用不大.长沙市区大气污染以春冬两季最为严重.SO2,NO2和TSP浓度分布以火车站最高,其次是伍家岭;作为清洁对照点的马坡岭站点的大气环境质量达到国家环境质量二级标准,NO2浓度则达到国家环境质量一级标准.

北京地区O_3与NO_2的偏相关分析

根据北京市环境监测中心1999年3月至2001年2月发布的北京地区空气质量日报和部分气象资料,利用FoxPro6.0数据库及世界著名统计分析软件包(StatisticalPackageortheSocialScience,SPSS),统计并分析了O3和NO2的污染变化特征及规律;结果显示了NO2的污染状况已经得到明显改善,而O3的污染状况仍较严重;O3与NO2呈现水平中等的负相关关系,分析和验证了NO2是生成O3的重要前体污染物;提出北京进一步改善在夏季出现的严重O3污染,还需进一步降低NO2的排放水平。

WO_3纳米材料的NO_2气敏特性

通过固相掺杂法制得一系列不同掺杂量的WO3 纳米粉体 ,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构 ,测试了元件的气敏性能。研究发现 :适量掺杂SiO2 有利于提高WO3 纳米材料对NO2 气体的灵敏度 ,其中掺杂量为 3% (质量分数 )的烧结型气敏元件在 12 0℃下对NO2 有较高的灵敏度和选择性 ,是一种工作温度较低气敏性能很好的NO2 气敏元件。

新显色剂5－NO_2－PADAP与镍的显色反应研究

本文研究了新显色剂２－（５－ＮＯ２－２－吡啶偶氨）－５－二乙氨基酚（５－ＮＯ２－ＰＡＤＡＰ）与镍的显色反应及分光光度测定镍，在ＰＨ３．５乙醇水溶液中，镍与５－ＮＯ２－ＰＡＤＡＰ形成稳定的深色配合物，最大吸收在５６５ｕｍ处，摩尔吸光系数为．１．５７×１０５Ｌ·ｍｏｌ（－１）·ｃｍ（－１），镍在０～１２μｇ／２５ｍＬ范围内服从比尔定律，用此法测定钢铁及茶叶中的微量镍，结果令人满意。

分子内氨基对C-NO_2影响的理论研究

首次以化合物中硝基集居总数作为硝基吸电子力,将其作为衡量硝基化合物(C-NO2键必须是分子中最弱的键)感度大小的一个标准,即硝基吸电子力越大,化合物的感度越低。B3LYP/6-31G**水平下,系统研究苯、甲苯氨基硝基衍生物表明:当氨基硝基处于共轭体系中时,氨基加强C-NO2键的次序为邻位强于对位,而间位氨基会削弱C-NO2键;当氨基硝基不处于共轭体系中时,氨基对C-NO2键的影响主要是诱导效应和空间效应,当氨基和硝基相隔数个原子时,这些效应将变得十分微弱。

4d过渡金属掺杂石墨烯体系对NO_2分子的吸附

基于第一性原理的密度泛函理论对NO_2分子吸附在4d过渡金属掺杂的石墨烯体系进行了研究。发现Cd原子价电子构型为4d^(10)5s^2,形成饱和结构,不容易掺入石墨烯体系。调查了三种NO_2分子的吸附情况,分别是N原子、一个O原子、两个O原子靠近石墨烯体系吸附点。通过能量优化获得最稳定的吸附构型。通过吸附能、电荷转移等数据研究了各吸附构型对NO_2的吸附情况。纯的石墨烯体系对NO_2分子的吸附较弱,吸附能小于0.2 e V,而4d掺杂可以明显提高吸附体系的吸附性能,多数吸附能超过了2 e V。其中掺Nb原子对NO_2吸附效果最好,且吸附构型较稳定,吸附能为3.686 e V。此外,通过比较吸附前后带隙的变化,可发现掺Zr原子,石墨烯体系由半导体转变为金属,而掺Nb原子,石墨烯体系由金属转变为半导体。

空气中NO_2浓度的太阳光谱法测量研究

本文给出了用太阳光作光源，用二极管阵列做探测器，通过分析太阳光谱测量大气中ＮＯ_２浓度的方法．通过对观测数据的分析，得到合肥市西郊地区上空大气中 ＮＯ_２的含量大约为（１～４）×１０^（１６）分子／ｃｍ~２，结果与其他测量仪器所得的数据一致．

几种烷烃和烯烃氨基硝基取代物分子内氨基对C-NO_2键影响的理论研究

在B3LYP/6-31G**水平下,研究了烷烃、乙烯及1,3-丁二烯的氨基硝基取代物中不同位置和数量的氨基对C-NO2的影响。结果表明,在氨基硝基烷中,氨基的位置和数量对C-NO2键的影响只能依赖于氨基硝基的诱导效应和空间效应,当二者的间距超过2个C原子时,氨基对C-NO2键的影响将变得很微弱;在氨基硝基乙烯类化合物中,1号位的氨基会削弱C-NO2键;而2号位的氨基加强了C-NO2键,并且随着2号位氨基数目的增加,C-NO2键缩短,C-NO2上C原子的负电性增加(包括正电荷减少),C=C键伸长,τ增加,即氨基的供电子作用和整个分子的共轭效应更加明显;对于氨基硝基1,3-丁二烯类化合物,当分子中硝基氧未与氨基氢形成氢键时,氨基对C-NO2键明显存在类似于苯环的定位效应。当分子中硝基氧与氨基氢形成氢键时,以上效应被削弱,而且在氨基数目相同的条件下随着氢键的增强,C-NO2键被削弱。

TATB及其衍生物的撞击感度与C—NO_2键级的关系

对TATB及其系列衍生物进行了半经验分子轨道PM3和AM1计算,求得全优化几何构型和电子结构.结果发现各化合物分子中C—NO2键的Wiberg键级(WCN)均小于其他C—N或C—C键的键级.实验撞击感度h50%与WCN计算结果之间分别呈三阶或二阶多项式关系,相关系数r≥0 92.当WCN<0 90时,该值对撞击感度影响甚微,表明属高感度炸药;而当WCN>0 90时,撞击感度与分子中最小的C—NO2键级WCN呈显著的线性关系,WCN增大,撞击感度线性递减,符合判别感度相对大小的"最小键级原理".

HCO自由基与NO_2反应机理的理论研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP和B3P86方法,在6 311++G(d,p)基组水平上研究了HCO自由基与NO2反应的微观机理,全参数优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型.在CBS QB3及G3水平上计算了各驻点的能量.振动分析和IRC计算结果都证实了中间体和过渡态的真实性.从对HCO自由基与NO2的反应机理的研究结果看,HCO自由基与NO2反应的几条通道控制步骤的活化能分别为112.49和291.49kJ·mol-1,反应HCO+NO2→HONO+CO的活化能较低为主反应通道.理论计算所得的反应产物是HONO,CO2,NO,CO,H,这些产物已被实验手段检测到,这说明以上结论与实验值相吻合,从而证明我们的研究结果是可靠的.

新疆博乐市大气对流层NO_2垂直柱浓度特征

基于地基多轴差分吸收光谱技术(multi-axis different optical absorption spectroscopy,MAX-DOAS),分析位于中国西部边陲的典型干旱区城市——博乐市大气对流层NO_2垂直柱浓度(vertical column densities,VCD)分布、变化,了解其变化规律和分布特点。结果表明:(1)博乐市不同观测点对流层NO_2VCD高低表现为农田区>市区,农田区NO_2浓度最大达到5.69×10^(15)molec/cm2,市区NO_2浓度最大达到3.79×10^(15)molec/cm^2;(2)市区观测点对流层NO_2浓度变化趋势基本一致,相同的是北京时间10:00,出现峰值;农田区观测点对流层NO_2VCD一天内呈现缓慢上升趋势;(3)同一区域,不同天气条件下,对流层NO_2VCD高低不同。多云条件下对流层NO_2VCD浓度最高,其次是多云转阵雨、多云转小雨,晴天条件下对流层NO_2浓度较低;(4)不同区域,相同天气条件下对流层NO_2VCD分布不同。社会活动较多的市区对流层NO_2VCD较高。

亚硝基血红蛋白(HbNO)的合成制取及其应用于香肠中降低NO_2^-残留量的研究

对亚硝基血红蛋白(HbNO)的合成制取条件进行了研究。并对制得的亚硝基血红蛋白代替NaNO_2或NaNO_3应用於香肠等肉制品中进行试验，呈色效果良好，产品色泽鲜亮，稳定持久，风味独特，NO2残留量为1.75×10－6，有效降低了肉制品中NO_2残留量，达到了低硝的目的，有效地保证了肉制品安全性。