面向光催化界面产热的光纤原位测量研究

来源 :暨南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w5423112
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
当今世界对于能源的需求越来越大,人类面临传统化石能源的短缺和温室效应等环境气候的破坏,因此绿色环保、可持续能源发展逐渐成为人类关注的主题。发展新能源是解决现在困境的必由之路。催化技术是提升新能源产能效率的关键,成为世界各国正向发展的核心科技。由于太阳光是人类最主要的能量来源,因此光催化是当今研究人员的最为专注的技术手段。在这一研究中,研究者主要关注光生载流子的过程而忽略了光热效应的影响。其原因在精准测量光催化过程中的产热方法和技术十分有限,特别是对于液体环境下的催化反应,热测量且存在较大误差。例如,目前主要使用的热成像仪无法精确地测量出催化剂“表面”的光催化热量。然而,光热效应在催化反应中发挥着极为重要的作用,尤其是对于一些光热效应很强的催化剂,其光热效应甚至主导了整个催化效率的提升。因此,精准测量催化过程中的热效应,意义重大。为了准确测量催化材料的界面产热效能,本研究提出了一种集成光热材料的光纤“光热式”温度传感器:即通过涂敷碳纳米管的镀金大角度倾斜光纤光栅,实时、原位、精准地测量催化材料“液—固界面”表面温度。具体如下:(1)设计研制产热与测热一体化的原位传感器,即通过在光纤表面的金膜上涂敷碳纳米管来实现红外波段的高效率光催化产热,并且这一催化产热通过光纤内部的倾斜光栅进行实时精准测量。根据光纤内谐振模式的波长偏移,结合100℃/nm的温度灵敏度系数,解调得到相应的温度变化量。同时为了分析热量对电化学反应的影响,通过光纤表面镀金膜,不仅消除了光纤谐振模式对环境折射率的敏感性,并且赋予了光纤传感器导电的能力,能够作为电化学的工作电极,进行电化学反应。(2)分别通过两种液体介质的光催化反应模型(对乙酰氨基酚和乙醇),探究镀金倾斜光纤光栅传感器的“导电催化”和“光感知热”双重功能的可行性。实验表明,该传感器具有优良的导电和催化性能,且能检测到所构建“液—固界面”(即液体-催化剂界面)有高达14.0℃的温度变化,实现了检测精度为0.1℃、测温响应速度为1.5 s的实时原位温度检测。(3)根据光学与电学同步采集的数据,成功地构建了液—固催化界面温度与催化活性之间的关系。综上可知,该光纤光热传感器能够作为一种优异的表征工具,为研究者提供一种催化剂“液—固界面热效应和热电催化”原位、实时、精准测量的有效方法和工具。
其他文献
各类食品尤其是热加工食品中常存在活泼羰基化合物,它们会通过人体摄入该类食品而进入体内,危害人体健康。本文采用不同剂量的L-半胱氨酸盐酸盐(0、0.3、0.6、1、1.5 g/kg)添加到面团中制作饼干,重点研究了其对饼干的外观品质和风味的影响及活泼羰基化合物的清除作用,同时研究了饼干水提物对细胞毒性的影响,主要结论如下:1.L-半胱氨酸盐酸盐对食品外观品质和风味的影响L-半胱氨酸盐酸盐调节饼干外观
与传统的白炽灯泡和荧光灯技术相比,基于发光二极管(light-emitting diodes,简称LEDs)的白光源具有光效高,寿命长,能耗低等优势,因此作为新一代固态照明技术引起了人们浓厚的研究兴趣。发白光的LED的最常使用的方法是将发蓝光(460nm)的In Ga N芯片与黄色荧光材料结合起来。但是该方法的明显缺点是由于缺少红色部分而导致白光LED的色温(CCT>7000K)较高和显色指数(R
研究目的:许多内酯类化合物中的基本核心骨架包含α-亚甲基γ-丁内酯环结构且大多数含有手性中心,并表现出广泛的生物活性,而在目前适用于二烯酸选择性合成卤代α-亚甲基-γ-丁内酯的催化剂较为缺乏。本课题设计合成了一种氨基酸衍生的手性酞嗪催化剂,期望其能够适用于七元环的二烯酸进行不对称卤代内酯化反应,高效选择性地合成卤代α-亚甲基-γ-丁内酯。研究方法:首先对设计合成的一系列氨基酸衍生的手性酞嗪催化剂进
中红外波段在空间光通信、激光雷达、激光制导、遥感等方面具有重要的应用。但目前中红外激光源和探测器还有一些缺陷。现有中红外激光器存在单个器件波长覆盖范围窄、可调谐性差、效率低等问题,中红外探测器在灵敏度、响应速度方面远落后于近红外波段探测器。基于非线性参量过程的中红外-近红外频谱转换技术是实现高性能中红外光源产生和信号探测的一种有效途径,然而转换效率和调谐范围通常由于泵浦-信号频率失谐量大和非线性材
传统成像仅能获取场景的二维信息,丢失了场景的深度信息。光场成像作为一种计算成像,不仅能获取场景的二维信息,还能获取场景的深度信息。目前,光场成像获取深度信息的方法主要有:微透镜阵列、相机阵列等。基于微透镜阵列的光场成像技术,由于结构简单紧凑,最常使用。然而,微透镜阵列的使用以牺牲二维空间分辨率为代价,并且彩色成像的色差严重。本论文提出像面调制傅里叶域采样光场成像技术,以解决现有微透镜阵列光场成像技
学位
光互联是一种以光为媒介的通信方式,通过光纤进行数据的高速交换与传输。光互联技术与传统电互联技术相比,具有高带宽、低损耗、无串扰、电磁匹配等优势。因此光互联技术被广泛应用于高性能计算机群、大规模数据中心、低时延通信等高速高性能互联领域,具有广阔的应用前景。强度调制-直接检测技术和四电平脉冲幅度调制编码凭借其成本低廉的优点,被认为是短距离光互联系统的热门方案之一。基于强度调制-直接检测技术的短距离光互
过量的碳排放会造成严重的环境问题。研究碳捕集以减少CO2排放具有重要意义。吸附法已被证明具有较好的CO2捕获效率。金属有机框架(MOFs)具有极高的比表面积和孔隙率以及可调的孔结构和物化特性,在碳捕集中展现出巨大的应用潜力。吸附主要依赖于吸附剂的孔径和性质。基于此,本文通过对MOFs进行后合成修饰以调节孔道结构和微环境,提高碳捕获能力。主要研究内容如下:(1)开发了一种简便且环保的空气热处理(AT
污水磷回收不仅有利于保护水体生态环境,而且有利于促进农业可持续发展。现有吸附除磷技术普遍存在吸附剂成本高,产物磷含量偏低,吸附过程抗干扰能力差等问题。本研究以氧化镁/氢氧化镁为吸附剂,根据氧化镁/氢氧化镁的可逆相变过程,开发了有望应用于黑臭污水磷回收的新型循环除磷工艺,主要研究内容包括:1、深入研究氧化镁吸附除磷机理,开发基于氧化镁-氢氧化镁可逆相变过程的除磷污泥热再生-循环除磷新工艺。2、探索氧
许多软组织在响应轴向应变时表现出压缩硬化和拉伸软化的机械性质,但对于理想链来说普通的水凝胶要么是惰性的,要么对于半柔性聚合物来说表现出与组织相反的机械性能。在这篇论文中,我们描述了一类在结构上不同于组织但在机械性能上类似于组织的星状体水凝胶。具体来说,两亲性双子星分子的多级自组装产生了具有共同核心和发散生长的放射性半柔性丝带的星状体。相邻的星状体通过其外围丝带的交错适度地互穿,形成凝胶网络。星状体