内调制激光差分NO2检测

为了实时检测空气中NO2的浓度,采用差分检测与内调制技术相结合的方法设计了一套激光NO2检测系统。该系统采用波长为450 nm的蓝光激光器作为光源,这是根据NO2吸收峰特点选取的。采用光源内调制技术,通过TTL调制驱动电流实现对输出光强及其频率的调制。在常温常压下,对NO2浓度进行了测量,并用最小二乘法对实验数据进行了处理。结果表明,实验系统的最低浓度检测极限是6 ppm,拟合系数R2为0.9996。     

基于激光NO2气体检测研究

为了设计一种NO2气体检测系统,以实现对大气中NO2等污染气体进行有效监测、提高空气质量,采用激光光谱分析技术,根据NO2气体在可见光范围内的吸收光谱与强吸收峰位置,选取中心波长为443.2nm蓝光激光光源,搭建了的NO2气体检测实验平台。实验测定不同体积分数NO2气体的透射谱线,通过对不同体积分数NO2气体透射光谱分析,运用最小二乘法线性拟合计算得出系统吸光度与气体体积分数的线性关系。结果表明,实验系统能够实现对NO2气体的检测,检测灵敏度为10-4量级,具有较好应用价值。     

红外吸收光谱型城市路网尾气浓度检测传感器

为了能够集中测量城市路网中CO、NO、NO2和SO2的浓度,利用红外吸收光谱原理和谐波调制技术设计了四向气体浓度检测传感器。将宽带光谱LED作为共用光源,穿过四个方向上特定波长的窄带滤光片后,产生与被测气体吸收光谱一致的光束,再穿过改进的Herriott型长光程吸收气室,并在红外探测器上感应出电信号,最后利用设计的正交锁相放大电路测量出二次谐波系数大小,从而计算出被测气体的浓度。实验结果表明:设计的传感器输出的电压与被气体浓度呈正比例线性关系,平均线性度达到了0.997 85,测量误差均小于2%,可为播报环境质量和制定机动车尾气排放标准提供数据支持。     

机动车尾气碳氧化物检测中的非线性修正方法

机动车运行工况复杂多变,排放的尾气成分浓度范围跨度大。利用常规光学方法检测尾气中污染成分的浓度时,由于受限于光学气池的结构固定和系统对光电微弱信号的检测极限,因此待测气体的量程和精度范围都受到很大限制。基于朗博比尔定律,在待测气体浓度变量上增加指数因子修正,可以在不降低测量精度的同时,实现尾气CO、 CO₂大量程检测。用标准气体对便携式机动车尾气检测装置进行标定实验,结果表明,传统的线性修正方法得到的CO拟合度为0.988, CO₂拟合度为0.998;而增加了非线性修正因子后得到的CO拟合度为0.999, CO₂拟合度为0.999。进一步外场对比实验表明,修正后的仪器测量结果与同类先进仪器的一致性较好,柴油车实验拟合度为0.93,汽油车拟合度为0.95,验证了非线性修正方法的必要性和实用性。     

基于外调制激光差分检测NO2气体浓度研究

NO2是大气污染的主要污染物之一,是形成光化学烟雾与酸雨的主要因素之一。吸收光谱法是有害气体检测的重要手段与发展方向。本文采用差分方法,采用蓝光激光外调制,建立实验系统,进行NO2气体浓度定点和局部测量,使信噪比不受探测器、放大器及背景噪声的限制,可有效提高气体检测灵敏度。通过光谱分析,实验光谱与标准光谱拟合、浓度反演计算等数据处理过程,取得了较好的实验结果,验证了检测系统的有效件。     

基于长光程DOAS技术的航道区域船舶空气污染物排放监测研究

利用长程差分光学吸收光谱技术对黄浦江下游典型航道区域船舶排放的空气污染物进行高时间分辨率监测.研究表明SO2浓度受船舶尾气烟羽影响显著,浓度瞬时可增高2～4倍不等,峰值超过10×10-9(体积混合比);而由于来源情况更为复杂,NO2浓度的变化较为平缓,且由于受到周围机动车排放影响,日变化呈现出明显的双峰特征.受船流量影...     

用于便携式NO浓度检测的光源特性研究

NO(一氧化氮)是一种有毒气体,主要来源于机 动车尾气等,会导致酸雨,损坏人类 呼吸道。因此,对NO浓度的检测具有重要的环保意义。论文介绍了基于朗伯比尔定律的NO浓 度检测原理,对用于便携式NO浓度检测的滨松L9455-1脉冲氙灯的特 性开展了实验研究,获 得了最为合理的光源工作参数,即:光源的脉冲频率为5Hz,光谱仪的积分时间为 200 ms,光 谱数据的平均次数为10次。此外,还将氙灯与氘灯光源进行了浓度检 测效果的对比,体现了 L9455-1在便携式NO浓度检测方面的优势。再将上述实验的结果应用 于不同浓度NO的吸光度 检测,测量结果证明采用实验研究得到的参数来设置L9455-1脉冲氙 灯的工作指标,能让实 验平台获得较为准确的NO吸光度,从而为便携式检测系统精确测量NO的浓度奠定良好的基础。     

车载激光雷达探测低层大气中NO2

在北京城区和城郊利用第二代车载测污激光雷达（AML-2）进行了外场测量实验,利用差分吸收技术从垂直、水平方向分别给出了低层大气中污染物NO2的典型测量数据。结果表明：城区的NO2浓度明显高于城郊地区的水平,并且也证实了利用该系统可以有效地监测低层大气的污染情况,为空气中有害气体的光学遥测提供了有效的测量手段。     

基于可调谐半导体激光技术的机动车尾气中CO、CO2遥测

机动车排放尾气成为很多城市大气质量恶化的主要原因之一,机动车尾气遥测系统利用可调谐二极管激光吸收光谱技术及其计算机自动识别技术可以在不影响车辆正常行驶的条件下,在道边对机动车尾气成份中的CO,CO2进行实时遥测.实验表明,基于该技术的尾气遥测系统可以迅速、方便地获得大量机动车的实时尾气排放数据和车辆信息,从而快速筛选出那些高排放的车辆.该系统是传统尾气检测方式的补充.     

机动车尾气CO和CO2非分光红外遥测技术研究

利用分子红外光波段的吸收光谱特性，本文研究了机动车尾气CO和CO2的快速响应非分光红外(non-dispersion infrared)遥测技术，系统采用单个红外探测器测量CO、CO2和背景，微弱信号的检测采用光斩波器与锁相放大器的组合以及接收和发射一体的系统结构，克服了传统技术检测精度低、无法检测行进中机动车排放的尾气等缺点．本文还研究了静态条件下气体浓度和测量信号之间的关系，动态测量表明该技术可以完全非接触在线自动监测机动车行驶过程中排放的尾气．     

北京冬季大气SO2、NO2与O3的监测与分析

利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术于2006年2月对北京市丰台区的常规污染气体SO2、NO2及O3进行了连续监测,并对各污染物的日变化特征和污染源进行了分析和探讨.结果表明,丰台区NO2主要与汽车尾气的排放有关,以早晨和傍晚的上下班时段最重,凌晨和午后最轻;SO2浓度的日变化状况是气象条件日变化和污染源排放量日变化综合影响的结果,分别在早晨和夜间达到最大值,日变化曲线呈现"N"字型双峰结构;由O3和NO2的相关性分析可知,NO2对大气中O3的含量有着一定的贡献,大气中可能还存在其它重要的O3前体污染物.     

基于MAX-DOAS观测的淮北冬季NO2变化特征

基于2018年12月8日~12月31日淮北地区多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)获得的太阳散射光谱观测数据,反演了该地区NO2对流层柱浓度, 并分析了冬季不同天气下NO$_2$浓度日变化特征。观测结果表明NO2浓度高值出现在12月18日~12月27日期间,日均值最大值6.83×10¹⁶ molecules/cm²出现在12月27日,约为日均值最低值的2.9倍。结合风场轨迹模型研究了不同大气条件下的风场,发现在NO2浓度较低时段主要为 偏北风场, NO2浓度高值时段偏南风场增加,表明城区产生的污染向观测区域进行了输送。将MAX-DOAS结果与OMI卫星结果进行了 对比,发现两者具有较好的一致性(R²=0.88)。     

Progressive NO2 Sensors with Rapid Alarm and Persistent Memory-Type Responses for Wide-Range Sensing Using Antimony Triselenide Nanoflakes

Antimony triselenide (Sb₂Se₃) nanoflake-based nitrogen dioxide (NO₂) sensors exhibit a progressive bifunctional gas-sensing performance, with a rapid alarm for hazardous highly concentrated gases, and an advanced memory-type function for low-concentration (<1 ppm) monitoring repeated under potentially fatal exposure. Rectangular and cuboid shaped Sb₂Se₃ nanoflakes, comprising van der Waals planes with large surface areas and covalent bond planes with small areas, can rapidly detect a wide range of NO₂ gas concentrations from 0.1 to 100 ppm. These Sb₂Se₃ nanoflakes are found to be suitable for physisorption-based gas sensing owing to their anisotropic quasi-2D crystal structure with extremely enlarged van der Waals planes, where they are humidity-insensitive and consequently exhibit an extremely stable baseline current. The Sb₂Se₃ nanoflake sensor exhibits a room-temperature/low-voltage operation, which is noticeable owing to its low energy consumption and rapid response even under a NO₂ gas flow of only 1 ppm. As a result, the Sb₂Se₃ nanoflake sensor is suitable for the development of a rapid alarm system. Furthermore, the persistent gas-sensing conductivity of the sensor with a slow decaying current can enable the development of a progressive memory-type sensor that retains the previous signal under irregular gas injection at low concentrations.     

掺Sm~(3+)的WO_3纳米粉体的制备及其NO_2气敏性能

通过固相研磨法制得了一系列掺有Sm3+的WO3纳米粉体,利用XRD、TEM等测试手段,对其物相﹑结构进行了表征。结果表明:掺Sm3+的WO3纳米粉体结晶良好,平均粒径为50nm。利用该纳米粉体制成气敏元件,并采用静态配气法测试了元件的气敏性能。研究发现:当掺杂x(Sm3+)=0.5%时,元件在160℃下对体积分数为30×10-6的NO2气体的灵敏度高达169,响应时间为8s,是一种较为理想的低温NO2气敏元件。     

掺SiO2的WO3纳米粉体的合成及其NO2气敏特性

采用sol-gel法制备了一系列掺有SiO2的WO3纳米粉体,通过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,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度等对材料气敏性能的影响。研究发现:适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中SiO2掺杂量为3%(质量分数)的气敏元件,在150℃工作温度下,灵敏度达713,响应–恢复时间分别为7s与26s。对WO3的NO2气敏机理也进行了探讨。     

射频反应磁控溅射掺杂MWCNTs的SnO2薄膜NO2气敏传感器的研究

采用射频反应磁控溅射方法制备了氧化锡/多壁碳纳米管（SnO2/MWCNTs）薄膜材料,并在此基础上研制NO2气敏传感器。采用X射线衍射仪（XRD）、X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）来研究WO3/MWCNTs材料的表面形貌、表面化学状态、表面化学元素等材料特性,研究结果表明MWCNTs已经掺杂进SnO2材料,合成的SnO2/MWCNTs气敏传感器表现出对低浓度（甚至低于10ppb）的NO2气体有较高的灵敏度和较好的反应-恢复特性,并解释了该传感器的工作机理是基于pn结（P型MWCNTs和N型SnO2)作用的结果。     

基于LIF方法对柴油车尾气羟基总反应性测量（封面文章）

基于激光诱导荧光原理搭建了用于机动车尾气测量的羟基(OH) 自由基总反应性直接测量系统(LP-LIF-k_OH), 并开展了典型柴油车尾气的转鼓测试, 获得了不同排放水平下重型柴油车尾气OH 自由基总反应性的特征。该系统使用中心波长为266 nm的紫外脉冲激光在流动管中光解臭氧产生过量OH 自由基, 使其与采样进入流动管中的活性气体反应发生浓度衰减; 利用中心波长为308 nm 的脉冲激光作为激发光, OH 自由基吸收激发激光能量后释放荧光光子信号, 利用激光诱导荧光技术记录OH 自由基衰减曲线对衰减过程进行测量; 而通过对衰减曲线进行指数拟合, 即可获得采样气的OH 自由基总反应性(k_OH)。在柴油车尾气中的活性有机物闭合测量实验中, 对国三与国五的柴油车尾气进行k_OH 的测量, 发现柴油车尾气k_OH 的值随着国家排放标准的升高而降低, 不同车辆的k_OH 差别较大, 同一车辆冷启动测得的k_OH 值大于热启动测得的k_OH 值。kOH 的主要贡献来自氮氧化物(55%)、一氧化碳(2%) 和一次排放的挥发性有机物(34%)。最后初步建立了一种利用k_OH 估算柴油车尾气碳氢化合物(HC) 排放因子的方法。     

Earth‐Abundant and Durable Nanoporous Catalyst for Exhaust‐Gas Conversion

Precious metals (Pt and Pd) and rare earth elements (Ce in the form of CeO₂) are typical materials for heterogeneous exhaust‐gas catalysts in automotive systems. However, their limited resources and high market‐driven prices are principal issues in realizing the path toward a more sustainable society. In this regard, herein, a nanoporous NiCuMnO catalyst, which is both abundant and durable, is synthesized by one‐step free dealloying. The catalyst thus developed exhibits catalytic activity and durability for NO reduction and CO oxidation. Microstructure characterization indicates a distinct structural feature: catalytically active Cu/CuO regions are tangled with a stable nanoporous NiMnO network after activation. The results obtained by in situ transmission electron microscopy during NO reduction clearly capture the unique reaction‐induced self‐transformation of the nanostructure. This finding can possibly pave the way for the design of new catalysts for the conversion of exhaust gas based on the element strategy.