二氧化氮

二氧化氮（精选11篇）

二氧化氮 篇1

新教材人教版必修 (一) 第79页要求学生设计一个二氧化氮与水反应的装置图，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。本人经过多次试验，成功设计出该实验方案。

1. 实验装置、操作步骤与现象

1.1 氧气的制取

在一支具支试管中加入少量的二氧化锰，用一支20毫升的注射器吸入10毫升过氧化氢溶液，缓慢注入试管中，待试管中的空气排出后，再用另一支20毫升的针筒收集10毫升的氧气。

1.2 二氧化氮的制取及溶于水

将广口瓶装满已煮沸过的蒸馏水，在已标有刻度的硬质玻璃管 (约40毫升) 中装入3毫升浓硝酸，在玻璃棒上缠绕约20厘米长的铜丝，塞上橡胶塞，将硬质玻璃管倒置，铜丝与浓硝酸接触，反应迅速进行，硬质玻璃管中立即产生大量红棕色的气体，空气被排出，气球逐渐胀大。广口瓶中的水沿着玻璃导管缓慢地上升，当玻璃导管中的水进入硬质玻璃管时，红棕色气体立即消失，广口瓶中水迅速进入硬质玻璃管，液面约为硬质玻璃管的六分之五 (33毫升刻度处) ，气球又逐渐变瘪。用针筒向硬质玻璃管中注入少量氧气，无色气体变为红棕色，硬质玻璃管中液面继续上升。这样反复3—4次注入氧气，可多次观察到气体由无色→红棕色→无色及液面上升的现象，最终液面基本充满整个硬质玻璃管。

2. 注意事项

2.1 由于浓硝酸腐蚀橡胶塞，因此必须在橡胶塞外面包一层塑料薄膜。

2.2 生成的二氧化氮的浓度要大，才能将硬质玻璃管中的空气尽量排放到气球中。

2.3 整个装置尽量不要漏气，二氧化氮要反复被水吸收，一氧化氮要多次被氧化。

2.4 由于硝酸和二氧化氮对乳胶管有腐蚀作用，实验完毕后应立即将乳胶管洗净并浸泡于水中一段时间，则乳胶管可反复使用多次。

3. 该实验的优点

3.1 全封闭装置，气体不易扩散到空气中，不易造成污染。

3.2 实验装置简单，操作简便，气体颜色、溶液颜色变化明显，液面上升可做定量测定。实验成功率高，容易观察，容易调动学生的探究兴趣和培养学生的创新精神。

3.3 可证实二氧化氮易与水反应，同时放出一氧化氮;一氧化氮不溶于水，一氧化氮易被氧化生成易溶于水的二氧化氮。

3.4 通过反复多次地注入氧气，二氧化氮能最大限度地转化成硝酸，同时可说明工业生产硝酸设置多个转化吸收塔的实际意义。

摘要：本文作者设计出环保、简便、多功能的二氧化氮的制取及溶于水的演示实验装置, 以满足课堂教学的需要。

关键词：二氧化氮,吸收,实验方案

参考文献

[1]黄健培.“二氧化氮与水反应”的实验探究[J].《化学教育》增刊, 2005.

[2]毕华林等.化学教育, 1993.6.

[3]李志军.中小学教材教学, 2005.6.

搞定二氧化碳 篇2

在德国莱茵河东岸的勒沃库森化学工业园，拜耳公司的总部所在地，一家试点工厂在今年2月正式投产。在这里，二氧化碳与另一种化学前体相结合，被加工制成聚氨酯。它就是制成软质和硬质泡沫塑料的原材料，在我们日常生活中几乎无处不在。不仅如此，聚氨酯还是建筑物隔热保温材料，所节约的能源，是其生产过程中所消耗能源的70余倍。

这座工厂就是拜耳从去年夏天推出的“梦想制造（Dream Production）”项目的最新成果。“梦想制造”的任务是研究使用可再生能源来利用二氧化碳。

可再生能源在发电过程中会产生波动巨大的电能，使其很难被利用，这部分之前被浪费的能量，现在可以用作二氧化碳的使用，激发它的反应。

而拜耳会选择二氧化碳作为生产原料，最重要的原因是二氧化碳和石油一样，含有碳元素。目前，全球的塑料生产大约要耗费每年石油总产量的4%到5%，而石油一直是化工部门最重要的碳元素来源。

“最早的想法是，如何在减少资源浪费和环境保护之间实现双赢。一方面，我们想用二氧化碳作为一种全新的化学原料，这样我们就可以减少对石油的依赖，我们都知道，石油是不可再生资源，与其花大力气去处理那些没用的二氧化碳，如果能将其取代石油，而且可以减少以石油为原料制造化学前体所需的能量，这会是个不错的想法。”梦想制造项目的高级研发经理Christoph Gürtler博士告诉《第一财经周刊》。

拜耳在2010年提出“从大趋势到业务”（from mega trends to business）的口号，公司亚太区研发部高级副总裁黎满博士向《第一财经周刊》介绍说，拜耳在业务拓展时的原则就是所谓的“大趋势”。它们是根据世界气候变化会议所涉及的话题而制定的，包括全球化、城市化、人口增长和气候变化等影响全球环境的因素。不论是气候保护、技术、交通运输、生活和保健，都没有脱离“大趋势”。拜耳相信，以这些趋势为原则展开研发，自己就可以掌握未来。而“梦想制造”是在“大趋势”的基础上发起的更富有幻想意味的项目。

创意和现实之间，往往还有很长的距离。由于二氧化碳具有惰性的特点，很难与其他物质产生化学反应。从1970年代开始，全世界的科学家花了四十多年的时间，都没有寻找到合适的催化剂，能够促成二氧化碳高效的反应。拜耳和位于亚琛的CAT催化中心的科学家终于在实验室环境下找到了突破。在这个被科学家们称为“梦幻反应”的过程中，二氧化碳在催化剂的作用下，成为一氧化碳或甲酸等化学中间体的碳原材料。这使得二氧化碳终于可以结合入塑料了。

但这不仅仅是拜耳所面临的唯一难题。首先，大量二氧化碳要从哪里来？另外，无论是收集还是运输二氧化碳都是拜耳未曾遇到的问题。催化反应所需的电能来源也是一个问题，并且规模生产不比实验室那么容易，还必须防备出现二次污染。

拜耳意识到不能独自解决这些问题，于是开始寻找合作伙伴。

作为德国最大的能源供应商，莱茵集团电力公司的火力发电会产生大量二氧化碳，对其回收和处理也是一笔不小的开支。拜耳找到它，希望能拿出一部分二氧化碳用于试点工厂的研究。而莱茵集团在二氧化碳的储藏和运输方面的先进技术，也让拜耳遇到的问题迎刃而解。于是在合作达成后，在莱茵集团电力公司位于下奥瑟姆的褐煤电厂，一台二氧化碳洗涤器将二氧化碳从烟气中分离，液化装置将其进一步液化便于运输到拜耳的工厂。

当拜耳与新加盟的合作伙伴谈起另外一个困难之后，对方又给了他们一个惊喜。莱茵集团电力公司投资了数十亿欧元建造环境友好型新电厂，开发更高效环保的技术用于未来发电，可再生能源是研究的主要方向。但这些新能源，比如太阳能和风能，产生的能量由于其自身的特性，导致供给不平衡，会出现偶发性能源过剩，他们也还没有想到合适的办法充分利用这部分能源。那么，只要能保持这部分能源的稳定供给，用于大规模催化二氧化碳就再合适不过了。于是，拜耳又找到了西门子集团。Christoph Gürtler博士到现在回想起这个过程还要感叹：“没有行业间的沟通和合作，很难想象我们可以做到今天这一步。”

作为电力专家的西门子，它所掌握的高动态能力电解技术可以缓解电力网络的波动并利用过剩能源。目前，一个100千瓦的模块化生产单元正在搭建，研究人员还在对此工艺进一步优化，以达到更高的效率。拜耳和CAT的研究人员也在着手测试来自发电厂的二氧化碳与催化剂的兼容性。当然，三家公司和一个实验室完全适应彼此的技术还需要一段时间。

拜耳以超过300多万欧元的投资成为整个项目的最大投资方，包括拜耳和莱茵集团的投资在内，预算总额达到约900万欧元。该项目还获得了德国联邦教育与研究部1100万欧元的拨款。

凭借“梦想制造”研究项目，拜耳入选“德国最可持续发展倡议”奖项三甲。德国可持续发展奖是从2008年开始颁发的年度评选，并获得了德国政府的支持。德国人向来对自己“激进”的环保措施感到骄傲，甚至是到了只要对环境有利的，可行性就不那么重要的地步。《明镜》周刊也在最近的一篇报道中指出了德国环保的尴尬。当《第一财经周刊》就这一问题询问拜耳，“梦想制造”是否也存在类似的风险时，Christoph Gürtler博士解释说：“拜耳邀请了很多学术界的合作伙伴为整个生产过程提供全面的第三方监测，对每一个环节的投入产出都有非常细致的比对。根据亚琛大学最近做的一份生态循环报告显示，整个过程是环保的，也就是说，二氧化碳的使用率达到了最大。”

目前工厂已经进入规模测试阶段，目标是于2015年开始工业化生产。“我们现在已经做成了一些以二氧化碳为原材料的聚氨酯泡沫，供内部使用，测试结果显示都不错。不过，现在去衡量未来大规模生产的成本还为时过早，我们希望每一步测试都是稳妥的，这都是为量产做准备。”Christoph Gürtler补充说。

二氧化氮 篇3

关键词：不确定度,二氧化氮,Saltzman法

测量不确定度是对测量结果质量评价的重要定量表征, 测量结果的可用性在很大程度上取决于其不确定度的大小, 因此, 在给出测量结果时, 必须同时赋予被测量值及与该值相关的不确定度。本文采用Saltzman法测定环境空气中二氧化氮浓度的方法进行不确定度分析, 找出影响测量结果的关键因素, 对进一步优化测试方法, 提高实验的准确度有重要意义。

1 测定方法

1.1 方法原理

用Saltzman法 (GB/T 15435-1995) [1]测定:空气中的二氧化氮与对氨基苯磺酸进行重氮反应, 再与N- (1-萘基) 乙二胺盐酸盐作用生成粉红色的染料, 于波长540 nm处测定吸光度。

1.2 标准溶液

亚硝酸盐标准工作溶液 (2.50μg/m L) :准确称取0.3750 g亚硝酸钠, 移入1000 m L容量瓶中, 用水稀释至标线。再精确量取该液10.00 m L转移至1 L容量瓶中, 用水稀释至刻度。

1.3 标准曲线绘制

取6只25 m L容量瓶, 配制一系列已知浓度的标准溶液, 按照样品测定方法绘制校准曲线, 在波长540 nm处, 用1 cm比色皿, 以水为参比测量吸光度, 结果如表1所示。校准曲线回归方程:

1.4 采样

用多孔玻板吸收管, 内装10 m L吸收液, 以0.4 L/min流量采气60 min。

1.5 样品测定

采样后放置20 min, 测定吸收管中的吸收液的吸光度A, 并测定试剂空白的吸光度A0。

2 建立数学模型

由GB/T15435-1995可得:

式中:CNO2———空气中二氧化氮含量, mg/m3

A———样品溶液的吸光度

A0———空白试验溶液的吸光度

V———采样用吸收液体积, m L

D———样品的稀释倍数 (本试验中为1)

f———Saltzman实验系数, 0.88

V0———换算为标准状态 (273 K、101.325 k Pa) 下的采样体积, L

3 不确定度分量的分析

按照《测量不确定度评定与表示》 (JJF1059-1999) [2]进行评定。从检测过程和数学模型分析, 测定空气中二氧化氮含量的不确定度来源于样品测定的重复性、标准曲线的制备, 标准溶液的稀释、采样体积和吸收液体积等[3,4,5,6,7], 每一种来源又分别受不同因素的影响。不确定度因果分析图 (鱼骨图) 见图1。

4 不确定度的评定

4.1 样品的重复测定引入的相对不确定度

由贝塞尔公式计算标准偏差S:

相对标准不确定度为:

4.2 制备标准溶液引入的相对不确定度

4.2.1 配制标准溶液引入的相对不确定度

(1) 由称量引入的相对不确定度

天平计量证书标明其称量的最大允差为0.2 mg, 称量重复性 (变动性) 为0.1 mg, 按矩形分布, 其标准不确定度为:

称取0.3750 g样品引入的标准不确定度为:

(2) 由亚硝酸钠纯度引入的相对不确定度

优级纯标签纯度P为99.9%, 假定其纯度的不确定度为矩形分布, 则标准不确定度:

(3) 由容量瓶引入的相对不确定度

(1) 校准对体积的影响

1000 m L容量瓶, 最大允差为±0.3 m L, 近似为三角分布[9]。其相对标准不确定度为:

(2) 定容时由体积重复性产生的相对不确定度

通过对1000 m L容量瓶进行10次移液称量, 得到相对标准差分别为0.04%, 可直接作为移取时由体积重复性产生的相对标准不确定度, 即u=0.04%。

(3) 温度对体积的影响

容量瓶已校准, 而实验室温度在 (20±3) ℃之间变动, 其相对标准不确定度为:

由容量瓶引入的相对不确定度:

合成制备标准溶液的不确定度:

4.2.2 稀释标准溶液的相对不确定度

稀释过程中所用到的移液管、容量瓶均为A级, 并经过检定合格。

(1) 容量瓶引入的相对标准不确定度 (同4.2.1)

urel (容量瓶) =0.055%

(2) 移液管引入的相对不确定度

(1) 校准对体积的影响

10 m L单标线移液管, 最大允差为±0.02 m L, 近似为三角分布, 其相对标准不确定度为:

(2) 移液时由体积重复性产生的相对不确定度

通过对10 m L移液管进行10次移液称量, 得到相对标准差分别为0.08%, 可直接做为移取时由体积重复性产生的相对标准不确定度, 即u=0.08%。

(3) 温度对体积的影响

实验室温度在 (20±3) ℃之间变动, 水的体积膨胀产生的不确定度为矩形分布, 其相对标准不确定度为:

由移液管引入的相对不确定度:

4.3 绘制标准曲线引入的合成相对不确定度

绘制标准曲线引入的合成标准不确定度:

相对标准不确定度:

4.4 采样体积引入的相对不确定度

(1) 采样器流量引入的相对不确定度

TH-150CⅢ大气综合采样器采样流量误差≤3%, 按矩形分布, 采样器流量引入的相对不确定度为:

(2) 温度计测量引入的相对不确定度

温度计误差为±1℃, 按矩形分布, 温度计测量引入的相对不确定度为:

(3) 气压表测量和采样器时间引入的相对不确定度

由于压力表和采样器计时精度较高, 其影响可以忽略不计。

综上, 采样体积引入的相对不确定度为:

4.5 吸收液体积引入的相对不确定度

用10 m L A级移液管引入的相对不确定度 (同4.2.2) :

5 合成不确定度

相对标准不确定度:

取包含因子k=2 (95%置信概率) , 则扩展不确定度为:

6 结论

(1) 空气中二氧化氮的浓度为CNO2= (0.062±0.05) mg/m3, k=2。

(2) 从不确定度的计算中可看出, 对测量结果不确定度贡献最大的为采样体积和标准曲线拟合以及样品的重复测定。

(3) 由分析结果可知, 为降低样品重复测定引入的不确定度, 可以在采样过程中应采用精度更高的采样器, 并经常进行流量较准。也可以适当增加样品溶液测量次数。增加样品溶液测量次数可以减少不确定度, 且比增加标准溶液的测量次数更显著[10]。

(4) 在日常分析测试中不太可能进行较多次数的测定, 所以引用已评定的标准不确定度或扩展不确定度时要根据测试的具体实验条件, 引用相应的评定参数。

参考文献

[1]国家质量技术监督局.GB/T 15435-1995环境空气二氧化氮的测定Saltzman法[S].北京:中国标准出版社, 1995.

[2]国家质量技术监督局.JJFl059-1999测量不确定度评定与表示[S].北京:中国标准出版社, 1999.

[3]倪晓丽.化学分析测量不确定度评估指南[M].北京:中国计量出版社, 2008:52-60.

[4]宗亚娟, 袁剑韬, 刘国军.测量不确定度评定中应注意的一些问题[J].宇航计测技术, 2011, 31 (2) :60-62.

[5]王景阳, 张瑞青, 许连秀, 等.测量不确定度评定中几个容易混淆的问题[J].中国卫生统计, 2010, 27 (5) :552-556.

[6]李斌莲, 李秀珍, 李巨峰.测定水样中化学需氧量的不确定度[J].油气田环境保护, 2009, 19 (1) :57-59.

[7]朱佐刚, 胡玢, 赵寿堂.分光光度法测定室内空气中甲醛含量不确定度评定[J].分析科学学报, 2009, 25 (2) :238-240.

[8]汤晓芸, 刘振鸿.靛酚蓝分光光度法测定空气中氨含量不确定度评定[J].吉林化工学院学报, 2005, 22 (1) :19-23.

[9]姚永峰, 李志辉.化学分析中不确定度问题的探讨[J].中国石油和化工标准与质量, 2012, (5) :38, 25.

《二氧化碳和一氧化碳》教学反思 篇4

一、导入新课

师：利用PPT展示一张有关“温室效应”的图片，请同学们观看。然后提问这是一张什么图片?

生(齐)：地球着火了!

师：没错!这是正在燃烧着的地球。由于二氧化碳的“温室效应”,导致地球温度升高。

今天我们较全面地学习二氧化碳的性质。

二、学习新课

师：下面就《导学案》“自主学习”中的一个问题“二氧化碳的物理性质”,请同学们展示自学成果。

生1:二氧化碳是无色、无味的气体，密度比空气大。

生2:二氧化碳可溶于水。

5.73×106Pa二氧化碳由气变液。

生4:-56.6℃，5.27×105Pa时二氧化碳由液变固。

生2:在讲“二氧化碳是无色、无味的气体”时，必须强调在“通常情况下”.

生：按学习小组分组讨论。

师：同学们讨论结束，根据刚才的讨论先回答第一个问题。

师：请第一组同学回答。

生1:可以在水平杆的两侧分别挂一纸袋，此时平衡，然后向一侧倾倒二氧化碳，水平杆失去平衡。由此可以证明二氧化碳密度与空气密度大。

生2:先在烧杯中准备高低不同的燃着的两支蜡烛，然后从一侧倾倒二氧化碳，蜡烛自下而上熄灭。由此可以证明二氧化碳密度比空气密度大。

师：刚才一位同学的设计可以进行验证。展示两张幻灯片。

师：除了以上实验设计之外，还可以利用天平进行相关实验。

(老师准备充满二氧化碳的气球，将气球举高投放，气球掉在地上。)

师：这个实验能否证明二氧化碳密度比空气密度大?

生：不能。

师：为什么?

生：若气球下沉，密度可能比空气大，也可能相等，还可能略小，要考虑浮力和重力的关系。若气球上浮，密度一定比空气小。

(学生掌声)

师：下面请同学们回答第二个问题。

生1:先在软矿泉水瓶中收集二氧化碳气体，然后加入一定量水，旋紧瓶塞，振荡，软矿泉水瓶变瘪。

生2:先收集一试管二氧化碳气体，然后将试管倒插在水中，发现试管内液面上升，可以说明二氧化碳气体可溶于水。

师：刚才两位同学的回答很精彩，一般证明二氧化碳气体可溶于水就用这两种方法。同学们的思路可以在后面的实验当中进行验证。继续回答第三个问题。

生1:如果温度改变，二氧化碳的溶解情况会发生改变。

生2:“1:1”是通常情况下二氧化碳的“溶解度”.二氧化碳的溶解能力随压强增大而增大，随温度的升高而升高。

师：下面我们重点学习二氧化碳的化学性质。结合《导学案》的“合作探究1”来进行分组实验。

生：分组实验。

师：“倾倒二氧化碳实验”中“蜡烛自下而上熄灭”的小组请举手。

生：第2、4、7、8组同学举手。

师：请第四组同学展示“实验一”.

生1:将二氧化碳气体慢慢倒入盛有蜡烛的烧杯中，实验现象是：蜡烛自下而上熄灭。

生2:解释为：二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，另外二氧化碳的密度比空气大，所以蜡烛自下而上的熄灭。

师：请第七组同学展示“实验二”.

生1:“实验二”的实验现象为：紫色石蕊试液变红，加热时，试管中液体由红变紫。

生2:经查阅资料“紫色石蕊试液变红”是由于二氧化碳和水生成碳酸，碳酸使石蕊变红。

生3:相关的化学方程式：CO2+H2O=H2CO3;H2CO3■CO2↑+H2O

师：同学们的讨论和回答都非常精彩。请第三组同学展示“实验三”.

生1:“实验二”的实验现象为：刚开始通入二氧化碳气体时，澄清石灰水变浑浊;若继续通入二氧化碳，浑浊又变澄清。

生2:“澄清石灰水变浑浊”是因为生成了难溶的碳酸钙;若继续通入二氧化碳，“浑浊又变澄清”是因为难溶的碳酸钙和水和二氧化碳又生成了可溶的碳酸氢钙。

生3:化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;CO2+CaCO3+H2O=Ca(HCO3)2

师：下面我将刚才同学们的展示做一总结。

(老师展示一张二氧化碳化学性质的幻灯片。)

师：在初中阶段仅对二氧化碳的化学性质了解以上三个方面，其他的性质在以后的学习中继续进行。

(老师展示一张“菜窖”的幻灯片。)

师：进入菜窖时要先做什么实验?

生：“灯火实验”.

师：下面请同学们分组交流讨论《导学案》中的“合作探究2”,然后由各组长负责对讨论的问题进行小组讨论成果展示。

师：请第六组同学展示“问题一”.

生1:二氧化碳灭火器不能适用于所有的火灾。

生2:金属着火时，不能用二氧化碳灭火器。例如，镁条着火，不能用二氧化碳灭火器。

师：“问题一”解决得很好。下面请第九组同学展示“问题二”.

生1:不是二氧化碳直接和石蕊的反应，是二氧化碳和水发生化学反应。

生2:二氧化碳和石蕊不直接反应，酸能使紫色石蕊变红。

师：请第二组同学展示“表格填写”.

生1:现象Ⅰ是紫花变红，现象Ⅱ是紫花不变色，现象Ⅲ也是紫花不变色，现象Ⅳ是紫花变红。

生2:前面同学回答得完全准确，分析为：稀醋酸能使紫色石蕊变红，二氧化碳和水分别不具有酸性，所以不能使紫花变红，但当二氧化碳和水接触时可以先生成碳酸，碳酸具有酸性，能使紫花变红。

师：回答得很精彩!请第五组同学继续展示“问题四”.

生：二氧化碳和石灰水的反应就是二氧化碳和石灰水中溶质氢氧化钙的反应，生成碳酸钙和水，碳酸钙是沉淀。

师：注意问题中的“结合二氧化碳和水的反应”这一点，将二氧化碳气体通入澄清石灰水时，二氧化碳首先和溶液中的水反应生成碳酸，碳酸再和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，最后将两个化学方程式加和得到二氧化碳和氢氧化钙的反应。

师：请第七组同学归纳总结：二氧化碳对生活和环境的影响。

生：二氧化碳可用于灭火，可以做气体肥料等。

师：同学们请看图片。

(老师展示一张“二氧化碳对人体健康的影响”的幻灯片。)

师：刚才同学们描述的主要是二氧化碳的用途，下面我将二氧化碳的用途做一总结。

(老师展示一张“二氧化碳的用途”的幻灯片。)

师：今天我们主要学习了三个方面的知识点，分别是二氧化碳的物理性质、化学性质、用途，其中二氧化碳的化学性质是难点和重点。

(老师展示一张“小结”的幻灯片。)

师：下面请同学们做练习。

师：今天的作业是理解巩固本节内容，完成《练案》6.3(一)。下课!

三、教学反思

二氧化碳之战 篇5

作为欧盟的执行机构，欧盟委员会旨在到2020年将汽车平均每公里二氧化碳排放量降低到95克（相当于每一百公里消耗3.6升燃油）。

与之前制定的2015年强制性目标130克/公里相比，新提出的标准将在欧洲车型上强制实施，分歧也就此基础上产生。

据欧盟及业内人士表示，德国汽车制造商大众、宝马和戴姆勒期望新的方案以单车质量进行计算，这也就意味着他们不用做太多改变。而生产车辆较轻的品牌如雷诺、PSA集团和菲亚特等则要付出更多努力。

菲亚特-克莱斯勒联盟CEO兼欧洲汽车制造协会主席马尔乔内表示欧洲汽车协会一直也无法找到统一的立场。马尔乔内支持欧盟委员会的新提议，他同时也了解德系制造商另有打算，但他希望这不会成功。

“我们不能把责任推卸给这些较轻车型制造商，” 马尔乔内在意大利接受采访说，“这一次，我们不会动摇。我们会继续讨论。”

从路透社得到消息来看，欧盟委员会为此拟定的大纲尽可能地做到中立、公平并具有可持续性。

为了具体落实提议，欧盟委员会将排量降幅标准放缓，相比于2009年数据降低了40%，同时对于减排分布上也尽量做到了不同厂家相对持平。

欧盟委员会和德国工业协会一直是基于车重计算排量，这也将先保留下来作为监管方面一致性的参数。

评论家们纷纷表示，关于未来的改变仍存在争议。若真使用按照重量计算的方法，制造商生产质量较大的汽车将更有优势。但它们往往比轻型车辆能行驶更长距离，而这就意味着，以质量为参数未必是最有效的办法来限制二氧化碳的排放。

二氧化氮 篇6

随着经济的高速发展与社会的快速进步,人类生活方式正在发生翻天覆地的变化,传统的能源供给的体量也在迅猛增长,伴随而来的有毒有害气体、雾霾等污染物严重威胁了人类赖以生存的环境。因此对污染气体,尤其是雾霾中的NO2气体,进行检测并及时处理,将有助于环境的改善,避免灾难性事故的发生。WO3因钨离子价态可变,导致其氧含量与氧缺陷随着环境因素变化而变化,使得其对NO2[1,2]、H2S[3]、SO2[4]、CO[5]、NH3[6]、乙醇[7]、丙酮[8]等气体具有较高的灵敏度,特别是对NO2具有极好的响应特性,是一种理想的NO2气敏传感材料。

然而WO3气敏材料在NO2气体实际检测中还存在一些亟待解决的问题:较高的工作温度、偏高的气体浓度检测下限、偏弱的选择性等[9,10]。造成这些问题的一个重要原因就是WO3膜电阻基数大,当暴露在NO2气体中电压发生漂移时,其电阻信号提取的误差较大。为了获得准确的NO2气敏信息,不得不采用性能更高的信号提取设备,或者通过提高工作温度及气体浓度检测下限,这极大地增加了气体检测的成本,降低了长期运行的稳定性,延迟了突发事故预警的响应速度,降低了NO2气体选择性,并限制了WO3气敏材料的应用领域与应用环境[11,12]。本文就WO3材料的结构、特性及NO2气敏机理进行了简单叙述,综述了近5年来WO3气敏材料在NO2气体检测方面的最新研究进展,对目前存在的问题和改善方法进行详细讨论,并就WO3气敏材料的发展趋势进行了展望。

1 WO3结构特点与气敏机理

WO3由钙钛矿型结构单元组成,其结构中8个钨原子和24个氧原子构成一个晶胞,更小的结构单元由6个氧原子构成一个正八面体,6个氧原子位于正八面体的顶点,钨原子位于正八面体的中心,通过共用顶点、棱和面相互连接形成对称的三维网络结构[13]。实际应用中,WO3晶格经常承受一定量的氧缺陷,容易形成非化学计量比的WO3-x,使得晶体结构产生一定程度的扭曲,导致WO3材料具有多种晶型结构,在0~1170K的温度区间内WO3至少发生5次结构相变,即单斜相(m-WO3)、三斜相(tr-WO3)、正交相(o-WO3)、四方相(te-WO3)和六方相(h-WO3),通常单斜相、三斜相、正交相和六方相在常温下可稳定存在。正是基于WO3这样的非化学计量比和相变行为特性,使其呈现出一些特殊的半导体行为,从而在气敏传感器领域获得广泛的应用。

WO3气敏材料的基本原理就是利用其氧空位吸附空气中电子亲和性大的O2、NOx、SOx等气体,或吸附电负性大的H2、CO等气体,通过释放晶体中的电子或束缚气体分子中的电子,即气体分子从WO3表面捕获电子或提供电子变成吸附氧离子(O2-、O2-)或高价态含氧气体,使WO3表面空间电荷层的传导电子减少或增加,从而使器件表面电阻值增加或减少,当获取电阻值信号的变化即可判别相关气体的信息。如Saadi等采用第一性原理分析了WO3气敏材料对NO2气体的传感机理,认为WO3材料对NO2作用的过程分两步进行,首先NO2分子在WO3材料表面氧空位被吸附,然后失去1个氧填充到氧空位,并生成NO,导致n型WO3因为晶格氧被填充而使得表面电阻快速增加[1]。

2 WO3材料在NO2气敏传感器中的应用研究

作为一种典型的空气污染物,NO2气体主要来源于汽车尾气排放、煤炭燃烧等,是酸雨和光化学烟雾形成的重要因素,也是潜在的温室气体,对人体和环境都有严重的危害,因此及时准确地检测空气中的NO2气体的含量,并有效控制燃烧过程的NO2气体排放,显得十分重要和迫切。然而,作为一种应用前景巨大的NO2气敏传感器,WO3气敏材料在NO2传感器中的实际应用还存在工作温度和气体浓度检测下限偏高、选择性偏弱等问题。

为了解决上述问题,近5年来研究者主要从以下3个方面对WO3气敏材料加以改善:(1)制备高比表面积WO3气敏材料;(2)二元或多元体系复合,利用不同材料对气体的选择性吸附以及催化作用,增强WO3气敏材料的活性;(3)其它方法,如优化传统膜电极制备工艺与气敏检测方法、晶面结构控制、离子掺杂等。下面将从以上3 个方面逐一阐述WO3气敏材料在NO2传感器中应用的最新研究进展。

2.1 高比表面积WO3气敏材料

由于WO3气敏机理为表面控制型,通常比表面积越大,与待测气体接触几率越大,载流子产生的速率和频率越高,因此减小气敏材料的颗粒尺寸,特别是制备纳米尺寸的气敏材料,可以显著提升WO3材料的利用率和气敏性能;且纳米效应可突破宏观电阻的影响,被认为是提升WO3气敏性能最有效的方法之一[14,15,16,17,18,19]。Bai等采用低温水热法合成直径为200nm且宽高比为50的WO3纳米棒(见图1),并研究了产物对NO2的气敏特性,结果发现WO3纳米棒传感器对NO2气体具有很好的选择性,在200 ℃ 下对10×10-6浓度NO2的灵敏度达到了209,非常接近工业化应用要求[14]。

实际应用中并非粒径越小越好,尽管粒径减少能够显著增大与气体的接触面积,并提升气敏性能,然而纳米材料在成膜过程中同样需要面对粒子间的团聚及界面接触显著增多的问题,最终导致界面电阻增加,电子在界面迁移受阻,从而导致气敏性能的再次劣化[20]。因此如何平衡纳米化和界面电子迁移的关系,是未来实际应用中需要解决的一个关键问题。

近几年不少学者发现优化WO3纳米材料的形貌与结构可有效提升其气敏性能,即通过对纳米材料进行有效剪裁,制备纳米球、纳米墙、纳米花等具有特殊结构的WO3气敏材料,在降低粒径的同时,改善NO2气体在WO3表面的扩散通道,从而有效提升NO2气体在WO3表面的流动,即增加WO3气敏材料与NO2气体的接触几率,使得载流子产生速率迅速增加,最终导致气敏性能的提升。Bai等通过羧基溶剂热法成功合成了3种不同结构的WO3纳米材料:纳米颗粒、纳米片和纳米微球(见图2,(a)、(b)纳米颗粒,(c)、(d)纳米片,(e)、(f)层次微球,(g)温度-灵敏度曲线),气敏测试结果显示,相对零维和二维而言,三维WO3纳米微球气敏传感器展示出最好的气敏性能,对10×10-6浓度NO2的灵敏度高达319,且三维WO3纳米微球气敏传感器最佳工作温度也比较低(200 ℃),其主要原因是WO3纳米微球增加了NO2气体在传感器表面的有效吸附点,而内部三维结构为NO2气体扩散提供通道,且这种三维结构为载流子迁移提供了大量的运输路径[21]。

多孔结构WO3气敏材料是获得高比表面积的另一个研究热点,利用多孔结构较高的比表面积特性及良好的导通特性,从而获取高的灵敏度、良好的稳定性、低的工作温度和快速的响应[22,23]。Qin等研究了三维网状WO3多孔结构纳米线气敏传感器的性能(见图3,(a)结构示意图,(b)-(d)TEM图,(e)灵敏度-温度曲线),并研究了工作温度在50~200℃区间内这种多孔结构WO3对(15~500)×10-9的NO2的气敏性能,结果发现三维网状WO3多孔结构纳米线气敏传感器最佳工作温度低至125 ℃,气体浓度检测下限可达30×10-9,分析认为稳定的中空通道、大的表面积和完美单晶结构是造成NO2气敏传感器较高性能的主要原因[22]。

2.2 WO3复合气敏传感器

通过在WO3材料表面复合或镀上一层或多层导电性好的第二相或多相成分,如贵金属[24,25,26]、p-型半导体[27,28,29,30]、石墨烯[31,32]、碳纳米管[33,34]、碳纤维[35]、有机导电体[36,37,38]等,充分发挥二元/多元体系的协同效应,利用第二相的附加势垒降低WO3表面电子迁移的活化能,使得表面耗尽层内的电子快速迁移,从而增加气敏性能。

贵金属的催化活性通常还可以显著降低WO3表面电子迁移的活化能,从而减少NO2气敏测试过程中因电压漂移带来的误差;同时,贵金属也具有良好的导电性,利用贵金属的电子敏化,可加速WO3材料表面耗尽层电子向贵金属的快速传输,即所谓的电子溢出效应,从而使得WO3遇见NO2气体后因电子快速迁移而导致表面电阻快速增加(甚至高出2个数量级),最终导致气敏性能的提升,尤其是响应速度和最低工作温度[39,40]。Shim等采用聚苯乙烯作为模板,成功合成WO3纳米穹顶阵列,并利用浸渍法在WO3纳米穹顶表面镀上一层贵金属Ag、Pt和Pd,形成贵金属/WO3复合材料(见图4),结果发现添加贵金属对NO2气体选择性明显增加,不同于纯WO3纳米器件,这种传感器的最佳工作温度可固定在200 ℃,且响应速度特别快[24]。

由于WO3属于n型材料,在WO3表面覆上一层p型材料,如p-NiO[27]、p-Si[28]、p-SnO2[30]、p-CuO[41]等,从而形成p-n结,即在WO3表面形成一个内建电场,当WO3与NO2气体接触时,NO2分子在WO3表面氧空位被吸附,失去1个氧并产生载流子,生成的载流子会被p-n结的内建电场快速俘获,从而加速WO3材料表面耗尽层电子的迁移,最终导致气敏性能的提升。湖南大学许志教授和天津大学胡明教授分别采用水热法制备了p-NiO/n-WO3和多孔p-Si/n-WO3气敏复合材料,通过引入p型NiO和p型多孔Si势垒,极大地降低了耗尽层内的电子浓度,并缩小了禁带宽度,降低了体系的电阻值,从而获得了性能较好的低温WO3气敏传感器(见图5)[27,28]。Sharma等研究了WO3/SnO2复合薄膜传感器的NO2气敏传感性能,同样发现这种新型传感器在低工作温度(100 ℃)下具有很好的NO2气体浓度检测下限(10×10-6),且这种复合气敏传感器对10×10-6NO2气体响应速度极快(67s)[30]。

而碳纳米材料(如石墨烯[31,32]、碳纳米管[33,34]和碳纤维[35])和导电聚合物[36,37,38]因其自身良好的导电性,当复合到WO3膜材料中,能显著改善体系的导电性,即降低室温下WO3膜材料的电阻,减少因电压漂移时带来的信号提取误差。Su等研究了WO3/多壁碳纳米管复合薄膜气敏传感器,结果发现,当添加1.7%(质量分数)MWCNTs到WO3薄膜中时,对NO2气体的灵敏度急剧增加,检测浓度极限可达到100×10-9,由于添加导电性好的MWCNTs,导致复合膜电阻下降,生成的电子迅速迁移,工作温度可降到室温(见图6)[33]。Guo等研究了聚噻吩(PTP)/WO3有机-无机化合物NO2气敏传感器,发现PTP/WO3的化合物在低温下对NO2气体的灵敏度明显高于纯PTP或纯WO3,对NO2具有非常好的选择性[37]。

近年来围绕WO3复合材料与气敏传感器的制备以及相应气敏性能研究开展了大量的工作,并取得了一定的成果,证实了二元或多元协同效果能显著提升WO3气敏性能,尤其是在选择性和灵敏度方面。然而实际应用还有许多工作需要进一步优化,尤其是复合体系的优选、微结构构筑、协同机理等,需要在未来的研究中进一步开展。

2.3 其它方法

除了高比表面积和复合两种方法外,近几年不少学者还相继开发了优化NO2气敏传感器的工艺,包括:(1)优化传统WO3膜电极制备工艺与NO2气敏检测方法;(2)晶面结构控制,通过选取最优的晶面来提升同目标气体吸附;(3)离子掺杂,通过添加不同的金属或非金属离子改变WO3电子结构,从而提升NO2气敏性。

优化传统WO3膜电极制备工艺与气敏检测方法,主要目的就是通过电极的改善以减少欧姆接触,或通过光辐照在禁带中间增加一个过渡带以加速载流子迁移,或通过优化计算方法以降低计算偏差等带来的误差,从而改善WO3气敏传感器工作温度和气体浓度检测下限偏高的问题。Hem-berg等详细研究了WO3沉积薄膜的膜厚度、膜结构、晶粒大小和化学成分与气敏性能的关系,结果发现膜电极厚度对NO2的灵敏度、响应时间、恢复时间等有很大影响[42]。Zhang等研究了室温下可见光辐照WO3传感器对sub-ppm浓度范围内的NO2的气敏特性,结果发现可见/紫外光辐照辅助检测的方法可显著改善WO3气敏传感器的气体浓度检测下限,室温下对160×10-9浓度NO2的灵敏度达到2.9,其基本原理就是光辐照相当于增加一个过渡态,降低了表面电阻值(见图7),因而有效提升载流子迁移,导致工作温度下降,该方法的缺点是增加了检测的成本和保养难度,并限制了其应用领域[43]。

晶面结构设计是近些年研究的热点,主要是通过理论计算,分析WO3同NO2最低吸附能的晶面,再通过晶面设计以调节载流子产生的速率,从而优选最佳NO2气敏性能,近些年理论分析认为WO3三强峰晶面设计非常有利于NO2气敏性能的提升。Qin等采用第一性原理详细计算了WO3纳米线对NO2气体的吸附特性、电子结构变化、电荷密度分布、电子传输特性等参数,发现[010]取向生长的WO3纳米线要比WO3纳米粒子气敏性能高得多[44,45]。尽管大量理论证明晶面结构的合理控制能显著提升气敏性能,但开发晶面结构可控的工艺是未来需要解决的关键问题。

离子掺杂主要是通过增加材料缺陷(氧空位),形成非化学计量比的金属氧化物,从而导致载流子浓度和电子-空穴的分离效率的加速,使得响应快速提升,是提升WO3气敏性能的有效途径(见图8)[46]。尽管大量实验证明适量的过渡金属离子、非金属离子等掺杂有助于WO3气敏性能的提升,尤其是电学性能的改善,但未来还需要通过大量理论分析与模拟,以尽量从理论角度优选最佳的掺杂离子种类、掺杂剂量等。

3 结束语

WO3气敏材料在NO2气体检测领域中的应用研究是一个充满机遇和挑战的研究课题,近几年来进展非常迅速,然而由于WO3自身材料特性,存在较高的工作温度、偏高的气体浓度检测下限、偏弱的选择性等问题,限制了其在实际中的广泛应用。本文主要介绍了近5年来WO3气敏材料制备及其在NO2气体检测中的应用研究的最新进展情况。研究表明,高比表面积WO3纳米材料和WO3复合材料是改善WO3对NO2气敏性能的主要方法,另外传统电极制备方法、气敏检测方法、晶面结构控制、离子掺杂等也是常用的方法,但最根本也是最核心的问题之一就是开发低电阻WO3膜电极,这是解决WO3气敏传感器在NO2气体检测中的关键问题。为了解决这个问题,未来需要在以下几个方面进一步开展研究工作:WO3纳米化和WO3膜材料界面电子迁移率的平衡关系,WO3复合体系的优选、微纳结构构筑及协同机理,WO3晶面结构可控的合成工艺,WO3离子掺杂理论分析与模拟等,是未来WO3气敏传感器在NO2气体检测研究中需要解决的一些关键问题。

摘要：三氧化钨(WO3)因其氧含量与氧缺陷随着环境因素变化而变化,使得其成为一种理想的二氧化氮(NO2)气敏材料。简要介绍了WO3材料的结构、特性和NO2气敏机理,综述了近5年来高性能WO3气敏材料在NO2气体检测中的最新研究进展,分析了WO3气敏材料存在的主要问题与挑战,重点讨论高比表面积WO3材料、WO3复合材料等的解决途径。最后,展望了WO3气敏材料在NO2气敏传感器中的发展方向和应用前景,提出了开发低电阻WO3膜电极是未来高性能NO2传感器的研究重点。

二氧化硫 篇7

一、指导思想与理论依据

建构理论认为,世界是客观存在的,但对世界的理解和赋予意义确是每个人自己决定的。由于个体的经验以及对经验的信念不同,于是对外部世界的理解也各异,所以建构主义者更关注如何以原有的经验、心理结构和信念为主来建构知识,强调学习的主动性、社会性和情境性。

运用多媒体所提供的学习资源和学习环境,结合学科特点,可以充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性,使学生在学习过程中真正成为信息加工的主体和知识意义的主动建构者;教师作为课堂教学的组织者、指导者,学生建构意义的帮助者、促进者,可以有效地利用信息技术的优势,促进学生自主学习、创造性学习。

二、教学背景分析

1. 教学内容分析

二氧化硫是造成大气污染的主要气体,大气质量与二氧化硫的含量有关。根据课程标准“关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力”的要求,加强环境教育,提高学生的环境意识,帮助学生正确认识环境和环境问题。因此,教学设计从空气质量日报引出环境问题,然后让学生了解引起大气污染的的原原因因,,从从而而引引导导学学生生形形成成参参与与解解决决环环境境问问题的意识。

二氧化硫是一种重要的无机物质,从化学学习和研究的角度看,组成和性质上属于非金属氧化物、酸性氧化物,具有酸性氧化物的类别通性;从价态分析,属于中间价态硫的化合物,既有氧化性又有还原性。因此本教学内容适合学生运用分类观和价态观的指导进行研究和学习,以此发展学生对化学学科思想和观念的理解。从化学与人类社会相互作用的方面,二氧化硫在生活中应用广泛,可用作还原剂、消毒剂、杀菌剂、防腐剂、漂白剂等,也是酸雨等环境污染物的源头。从问题解决的角度看,围绕二氧化硫污染物的消除,运用物质转化的原理,设计物质转化的途径,回收二氧化硫用于生产硫酸、石膏、氮肥等,作为资源和生产原料,变废为宝。在应用中促进学生对核心概念性质的理解,发展问题解决的能力,形成正确的对科学与人类社会关系的认识。

2. 学生情况分析

二氧化硫是高一必修I第四章第三节的内容,之前已学习过二氧化碳、二氧化硅等非金属氧化物、酸性氧化物,对酸性氧化物的类别通性(与碱、碱性氧化物、水、某些盐反应等)已基本掌握;知道从化合价上分析物质的氧化性、还原性,最高价态具有氧化性,最低价态具有还原性,中间价态的元素既有氧化性又有还原性的氧化还原反应的基本原理。因此,根据反应前后元素化合价的变化,可以分析判断元素发生的是氧化反应还是还原反应,从而得出物质具有氧化性还是还原性的结论。本节设计成微视频的自主学习的方式,通过观看微视频二氧化硫的性质的讲解,学生间进行交流与讨论,梳理出二氧化硫的物理性质与化学性质,并应用二氧化硫的类别通性和还原性解决大气污染和变废为宝的问题。

3. 教学方式

自主学习式、问题解决式、讨论式、讲述式等。

4. 教学资源

多媒体、学案等

三、教学目标

1. 知识与技能

(1)通过自主学习微视频二氧化硫的实验现象,能判断梳理二氧化硫的主要化学性质。

(2)通过分析实验现象中的相关化学反应原理,能正确书写化学反应方程式。

2. 过程与方法

(1)运用分析、比较、归纳等方法获取信息,掌握二氧化硫主要的化学性质。

(2)通过解决二氧化硫的污染问题,能有效运用所学知识,应用反应规律设计反应流程。

3. 情感、态度、价值观

(1)树立辩证唯物主义的世界观,物质之间是普遍联系的,在一定条件下,物质之间可以进行相互转化。

(2)从已有经验和社会生活实际出发,认识化学与人类生活的密切关系,树立可持续发展的绿色化学观。

四、教学重、难点

1. 教学重点:二氧化硫的主要化学性质的反应原理

2. 教学难点:二氧化硫酸性氧化物的性质、还原性的应用解题

五、教学过程

六、教学反思

1. 应用微视频有效提高学习效率

微视频具有时间短、内容精、随时随地使用的教学特征,它与语言、板书、投影、挂图、模型起着同样的作用,给化学课堂教学提供了多样化的资源,同时能突出学生的主体地位,激发学生的学习动机。在选题上,通过试管串连对二氧化硫化学性质的实验现象和性质的说明,使学生在短时间内获取了关于二氧化硫性质的大量信息,然后要求学生自主学习,对这些性质信息进行加工梳理,分析出二氧化硫的主要化学性质———酸性氧化物的性质、还原性、漂白性等。这样设计更能高效率地突出本节课的教学重点,同时学生在提取性质信息的过程中,成为信息加工的主体和知识意义的主动建构者,促进了学生课堂学习的参与度。

2. 强化学科观念提升思维能力

在此之前学生已学习了较多的化学反应,对大量化学性质的记忆势必造成学科中的难点。如果在教学设计中注重元素观的渗透,会起到事半功倍的效果。对于二氧化硫的氧化性还原性,物质的转化始终围绕着S元素展开,根据元素化合价的升降进行判断,不仅能帮助学生有效记忆,而且提高了学生的思维能力。此外,不论是酸雨的成因,还是大气污染物的治理,体现了S元素在不同物质中存在形态,让学生感受到元素的不同存在形式及用途,认识物质的多样性与元素组成的统一性,体会因元素组成、存在形态不同而构成了丰富多彩的物质世界。

3. 发挥板书功能体会物质转化

对于元素化合物的学习借助于板书的动态生成,可以让学生直观地体会知识的建构过程。首先从物质的分类角度,二氧化硫是酸性氧化物,它具有的类别通性是我们研究其性质的一个维度;同时从化合价角度,S元素+4价的中间价态使其具有氧化性以及还原性,是其性质的第二个维度。通过在黑板上建立横纵坐标,含S物质的转化过程跃然其上,在解决问题时不仅生动直观,而且化难为易,有助于学生逐步建立元素化合物知识的转化观。

二氧化氮 篇8

1 材料与方法

1.1 仪器及试剂

试验仪器:紫外-可见分光光度计,KQ-100DB型超声波清洗器,分析天平及扩散管。试剂50%(v/v)丙酮与三乙醇胺吸收液,1.4 g/L盐酸萘乙二胺(NEDA)溶液,对氨基苯磺酰胺/磷酸溶液(将20 g对氨基苯磺酰胺和50 mL磷酸溶解于去离子水中并定容至1 000 mL),亚硝酸盐标准溶液。

1.2 被动式吸收采样原理法

被动式吸收采样的基本原理是分子扩散,气体分子从高浓度区域(采样管的开口端)扩散到低浓度区域(采样管的吸附端)。气体(a)通过气体(b)的分子运动受费克(Fick)定理制约,也就是说流量与浓度梯度成反比[3]。经公式推导,待测气体浓度(c)(μg/m3)可由下式表示:

式中,a为柱型管横截面积(m2);l为管长(m);Q为采样时间t(s)内穿过采样管的气体量(μg),可由实验测得;D12为气体(a)在气体(b)中的分子扩散系数(m2/s)。

1.3 试验方法

1.3.1 管件清洗。

自来水冲洗管、网片、管帽,然后超声洗涤30 min,再用去离子水彻底清洗3次。然后将部件在(50±2)℃的干燥箱中干燥2 h以上,晾至室温备用。

1.3.2 管件制备。

将2张网片放入扩散管端帽,用微量加样器将50μL吸收液工作液滴到网片中央,轻轻振动管帽以使吸收液均匀分布在网片上,放入通风橱内,用红外灯照射10 min。轻轻将另一端盖有端帽的管推进该端帽里。

1.3.3 样品采集。

将扩散管不具网片的端帽取下,开口向下,垂直挂管采样,管与附着物间需有20 cm以上间隔,采样周期为2～4周,采样高度为距地面3～5 m。

1.3.4 样品分析。

向采样管内加入1.5 mL去离子水,将管放在回旋振荡器上震荡10 min,静置。向各样品管中加入1.5 mL对氨基苯磺酰胺溶液及0.15 mL盐酸萘乙二胺溶液,盖上帽摇匀,避光放置50 min,用1 cm比色皿以水作参比溶液,在540 nm处测定吸光度。

2 结果与分析

2.1 检出限、测定下限的测定

本试验将装有吸收液的扩散管作为空白样品,按照样品的测定步骤进行分析,测定空白样品的吸光度,然后换算为样品的浓度,结果见表1。以标准偏差的3.143倍为检出限,本方法的检出限为0.012 mg/L,以4倍检出限为测定下限0.048 mg/L[4]。

2.2 精密度测定

分别量取浓度为0.025、0.500、1.000 mg/L的标准溶液1.50 mL加入被动采样管内,均平行测定6次,同时将2个批次的实际样品各6个进行分析测试,分别计算样品的平均值、标准偏差、相对标准偏差等各项参数[4],结果见表2、表3。

从表2、表3可以看出,3种不同浓度标准溶液相对标准偏差的测定范围是1.80%～6.14%;实际样品相对标准偏差相对高一些,分别为15.1%、13.8%,这可能是被动吸收采样过程中诸多影响因素造成的,包括风向、风速、温度、湿度、吸收液种类及浓度、吸收液加入方式等影响因素。

2.3 准确度测定

取2组扩散管,每组扩散管若干,挂在高低不同浓度的采样地点。采样结束后平行测定6个样品管,同时按照高低不同浓度对其加标[4]。计算加标回收率,结果见表3。从表3中可以看出,2种不同浓度实际样品加标回收率较为满意,分别为103.9%、96.0%,均达到方法要求。

3 结论

试验结果表明,该方法检出限为0.012 mg/L,检出下限为0.048 mg/L,2种不同浓度实际样品加标回收率分别103.9%和96.0%,上述指标均能达到分析方法的标准要求。实际样品的相对标准偏差较高,分别为15.1%和13.8%基本达到分析方法的标准要求。该方法使用材质简单、价格低廉,适用于资金缺乏的地区使用。该方法操作简便,无需特别维护,不用电源,特别适合于长期连续监测,建议进一步推广使用[5,6]。

参考文献

[1]BERLIN A,BROWN R H,SAUNDERS K.J.Diffusive Sampling.An Altern-ative Approach to Workplace Air Monitoring[C].Symposium,Luxembourg.London:Royal Society of Chemistry,1987:22-36.

[2]BROWN R H.The Use of Diffusive Samplers for Monitoring of Ambient Air[J].Atmospheric Chemistry.Pure&Appl.Chem,1993(65):1859-1874.

[3]PALM ES E D,GUNNIS ON,A F,DIMAT T IO J,et al.Personal sampler for nitrogen dioxide,Amer[J].Indust Hyg Assoc J,1976(37):570-577.

[4]中华人民共和国环境保护部.HJ168-2010环境监测分析方法标准制修订技术导则[S].北京:中国环境科学出版社,2010.

[5]李艳红.被动式吸收采样监测空气中二氧化硫、二氧化氮主要影响因素探讨[J].环境保护科学,2009,35(2):80-82.

二氧化氮 篇9

呼吸功能是人体生命功能之一,临床上常用动脉血血气分析(PaCO2)和呼气末二氧化碳分压(PETCO2)全面了解肺功能的状况。而PETCO2已经被认为是除体温、呼吸、脉搏、血压、动脉血氧饱和度以外的第六个基本生命体征,美国麻醉医师协会(ASA)已规定PETCO2为麻醉期间的基本监测指标之一。近年来,随着传感技术和微电脑技术的发展和多学科相互渗透,利用监测仪连续无创测定PETCO2已经广泛应用于临床。但是在临床实际应用中,PaCO2与PETCO2监测均未列入计量检测项目中,为此对两者检测结果进行比对分析,对于提高检测结果的可靠性具有非常重要的实际意义。

1 CO2检测原理

CO2气体浓度的测量原理是基于CO2气体对于4.26μm的红外光谱具有选择性吸收和朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,即光谱吸收与CO2浓度成相对应关系。利用在一定条件下所建立的透射光强的大小与CO2浓度之间的对应关系,通过当前所测得的透射光强度来获得当前的CO2浓度值。给定的光强在通过一定厚度的介质被吸收后的透射公式如下:

由公式可知,吸收的光谱与介质的吸收系数μ和通过介质的光路长度L成负指数关系。

2 监测方法

选择合适的手术患者236例,对患者的病种无特殊要求,但需强调该患者的手术确实需要建立动脉通道以监测动脉压。将PETCO2监测仪、麻醉机及多参数监护仪相联接来实现对上述通路的的实时监测,并在进行动脉血采集时同步记录PETCO2值。对患者的足背动脉或手臂桡动脉穿刺,并留置通路,便于采集动脉血。根据手术的不同阶段分两次采集动脉血,即麻醉诱导期完成之后,手术进行1 h以及手术即将完成的收尾阶段(分为T1和T2两个时相);再利用血气分析仪GEM Premier 3000完成血气分析,并打印分析结果。要确保测量数据的准确性,在血样抽出后还要求尽快完成血气分析测试,避免发生与空气的接触而受到影响。

3 结果

T1与T2两个时相的PETCO2与PaCO2及它们的差值(Pa-ETCO2)的相关性比较采用直线相关分析法,结果均有较好的相关性(r1=0.587,r2=0.735,P均<0.01),见表1。

4 讨论

呼气末PETCO2的监测值与动脉血气分析值PaCO2之间的统计结果保持了很好的相关性,但存在一定的差异。据有关文献报道,动脉血中PaCO2与呼吸道中PETCO2存在0~6 mm Hg的差异,本文也证实了具有平均差是(5.70±3.94)mm Hg和(5.97±2.67)mm Hg的结论。进一步证实了呼气末CO2监测设备在临床应用中的有效性。

在分析两个时相数据时,我们分析236例患者T1和T2两个时相的数据时,发现在T1时相数据存在两种特殊情况:Pa-ETCO2差值存在负数的情况(15例);Pa-ETCO2差值存在偏大的情况≥10 mm Hg(30例)。

分析两种截然相反结果,其可能的原因:

(1)据有关文献记载,新生儿患者、有肺部疾病或肺栓塞患者的PETCO2监测值与PaCO2值有可能不相关。

(2)麻醉机接头脱落、回路漏气、导管扭曲、气管阻塞、活瓣失灵、钠石灰失效及其他机械故障等,均会使PETCO2监测值在临床上发生变化;导管扭曲打折、气道阻塞、活瓣失灵,也会引起PETCO2监测值消失或明显的下降,如导管部分梗阻,则表现为PETCO2监测值增高,同时伴有气道压力增高。

(3)PETCO2监测仪采样管因分泌物堵塞或扭曲而影响其监测结果。

(4)若麻醉机设定的呼吸频率太快,呼出气体不能在呼气期完全排出,同时PETCO2监测仪来不及反应,均可产生PETCO2的监测误差。

(5)手术室室内的湿度过大,也可能会使Pa-ETCO2的差值增大。

通过对以上问题的排查和改进,时相T2的监测数据有了明显的改观。Pa-ETCO2差值存在负数(-2 mm Hg)的情况仅为1例;Pa-ETCO2差值存在偏大的情况减少到14例;PETCO2与PaCO2的相关性也有了显著的增加。

本文建议,在以后的临床实际应用中,尽量将时相T1提前至手术开始前,及时了解患者Pa-ETCO2的差值是否正常。这些对判断患者和仪器设备状态是否正常具有重要的实际意义。

摘要：目的 探讨呼气末二氧化碳分压(PETCO2)与动脉二氧化碳分压(PaCO2)的相关性及其影响因素。方法 采用同步血的血气分析和PETCO2监测仪,对同一患者动脉血中的PETCO2及PaCO2进行测量,并对上述的测量结果进行统计学分析。结果 两组同步的动脉血气分析值与呼气末二氧化碳监护仪监测值之差的平均值分别为(5.70±3.94)mmHg和(5.97±2.67)mmHg,相关性分别为0.587和0.735。结论 排除影响监测设备的因素,PETCO2监测仪的监测值是反映PaCO2变化的可靠指标。

关键词：PETCO2监测仪,血气分析仪,动脉二氧化碳分压,呼气末二氧化碳分压

参考文献

[1]叶继伦,周惠玲,武志刚,等.在呼吸气体监测中的呼吸末二氧化碳测量的有效性评价[J].中国医学物理学杂志,2009,26(1):985-989.

[2]何莺,刑素美,夏文俊.智能呼吸机的安全使用及预防措施[J].中国医疗设备,2011,26(3):97-99.

[3]钱文伟,沈家宜,孔颂阳,等.PETCO2和SpO2监测与动脉血气的比较分析[J].中华实验外科杂志,1996,13(3):168.

[4]张小平,蒲国华,李汉增,等.持续呼气末二氧化碳分压与动脉二氧化碳分压相互关系的观察[J].中国综合临床,2001,17(12):62-63.

[5]崔勤.呼气末二氧化碳监测在ICU中的应用[J].中国危重病急救医学,1996,8(5):369-370.

[6]李燕,代志刚,张示杰.持续呼气末二氧化碳分压与动脉二氧化碳分压相互的关系[J].石河子大学学报(自然科学版),2010,(1):76-78.

二氧化氮 篇10

关键词：蜂胶 蜂王浆 运动员 一氧化氮 一氧化氮合酶

中图分类号：G804 文献标识码：A 文章编号：1004-5643（2013）06-0001-03

蜂胶是工蜂从植物新生枝条、叶或芽孢等部位采集的树脂状分泌物混入其上颚腺等腺体的分泌物和蜂蜡等加工转化而形成的芳香性胶状物，其主要功效成分是黄酮类化合物，它是多种成分的合理配比，对人体有重要作用。蜂王浆也叫蜂乳，是蜜蜂工蜂头部咽腺分泌的一种乳状，呈粘稠的糊状物质，颜色从乳白色到淡黄色不等。现代医学研究表明，蜂王浆是一种很好的保健品，也是一种抗衰老、抗微生物、抗肿瘤、增强免疫及护肤美容佳品。有资料已经证明，蜂胶中的黄酮类物质具有很强的抗氧化能力，蜂胶已作为“天然抗氧化剂”被深入研究，蜂王浆的抗氧化作用也是被公认的。而NO是人体重要的化学分子，但作为自由基则可以损伤正常细胞，运动员常进行大强度运动，自由基大量产生会严重影响其机体的恢复。文章主要是研究蜂胶、蜂王浆对运动员血清一氧化氮（nitricoxide，NO）及一氧化氮合酶（nitricoxide synthase，NOS）活性的影响，以探讨蜂胶蜂王浆对运动员的保健作用。

1研究对象和方法

1.1研究对象及分组

本研究选取山西省某体校12-15岁自行车运动员共24名，在其集训期间进行实验研究。为了更细致地研究，分组时考虑了运动员情况。按运动员成绩和训练年限分组，较优秀的运动员服用蜂胶加蜂王浆，中等的只服用蜂胶，训练时间较短的服用淀粉胶囊。

1.2给药方法

蜂胶与蜂王浆均由山西省农科院园艺研究所提供，每日早晚空腹各服用1次。蜂胶组（规格500mg/粒，蜂胶含量30%-50%）与淀粉胶囊组每次3粒；蜂胶加蜂王浆组每次15g，共3周。

1.3运动方法与取材

运动员集训期间连续训练3周，分别于试验前后清晨空腹使用肝素抗凝管由专人采肘静脉血5ml，离心取血清后严格按南京建成生物研究所提供的NO、NOS试剂盒操作。

1.4数理统计法

实验数据采用Excel及spssll.0进行计算并做显著性检验。

2研究结果与分析

2.1实验前后NO的变化

No总体看：不管是试验前还是试验后，蜂胶加王浆组的高于其他两者，即蜂胶加王浆组）蜂胶组）淀粉胶囊组；说明优秀运动员体内NO含量较高。试验前后比较看，均有升高，服淀粉胶囊的升高幅度最高为18.56μmol/L，与试验前比较差异显著（p<0.01）；蜂胶组次之，升高12.21μmol/L，与试验前比较差异显著（p<0.05）；而服蜂胶加蜂王浆组的则下降了0.42μmol/L，试验前后没有显著差异。

2.2实验前后NOS的变化

表2显示：蜂胶加王浆组下降了16.17U/ml，下降得最多（p<0.01），差异具有高度显著性，蜂胶组也下降了9.31U/ml，与实验前比较差异也具有显著性（p<0.05），而服胶囊的组却升高了6.26U/ml（p<0.05），与实验前比较差异具有显著性。

3讨论

3.1NO的二重性

NO作为生物信使分子也在机体免疫和血液血压调节中起着重要作用。但NO具有二重性，一方面，它对人体可起到有益作用（抗菌、抗寄生虫、抗病毒或杀伤肿瘤）；另一方面，不加控制的高水平NO则对人体有害。

NO的合成和分泌与NOS的活性密切相关，NO在体内经NOS的作用才能生成，NOS是NO生成的最主要的限速因子，NOS作为NO生成的关键因素，对其生物功能的发挥起着非常重要的作用。任可欣等对长期坚持太极拳锻炼的中老年人血清NO含量及NOS活性进行测定。结果显示：（1）长期规律的太极拳锻炼可以纠正和延缓中老年人因增龄引起的血清NO含量下降，从而预防心血管疾病的发生；（2）长期规律的太极拳运动明显增强老年人血清NOS的活性，进而增加NO的合成。适当的练习改善，过度训练破坏，这可能就是NO的二重性。从实验结果来看，训练后胶囊组NO也提高了，说明受到训练因素影响，NO自由基产生增多。蜂胶显著降低NO含量，降低自由基产生，有清除自由基的作用，实验组NOS均显著下降，蜂胶加蜂王浆对清除自由基的作用较为明显。说明蜂胶蜂王浆具有重要的清除自由基的抗氧化能力，能有效抑制NO限速酶的合成，从而限制NO合成，但本实验NO含量除蜂胶蜂王浆组减少外，对照组与蜂胶组均有升高，对照组升高最多，一方面也说明了可能还存在其它影响NO的因素，另一方面，蜂胶蜂王浆组NO减少，蜂胶组升高幅度比对照组低且与实验前有显著差异（p<0.05），对照组升高且与实验前有非常显著差异（p<0.01），也说明了蜂胶与蜂王浆使服用者NO含量不会过分升高，有一定的抗氧化效果，效果的大小可能要取决于服用时间的长短，本实验只有三周，如果时间延长可能效果更好。

3.2蜂胶蜂王浆抗氧化作用研究

NOS是NO的前体、供体，表1、2显示，试验后淀粉胶囊组比蜂胶加王浆组的NOS值还要高，比试验前也高，同样也说明淀粉胶囊组在运动后NOS供体增多，NO含量增高，自由基产生增多，而蜂胶加王浆组无论是NOS还是NO均下降了，特别是NOS与实验前有显著差异。武桂新等研究发现，血清中的NO含量并不完全依赖于血清中NOS活性。这与本文的研究结果相似。蜂胶组NOS试验后是下降的而NO却有升高，降低与升高均与实验前有显著差异。淀粉胶囊组NOS与NO含量均比试验前有升高，NOS与实验前比有显著差异，NO的差异非常显著。说明运动促进血管内皮释放NO增多，补充蜂胶和蜂王浆对NOS的产生具有抑制作用，主要是限制NO的过量产生，清除过多的NO自由基对机体的伤害作用。蜂胶、蜂王浆有恢复疲劳的作用，NOS减少或许是蜂胶和蜂王浆的作用。

有研究表明蜂胶黄酮能增强学习记忆能力，其机制可能与降低脑内NO含量及NOS活性有关。潘燕等研究证明，蜂胶黄酮可以提高机体运动能力、延缓疲劳出现，对小鼠心肌组织具有保护作用。韩德文研究表明，蜂胶黄酮可以抑制NO的细胞毒作用。这与本实验结果基本一致，经三周实验后，服用王浆加蜂胶的优秀运动员清晨空腹NO含量虽然仍比普通运动员高，但与实验前比较无明显差异，且略有下降，服蜂胶者虽略有升高但幅度没有对照组高，说明蜂胶能抑制NO的生成。本实验由于是运动员集训期间，运动量等由教练控制，可能在两次取材前运动量的安排有些区别，也可能由于取材时间是清晨空腹状态，有些指标已经恢复到安静状态，但从NOS活性的实验研究来看，实验组NOS活性均显著下降，而对照组NOS活性则明显升高。也能充分说明蜂胶及王浆均能有效抑制NOS活性。

利用二氧化碳发电 篇11

It is reported that electric power-generating stations world-wide release about 12 billion tons of CO2 annually from combustion of coal, oil and natural gas. Home and commercial heating produces another 11billion tons.

Researchers are developing a new kind of geothermal power plant that will lockaway unwanted carbon dioxide (CO2) underground—and use itas a tool to boost electric pow-er generation by at least 10times compared to existing geo-thermal energy approaches.The technology to implement this design already exists indifferent industries, so the re-searchers are optimistic that their new approach could ex-pand the use of geothermal energy in the U.S. far beyond the handful of states that can take advantage of it now.

At the American Geophysical Union meeting in last December, the research team debuted an expanded version of the design, along with a computer animated movie that merges advances in science with design and cognitive learning techniques to explain the role that energy technologies can have in addressing climate change.

The new power plant design resembles a cross between a typical geothermal power plant and the Large Hadron Collider: It features a series of concentric rings of horizontal wells deep underground. Inside those rings, CO2, nitrogen and water circulate draw heat from below ground up to the surface, where the heat can be used to turn turbines and generate electricity.

The design contrasts with conventional geothermal plants, said study co-author Jeffrey Bielicki.“Typical geo-thermal power plants tap into hot water that is deep under ground, pull the heat off the hot water, use that heat to generate electricity, and then return the cooler water back to the deep subsurface. Here the water is partly replaced with CO2 or another fluid—or a combination of fluids. And CO2 extracts heat more efficiently than water, ”he explained.

This approach—using concentric rings that circulate multiple fluids—builds upon the idea to use CO2 originally developed by Martin Saar and others at the University of Minnesota.

“When we began to develop the idea to use CO2 to produce geothermal energy, we wanted to find a way to make CO2 storage cost-effective while expanding the use of geothermal energy, ”said Jimmy Randolph, postdoctoral researcher in the Department of Earth Sciences at the University of Minnesota.

Researchers describe that the CO2 will react with water or other liquids and, with further processing, pro-duce a flow of electrons that make up electric current. The technology can produce about 1, 570 billion kilowatts of additional electricity annually if used to harvest CO2 from power plants, industry and residences—about 400times the annual electrical output of the Hoover Dam—without adding more CO2 to the atmosphere.

To produce electricity from carbon dioxide might be the start of a classic trash-to-treasure story for the troublesome greenhouse gas.

参考译文:

据报道, 每年全世界的发电厂所烧的煤、石油和天然气会向大气释放约120亿吨二氧化碳, 而家庭和商业供暖会产生约110亿吨二氧化碳。

研究人员正在开发一种新型的地热发电厂, 将废弃的二氧化碳封存于地下作为发电的工具。其发电量会是现有的地热发电方式的十倍以上。将该设计融入实践的技术已被用于多个产业, 因此研究人员对这种可以使更多地区受益于地热能源的利用, 而远不止美国那少数几个州的新方法表示乐观。

去年12月, 在美国地球物理协会的会议上, 研究组首次播出了一段电脑制作的动画影像, 并将认知学习法融入到先进的科学中, 放大了这一设计, 解释了能源技术在影响气候变化中能起的作用。

这种新的电厂设计类似于典型地热发电站和大型强子对撞机的结合:其特点是地下深处水平井有一系列的同心环。在这些同心环内, 二氧化碳、氮和水循环将热量从地下带到表面, 然后用于驱动轮机并发电。

研究作者之一杰弗里·别利茨基说该设计与传统地热电厂不同, “典型地热电厂通过吸收地下热水的热量来发电, 然后将冷却的水输送回地表深处。而现在是用二氧化碳或其他流体 (或混合流体) 来代替部分水。而二氧化碳能比水更有效地提取热量。”他解释道。

这种方法 (利用能使混合流体循环的同心圆) 最初源于明尼苏达大学的马丁·萨尔等人想要利用二氧化碳的念头。

“当我们开始考虑利用二氧化碳生产地热时, 想找到一个方法能在推广使用地热的同时, 降低存储二氧化碳的成本。”明尼苏达大学地球科学系的博士后研究生杰米·伦道夫这样说。

研究人员称二氧化碳与水或其他液体发生反应, 经进一步处理后便可产生构成电流的一股电子流。若能充分利用发电厂及工业、家庭排放的二氧化碳, 这一技术将每年生产1兆5700亿千瓦的额外电量, 大约是胡佛水坝输出量的400倍, 而且也不会向大气排放更多的二氧化碳。