荧光上转换光谱仪

基于太阳光开展能源转化和工业生产，是解决全球能源危机、助力我国实现“双碳”目标的重要路径之一。太阳光中蕴含着大量的红外光子，这些光子不为人眼所见，且能量较低，通常难以有效转化和利用。胶体量子点是一类溶液法生产的理想捕光材料，它们的吸光范围很容易被拓展至红外波段。同时，吸光后的激发态量子点能够参与丰富的光化学转化过程，生产太阳燃料或者精细化学品，是国际上的重要科学前沿。近日，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）研究员吴凯丰团队在量子点光化学研究中取得重要进展。团队率先实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见上转换，并将该体系与有机光催化融合，实现了高效快速的太阳光合成，有望对光合成技术产生深远影响。相关成果发表在《自然-光子学》上，共同第一作者是大连化物所博士梁文飞、聂成铭和副研究员杜骏。利用低毒性量子点开展近红外光子上转换和有机催化合成红外光到可见光的上转换在能源、医学、国防等诸多领域具有重要意义。比如对太阳能电池而言，上转换能使器件可以有效利用阳光中大量的低能量红外光子，颠覆性地提升太阳能转换效率。在各类上转换技术中，基于有机分子三线态湮灭的光敏化技术可对非相干、非脉冲光源实现上转换，具有较强的实用前景。然而，此前报道的近红外光敏剂普遍效率较低或含有贵金属和有毒金属，相对廉价环保的高效近红外光敏剂仍有待开发。前期工作中，团队深入系统地研究了量子点敏化有机分子三线态的动力学机制，并探索了这些新机制在光子上转换、有机光合成等领域的初步应用。此次研究中，团队聚焦于CuInSe2基近红外量子点，该类量子点相对绿色环保，可用于替代剧毒性的铅基近红外量子点。团队制备了ZnS包覆的Zn掺杂CuInSe2核壳量子点，有效解决了该类量子点缺陷多和稳定性差的难题。随后，在量子点表面修饰羧基化的并四苯分子作为三线态受体，并采用红荧烯分子作为湮灭剂，构建了溶液相上转换体系。该体系成功实现了近红外至黄光的上转换，量子效率高达16.7%。进一步地，团队将该上转换体系与有机光催化融合，将上转换产生的红荧烯单线态直接用于“原位”有机氧化、还原、光聚合等反应，巧妙避免了上转换光子传播至溶液表面所经历的量子点重吸收损失。此外，得益于近红外光子的有效利用和量子点的宽谱吸收特性，该上转换-有机催化融合体系可在太阳光下高效快速运行。在室内窗台上（光照强度约32 mW cm-2），几秒内即可实现丙烯酸酯的光诱导聚合。“一个世纪以来，在阳光下进行有机合成是许多科学家的想法，但前期的探索主要局限于利用太阳光中的可见光子。”吴凯丰说，“这项研究将太阳能合成的范围扩大到了阳光中丰富的可见光和近红外光子，将有力地推动光合成技术的发展。”该工作不仅实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见高效上转换，还发展了一种高效快速太阳光合成的新路径。这一交叉创新型研究成果对光化学和光合成技术的发展具有重要意义。

催化转换器是一种有助于汽车产生更清洁排放物的装置。催化转换器通过使用催化剂（一种加速化学反应的基质）将排气系统中的有害气体转化为污染较少的气体。这种设备还可以通过另一种方式 — 回收利用，起到保护环境的作用。催化转换器的回收除了能减少废物外，在经济性上也有所帮助，因为催化转换器中含有稀有金属。催化转换器内的催化剂成分通常是铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）的组合，这些都是稀有且昂贵的铂族金属（PGM）。通过对催化转换器废料进行适当的分类和处理，可将这些金属回收并重新用于制造新的催化转换器或其他设备。使用手持式荧光光谱仪识别催化转换器废料中的铂族金属回收工厂需要一种快速、准确的方法，在回收过程的多个步骤中识别这些令人们趋之若鹜的金属。手持式荧光光谱仪是一种有用的工具，可以在现场对催化转换器废料进行元素分析，以进行快速分拣和定价。虽然像Vanta系列这样的手持式XRF光谱仪可以快速提供答案，但遵循最佳做法以确保分析仪充分发挥其固有性能也比较重要。在回收厂，一名技术人员正在使用手持式XRF分析仪检测催化转换器废料要优化您的Vanta手持式XRF光谱仪，以便在催化转换器回收的过程中更快地检测并测量铂、钯和铑等元素，请采用以下快速技巧：检查您的仪器窗口首先，检查您的手持式XRF光谱仪上是否安装了正确的窗口。例如，我们根据Vanta型号和X射线管类型提供了不同的仪器窗口。另一个需要考虑的重要因素是窗口的状况。窗口是否完好无损? 您要检查窗口是否有任何刺破或撕裂的迹象。如果看到有孔洞，就该更换窗口了。要使分析仪正常工作，保持窗口清洁至关重要。在检测之前，请确保用酒精或湿巾清洁窗口。正确制备用于检测的样品为了使XRF分析获得具有代表性的准确结果，我们建议您通过研磨、筛滤、匀质处理方法，对催化剂废料进行适当的制备。将分析仪与便携式Vanta工作站结合在一起使用，在完全联锁的系统中测量铂族元素。按等级对废料进行分类在匀质处理催化剂废料之前，回收商应使用Vanta分析仪对废料进行分类和分离，将相同类型的材料放在一起。催化剂废料分为三个或四个等级，例如：氧传感器三路转换器双向转换器柴油微粒过滤器（DPF）核查检测时间在检测汽车催化转换器废料中的铂族元素时，确保使用正确的检测时间至关重要。以下是一些建议使用的检测时间：快速扫查，以探测铂、钯、铑：光束1 — 最长15秒。这是进行基本分类和确定是否存在铂族元素及钽（Ta）和硒（Se）添加物的不错选择。标准检测，以探测铂、钯、铑：光束1 — 最长30秒，光束2 — 最长15秒。这种检测方式非常适合于完全制备送至精炼厂的样品。全面扫查，以探测到所有元素：光束1 — 最长45秒，光束2 — 最长15秒。可用于优化精炼厂内的回收过程。建议Vanta手持式XRF光谱仪在测量铂、钯和铑元素时使用的检测时间随着全球对铂族金属需求的快速增长（分析师预测全球铂族金属市场将以4.38%的复合年增长率增长），催化转换器回收商需要高效工作，才能满足这种需求。

中国科学院大连化学物理研究所发布消息称，该所吴凯丰研究员团队近日在量子点光化学研究中取得重要进展。团队率先实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见上转换，并将该体系与有机光催化融合，实现了高效快速的太阳光合成。相关成果发表在《自然-光子学》上。基于太阳光开展能源转化和工业生产，是解决全球能源危机的重要路径之一。太阳光中蕴含着大量的红外光子，红外光到可见光的上转换在能源、医学、国防等诸多领域具有重要意义。比如对太阳能电池而言，上转换能使器件可以有效利用阳光中大量的低能量红外光子，颠覆性地提升太阳能转换效率。然而，近红外光敏剂普遍效率较低或含有贵金属和有毒金属，相对廉价环保的高效近红外光敏剂仍有待开发。据介绍，前期工作中，团队深入系统地研究了量子点敏化有机分子三线态的动力学机制，并探索了这些新机制在光子上转换、有机光合成等领域的初步应用。此次研究中，团队聚焦于铜铟硒(CuInSe2)基近红外量子点，该类量子点相对绿色环保，可用于替代剧毒性的铅基近红外量子点。此外，得益于近红外光子的有效利用和量子点的宽谱吸收特性，该上转换有机催化融合体系可在太阳光下高效快速运行。在室内窗台上几秒内即可实现丙烯酸酯的光诱导聚合。“一个世纪以来，在阳光下进行有机合成是许多科学家的想法，但前期的探索主要局限于利用太阳光中的可见光子。”吴凯丰说，这项研究将太阳能合成的范围扩大到了阳光中丰富的可见光和近红外光子，将有力地推动光合成技术的发展。吴凯丰表示，该工作不仅实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见高效上转换，还发展了一种高效快速太阳光合成的新路径。这一交叉创新型研究成果对光化学和光合成技术的发展具有重要意义。