高压下1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐的振动光谱及同位素效应

用密度泛函理论方法研究1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(HATO)晶体在高压(<40 GPa)下性质。在GGA-PW91计算水平并结合超软势基组对HATO晶体结构进优化,其优化结构能再现实验结果。分子间O…H间距随压力的增加而显著减小;但O—H和N—H键长呈现非单调变化。基于不同压力下的优化晶体结构,利用非周期性计算并经校正因子0.967 9校正,求得相应压力下的红外和拉曼谱。预测最强拉曼峰对应于C—C伸缩和NH₂对称变形,位于1 580 cm-1,与实验结果一致。虽然阴离子不含氢原子,但阳离子的氘代仍对阴离子的振动光谱产生影响。高压导致分子间氢键增强,导致参与氢键的O—H和O—D振动的拉曼波数减小。氘代后,ND₂的拉曼位移的最明显变化是ν₂伸缩振动波数在高压下急剧增加,导致ND₂ ν₂/ν₃在高压下发生偶合。计算出的ν₁至ν₃振动的同位素效应比ν(NH₂)/ν(ND₂)均为1.36～1.38,与由折合质量所求得的值相一致。氘代和压力的变化可引起不同振动模式的偶合。     

高压下正戊醇的拉曼光谱原位研究

在室温(23℃)高压条件下,利用立方氧化锆压腔研究了正戊醇在波数800~3 000 cm-1范围内的拉曼光谱。拉曼谱峰随着压力的增大变得越来越尖锐,C—H伸缩振动峰在高压下不易被分离。在0.1 MPa~1.75 GPa,其C—H伸缩振动峰均随着压力的增大向高波数方向线性移动,拉曼频移与压力的线性拟合方程分别为:P(MPa)=69.652 65.(Δνp)single,T=23℃+105.806 93,0(Δpν)single(cm-1)≤23;P(MPa)=77.974 04.(Δpν)2 960,T=23℃+95.390 5,0(Δνp)2 960(cm-1)≤21;P(MPa)=126.956 39.(Δpν)2 863,T=23℃-110.648 09,0(Δpν)2 863(cm-1)≤13。正戊醇的C—H伸缩振动单峰拟合的波数随压力的变化关系为(sνingle/P)T=(14±1)cm-1,适合用来标定体系压力。在压力为1.75 GPa时,正戊醇的拉曼谱峰有明显跳跃,同时镜下观察到其液-固相转变。液-固相转变过程中的摩尔体积变化为ΔVm=1.84×10-6m3.mol-1。     

293～563 K下甲醇结构的研究

利用金刚石压腔和拉曼光谱,研究了甲醇从室温到563 K下的结构特征。结果表明：随着温度的升高,体系压力也在不断增大;ν_CH区伸缩振动和ν_OH区伸缩振动同时受到温度和压力的影响,但两种作用相反。由于压力效应大于温度效应,随温度压力的增大,ν_CH区伸缩振动的拉曼位移向高频方向移动,说明C—H键键能在增大;而O—H伸缩振动峰的相对面积随温度压力的增大而增大,说明对C—H键而言,O—H键总强度是增加的,由此推测在地质条件下,压力可能阻碍或延长了干酪根的降解生烃过程。     

硫酸铵水溶液的超额拉曼光谱研究

利用拉曼光谱与超额拉曼光谱研究室温下不同质量分数的(NH_4)_2SO_4水溶液中氢键网络结构的变化,以及离子缔合情况;研究2800~4000cm~(-1)处的O—H伸缩振动区间以及940~1020cm~(-1)处的SO_4~(2-)全对称伸缩振动区间的拉曼光谱,对拉曼数据进行分峰处理,并对超额拉曼光谱的正、负峰积分面积进行分析。结果表明:质量分数12.00%是溶液中氢键结构以及离子缔合情况发生较大变化的转折点;当质量分数大于12.00%后,溶液中DDA型和DAA型氢键结构增多,DDAA型、DA型氢键结构与自由OH型氢键结构减少,并且溶液中离子对的存在情况也发生了变化,NH_4~+与SO_4~(2-)形成了接触离子对。     

三例同构稀土/钨氧簇化合物二维红外相关光谱研究

多酸化合物(POMs)是一类重要的多金属氧簇,由过渡金属在其高氧化态(V~Ⅴ, Nb~Ⅴ, Ta~Ⅴ,Mo~Ⅵ,Mo~Ⅴ及W~Ⅵ)与氧桥联的簇阴离子组成。在前人研究基础(H_2en)_2{SiW_(11)O_(39)Sm(H_2O)_2}·(H_3O)·6H_2O之上,改变稀土盐,成功合成了与其同构的三例晶体(H_2en)_2{SiW_(11)O_(39)Ln(H_2O)_2}·(H_3O)·6H_2O[Ln=Ce(1), Pr(2), Nd(3)], X-射线单晶衍射实验测得四者属于三斜晶系,■空间群,晶胞参数一致,表明它们晶体结构相同; X-射线粉末衍射实验显示四者峰位相同,表明物相一致。此类同构的晶体,由于簇阴离子相同,仅取代的稀土离子不同,在许多表征方式上,显示出类似的现象,例如一维红外光谱吸收曲线相似,在1 039, 949, 889和787 cm~(-1)均出现了归属于Keggin簇阴离子骨架的振动吸收,在3 600～3 300和1 600～1 630 cm~(-1)附近均出现ν_(as)(O—H)及δ(O—H)的吸收峰,在3 277, 2 927和2 855 cm~(-1)内均出现了乙二胺配体N—H和C—H伸缩振动峰。但是磁微扰下的二维红外相关光谱,磁性粒子对磁场响应很敏感,热微扰下的二维红外相关光谱,易于捕捉氢键振动模式的细微变化。因此,二维红外光谱可以用于精细测定分子结构,并且此类同构钨氧簇合物的二维红外光谱对比分析还未见报道。磁微扰下的二维红外相关光谱,化合物1在468, 560和810 cm~(-1)出现响应峰,分别归属于ν_(as)(Ce—O),骨架ν(W—O),ν_(as)(W—O_b)。化合物2在450,464和475 cm~(-1)出现ν_(as)(Pr—O), 570和675 cm~(-1)处响应峰归属于骨架ν(W—O)。化合物3在452, 468和472 cm~(-1)处响应峰归属于ν_(as)(Nd—O), 518, 533, 545, 565和695 cm~(-1)响应峰为骨架ν(W—O)。化合物1, 2, 3归属于骨架ν(W—O)的响应峰数目增多,这是由于磁微扰下的二维红外光谱, Ce~(3+), Pr~(3+), Nd~(3+)价电子组态分别为4f~1, 4f~2, 4f~3,价电子数增加,磁性粒子Ln~(3+)对邻近W—O键影响变大。热微扰下的二维红外相关光谱,化合物1, 2, 3均在400 cm~(-1)左右出现了ν_(as)(Ln—O)响应峰, 810, 860和940 cm~(-1)左右均出现了ν_(as)(W—O_b)和ν_(as)(W—O_d)的响应峰,这是由于三个化合物的簇骨架相同,氢键相同。但是化合物1, 2, 3的ν_(as)(W—O)振动响应最强峰分别出现在810, 850和855 cm~(-1),这可能由于取代在簇骨架上的Ln离子极性不同,对邻近W—O键偶极矩产生不同影响。因此通过二维红外光谱,可以很好地对此类同构的稀土取代钨氧簇的异同点进行分析。     

甲醇的高压拉曼光谱研究

研究了甲醇在温度301K、压力169．2～713．8MPa下的拉曼特征。其中νCH区伸缩振动随压力增大，拉曼位移向高频方向移动，说明C-H键键能在增大；而νOH区伸缩振动随压力增大，拉曼位移则向低频方向移动，表明氢键对O-H基团的影响大于压力效应。另外，O-H伸缩振动峰的相对面积随压力的增大而减小，说明对C-H键而言，O-H键总强度是减弱的。     

常温和100~800 MPa压力下石膏的Raman光谱研究

 利用金刚石压腔装置测量了高压下石膏中S—O键的4种振动模式和结晶水中羟基伸缩振动Raman位移，研究结果表明：在常温（25 ℃）和100~800 MPa压力范围内，石膏中S—O键的Raman谱峰的位移随压力的增加而向高波数方向移动，结晶水中羟基的两个伸缩谱峰随着压力的增加而向低波数方向移动，同时得到了各个谱峰与压力之间的关系式，其中结晶水中羟基的两个伸缩谱峰的dν/dp值有较大不同，是由于结晶水中含有两个强度不同的氢键所致。     

高温高压下NaCl-CaCl2-H2O体系Raman光谱的定量研究

三元体系NaCl-CaCl₂-H₂O是一种重要的天然水-盐体系。然而,研究人员在过去只研究了低温下该体系的相变,但在高温高压条件下拉曼位移和物理参数之间的定量关系却并没有被报道。利用利用热液金刚石压腔(HDAC)和石英压标,对高温高压下三元体系NaCl-CaCl₂-H₂O的拉曼光谱特征进行了系统的研究,并获得了水的O—H伸缩振动谱带的拉曼位移、溶质质量分数和压力之间的定量关系。其中盐的质量分数相等(NaCl与CaCl₂),分别为4.0 mass％,8.0 mass％和12.0 mass％。实验结果表明,当盐的质量分数和体系的压力保持不变时,O—H伸缩振动的标准拉曼位移差(Δν_(O—H))伴随着温度的升高而增大。当温度和压力恒定时,Δν_(O—H)随盐的质量分数的增加而增大。对于这个三元体系,其Δν_(O—H)与压力近似为线性关系,且不同盐度条件下的关系斜率相近。Δν_(O—H)与温度(T)、压力(P)、溶质质量分数(M)之间的定量关系为P＝-31.892Δν_(O—H)+10.131T+222.816M-3 183.567,其中该方程的有效PTM范围为200 MPa≤P≤1 700 MPa, 273 K≤T≤539 K 以及M≤12 mass%。该公式可以用来作为地质压力计,用于研究等盐度条件下在NaCl-CaCl₂-H₂O体系流体包裹体。该方法作为一种直观的地质探测技术,具有潜在的应用价值。     

一种新颖的稀土-2-羟基烟酸的配合物的结构和光谱性质研究

通过水热反应合成了一种新颖的稀土2-羟基烟酸的配合物{[LaL(HL)(H2O)3]1/3(SO4)2/3(H3O)2H2O}(H2L=2-hydroxynicotinic acid)。X-ray单晶衍射分析可知,2-羟基烟酸通过羧基O和羟基O原子桥连La离子,形成二维层状结构,层与层之间通过弱作用力拓展为三维结构。二维相关光谱分析表明N—H面外弯曲振动和C—H面外弯曲振动对磁微扰比较敏感,这可能是吡啶环上π电子云在磁微扰下变形引起C—H和N—H面外弯曲振动的响应,SO24-的ν4振动和羧基不对称伸缩振动对磁微扰也比较敏感;热微扰下N—H伸缩振动比较敏感。此外还对化合物进行了紫外和热重分析。     

α—多取代联苄化合物的构型异构对激光拉曼光谱的影响

用激光拉曼光谱研究了meso-和dl-2.3-二氰基-2.3-二(p-X取代苯基)丁二酸二乙酯(X=OCH_3,CH_3,H,Cl,NO_2)的性能。通过对这五对异构体拉曼光谱的分析和比较发现,meso-异构体的最大ν_(-c-H),ν_(c-o)和苯环的变形振动ν_(苯环变形)均大于相应的dl-异构体,并结合这些异构体的X-射线晶体结构分析结果对产生实验现象进行了讨论。     

常温0.1～2GPa压力下文石的拉曼光谱研究

利用碳化硅压腔结合拉曼光谱分析技术,研究了常温0.1～2GPa压力下文石的拉曼光谱特征,并得出文石拉曼位移与压力之间的关系:ν153(cm-1)=0.0035p(MPa)+154.0,ν206=0.0060p+206.3,ν704=0.0021p+704.2,ν1085=0.0035p+1085.3。在实验的压力范围内,未观察到文石的相变。另外,与其他碳酸盐矿物(菱镁矿、白云石)类似,0～2GPa压力下文石的对称伸缩振动拉曼位移随压力变化的dν1025/dp值大于超高压条件下的dν1025/dp值,表明碳酸盐矿物[CO3]基团中C—O键的可压缩性和压力有关,其可压缩性在0.1～2GPa时较大,压力升高可压缩性降低。     

异多核金属三键(W≡C)有机化合物的红外和拉曼光谱研究

五种 (Ⅰ ,Ⅱ ,Ⅲ ,Ⅳ ,Ⅴ )异多核金属钨三键W≡C金属有机化合物的红外和拉曼光谱研究表明 ,由于N和P原子为强的σ 给予体和弱的π 接受体 ,在金属原子上分别引入含N或P的功能基团 (TMEDA或DPPE)将降低金属三键 (W≡C)的键强度 ,W≡C伸缩振动νW≡C 波数下降。化合物Ⅲ的压力调制红外和拉曼光谱显示 ,在 2 0kbar压力附近存在一压力诱导相变。低压相区高的压力灵敏度dv/dp(0 75cm-1·kbar-1)和高压相区很低的压力灵敏度 (0 0 8cm-1·kbar-1)指出 ,对W≡C键存在两种压力效应 ,一种是正常的 ,W≡C键强度随压力增加而增强 ,伸缩振动 νW≡C 波数增加 ;另一种是随着压力增加 ,从W到COπ 轨道反馈增加 ,导致W≡C键强度减弱 ,伸缩振动νW≡C 波数下降。     

2-(4-氟代苯甲酰基)苯甲酸一铕配合物的合成、结构表征及荧光性能的研究

以硝酸铕、2-(4-氟代苯甲酰基)苯甲酸(HL),1,10-菲咯啉(Phen)和三苯基氧膦(TPP0)合成了EuL3(H2O)6,EuL3 Phen(H2O)4和EuL3(TPPO)(H2O)5三种固态配合物.用元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱对配合物进行了组分确定和结构表征.IR表明,2-(4-氟代苯甲酰基)苯甲酸与Eu3+形成配合物后,位于1 692 cm-1处羧基的νc=0,峰消失,2 500～3 200cm-1处羧基的νo-H峰也消失,出现了羧酸盐特有的反对称伸缩振动吸收峰(va(CO2-))和对称伸缩振动吸收峰(νs(CO2-)),且△ν(νas(CO2-)-νs(C(O2-))与钠盐的△ν相近,说明羧酸根与Eu3+以对称双齿桥式配位.在HNMR中,形成配合物后第一配体苯环上的质子峰变为宽峰且移向高场,Phen和TPPO中质子化学位移移向低场.室温下测定了配合物的荧光激发光谱和发射光谱,激发光谱表明配合物EuL3(H2O)6,EuL3 Phen (H2O)4和EuL3(TPPO)(H2O)5的最佳激发波长分别为353.0,355.0和357.0 nm;发射光谱均显示Eu3+离子的特征发射光谱,且表明Phen对Eu3+离子的荧光发射有明显增强作用.     

腺嘌呤-水分子团簇的理论研究

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(d , p)基组水平上对C5H5N5·(H2O)m (m=1~3)进行了优化与振动频率计算,得到了团簇的六种稳定结构. 应用AIM程序计算了三种最稳定结构的氢键临界点的拓扑参数,结果表明,O—H…N氢键的形成使得O—H之间电子密度减小,伸缩振动频率减小,产生了红移;N—H…O氢键的形成使得N—H之间的电子密度减小,键的强度变弱,伸缩振动频率变小,发生了红移. 利用veda4软件对团簇C5H5N5·(H2O)m (m=0~3)的红外光谱的振动频率进行模式指认,并对部分振动频率进行了比较.     

常温高压下水的拉曼谱峰标定压力的研究

 利用金刚石压腔测定了26 ℃高压下水的O—H伸缩振动拉曼谱峰的变化,并对其进行分峰处理,初步确定了水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的峰位置与体系压力的关系,且论证了利用水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的变化标定金刚石压腔压力的优点以及应用上的局限性。实验结果表明：26 ℃时,在实验的压力范围内,由水的拉曼谱峰拟合得到的ν_{3 244}峰位置随着体系压力的增加呈线性减小。其关系式为p (MPa)=32.9(ν_p)_{3 244}+200.7（3 215 cm^-1< ν_{3 244}<3 244 cm^-1）。     

(H_2dap)_6H[V_(12)B_(16)O_(54)(OH)_4]·12H_2O(dap=1,2-diaminopropane)的水热合成、结构及谱学研究

采用水热合成法合成了一种结构新颖的多硼钒氧簇化合物(H2dap)6H[V12B16O54(OH)4]·12H2O(dap=1,2-diaminopropane),对化合物1进行了单晶X射线衍射,结果表明化合物1属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数a=19.027(4),b=16.142(3),c=26.679(5),α=90°,β=101.06(3)°,γ=90°,V=8 042(3)nm3,Z=4,Dc=1.962g·cm-3,μ=1.456mm-1,F(000)=4 776,7 635个可观察独立衍射点射点[I2σ(I)],最后结构精修到偏离因子R1=0.0626,wR2=0.192 7,S=1.003。该化合物的结构主要由V12B16簇单元和作为抗衡离子的1,2-丙二胺组成,且簇单元之间通过强氢键N—H…O和弱氢键C—H…O的作用连接成了二维的层状结构,层与层之间也是通过氢键的作用连接成了三维的超分子结构。此外,对化合物1进行了红外光谱、磁微扰下的二维红外相关光谱、热微扰下的二维红外相关光谱以及紫外-可见固体漫反射光谱分析的表征,探讨了化合物1的结构与谱学性质的关系。红外光谱表明νas(V—Oμ)反对称伸缩振动吸收峰和νs(V—Oμ)对称伸缩振动吸收峰分别出现在775和683cm-1,而BO3中的ν(B—O)键的振动吸收峰以及BO4四面体中的δ(B—O)的振动吸收峰分别出现在1 350和1 050cm-1,磁微扰的二维红外相关光谱表明B—O和V—O—V的伸缩振动对于磁场的变化具有敏感的响应峰,热微扰的二维红外相关光谱表明B—OH,B—O和V—O—V的伸缩振动时热微扰具有敏感的响应峰。     

高压下L-丝氨酸的拉曼光谱研究

压力可以引起蛋白折叠与变性。作为蛋白质的基本构成单位,氨基酸在高压下的变化近来年备受关注。在常见的20种氨基酸中,学者们利用高压拉曼技术已研究了多种氨基酸在高压下的变化,研究的最高压力达到30 GPa。为了探究L-丝氨酸(C₃H₇NO₃)在极高压力下的结构变化情况,采用原位高压拉曼技术在常温下对L-丝氨酸晶体进行研究,最高压力达到22.6 GPa。研究发现,当压力达到2.7 GPa时,在102 cm-1处出现新峰,在1 123 cm-1(NH₃反对称摇摆振动)处的特征峰出现劈裂;当压力达到5.4 GPa时,L-丝氨酸晶体在574 cm-1处出现新峰,同时原来164 cm-1处峰消失;当压力达到6.0 GPa时,位于226,456,770和2 968 cm-1(CH₂伸缩振动)等处出现新峰,877 cm-1处的CC伸缩振动峰发生劈裂,产生894 cm-1新峰;当压力达到7.9 GPa时,在145,151和2 946 cm-1等出现新峰,同时原在CO₂摇摆振动峰的肩峰531 cm-1消失;当压力达到11.0 GPa时,位于249 cm-1处的振动峰开始劈叉,在241 cm-1处形成新峰,位于2 956 cm-1(CH₂伸缩振动)同时原位于391和431 cm-1处的峰消失;当压力达到17.5 GPa时,在200 cm-1处出现新峰。通过进一步分析L-丝氨酸的拉曼波数随压力的变化,发现很多拉曼峰在1.37,2.2,5.3,7.46和11.0 GPa以及15.5 GPa等压力点处都出现了拐点。其结果表明：L-丝氨酸在0.1～22.6 GPa之间共发生7处结构相变,分别位于压力区间0.1~1.37,2.2~2.7,5.3,6.0,7.46~7.9,10.1~11.0和15.5~17.5 GPa之间。而且,在6.0 GPa新的相变点在之前文献中未论述过。由于L-丝氨酸晶体在6.0 GPa时CC伸缩振动峰发生劈裂,这现象可能是由于压力引起L-丝氨酸晶体分子发生重排导致的,同时L-丝氨酸晶体分子重排导致氢键发生重排,使得L-丝氨酸晶体出现新的CH₂伸缩振动峰。L-丝氨酸晶体在10.1~11.0 GPa之间的拉曼光谱变化主要集中在低波数段,该波数段的拉曼振动模式主要与晶体晶格振动等低能量振动有关。同时在高波数段出现新的CH₂峰,由此可推测在10.1~11.0 GPa之间,L-丝氨酸晶体的晶格振动发生变化,产生了新的氢键,从而导致了L-丝氨酸晶体结构的改变。L-丝氨酸晶体在15.5~17.5 GPa之间,由于没有发现直接证据证明其发生结构相变,只是在拉曼波数随压力变化中,发现其在17.5 GPa时出现拐点,因此推测L-丝氨酸晶体在15.5~17.5 GPa之间可能发生结构相变。     

1,1,3,3-四甲基脲—溶剂氢键复合物的理论研究

采用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上对水、苯胺、氯仿与1,1,3,3-四甲基脲分子形成的1:1气相氢键复合物进行计算研究.结果表明,三种物质与1,1,3,3-四甲基脲形成的复合物存在氢键,表现为羰基氧原子的孤对电子与H—X(X=O,N,C)反键轨道的相互作用.氢键的形成使C=O和H—X的伸缩振动频率红移.在标准压力和298.15 K下,氢键复合物的形成是一个放热的非自发过程.     

高压下正己醇的拉曼光谱研究

利用碳化硅压腔在25 ℃和163.4～793.4 MPa条件下对正己醇进行了拉曼光谱研究。发现在163.4～767.6 MPa压力下正己醇性质稳定,没有相变发生。在此压力条件下,CH对称伸缩振动和反对称伸缩振动的波峰都随着压力的增大而向高波数偏移,拉曼位移与压力的关系分别为ν_{2 876}=0.009 1P+2 875.1和ν_{2 931}=0.005 7P+2 930.5。到793.4 MPa压力条件下出现了结冰现象。在前人资料的基础上,对甲醇、乙醇和正己醇等醇类的高压性质进行了对比,发现CH对称伸缩振动的波峰偏移与压力的关系不受CC键的影响,即与碳原子数无关。     

24 ℃和0.1～900 MPa压力下乙醇的拉曼光谱研究

在24 ℃和0.1～900 MPa压力下测量了含50%水的乙醇溶液和纯乙醇的激光拉曼光谱。研究结果表明,纯乙醇和50%乙醇溶液中的C—H基团振动波数均随压力的增大而增大,它们的各振动峰与压力的关系分别为： 纯乙醇： ν₁=2 881.890+0.001 27 P+6.213×10-6 P2;ν₂=2 928.707+0.004 38 P+4.772×10-6 P2;ν₃=2 973.457+0.008 89 P+3.245×10-6 P2;50%乙醇溶液： ν₁ =2 885.616+0.010 8 P-2.699×10-6 P2;ν₂ =2 932.734+0.013 7 P-3.346×10-6 P2;ν₃ =2 978.115+0.016 5 P-4.914×10-6 P2。另外,还观察到在低于550 MPa压力范围,50%乙醇溶液中的氢键强度随压力的增大而明显增加,550 MPa以上压力时不再随压力而发生变化。