变温过程中二甲基亚砜与水之间氢键行为的拉曼光谱研究

测量了在降温过程中体积比为1∶1的二甲基亚砜(DMSO)水溶液的拉曼光谱,并对DMSO水溶液的拉曼光谱进行了归属。对实验数据进行分析发现: 在降温过程中DMSO分子与水分子的分子间氢键、DMSO分子与DMSO分子和水分子与水分子间氢键的作用行为引起了DMSO的SO双键和水分子的O—H键的拉曼谱带的变化。进一步分析表明：在27～-30 ℃降温过程DMSO与水之间氢键加强,-30～-60 ℃降温过程水与水之间氢键代替DMSO与水之间的氢键。这为丰富水溶液的氢键理论提供了实验依据。     

常见氯盐溶液中阳离子对水分子氢键影响的拉曼光谱研究

为了全面认识地质流体中常见阳离子对水的结构的影响, 在室温下通过对NaCl—H₂O,CaCl₂—H₂O,MgCl₂—H₂O,CuCl₂—H₂O,ZnCl₂—H₂O和FeCl₃—H₂O体系中水的O—H伸缩振动拉曼谱3 400 cm-1左右的最大峰频率的移动和低于3 433 cm-1强肩峰强弱的系统研究,考察了常见阳离子的离子电荷、离子半径、离子所属族以及络合效应等因素对水的O—H伸缩振动拉曼光谱的影响。并首次通过络合物的生成和阳离子破坏效应的共同作用来讨论相同浓度的不同种类氯盐溶液中阳离子对水氢键的影响,得到结论,对水的氢键的破坏作用：CaCl₂＞MgCl₂＞FeCl₃＞NaCl＞ZnCl2＞CuCl₂。     

压强对冰Ⅶ相结构影响的拉曼光谱研究

测量了室温下2.5～23GPa压强下冰Ⅶ相的拉曼光谱。测量结果表明:随压强增加,冰的氧原子间距离dO—O减小,使氢键长度变短,导致O—H化学键键长增加,力常数减小,拉曼光谱发生红移。质子(氢核)取向有序性随压强先增加而后减小致使拉曼光谱强度先增加而后减小;拉曼光谱线宽先减小而后增加,当压强约为13GPa时呈现最小值。     

二甲基亚砜水溶液表面张力及粘度与氢键的拉曼光谱研究

利用ZL-10型全自动界面张力仪(柏金环法)和NDJ-5S型数显粘度计测量体积分数为5%～100%的二甲基亚砜(DMSO)水溶液及超纯水,得到表面张力和粘度的变化规律。用拉曼光谱仪测量不同浓度DMSO水溶液的拉曼光谱,得到体系中含氢键作用的拉曼频移变化规律。实验结果表明,DMSO水溶液的表面张力随浓度的变化受DMSO水溶液中氢键作用的影响,且与氢键强度成反相关。DMSO与水的氢键作用对粘度的影响较表面张力更为复杂,粘度随浓度的变化呈二次函数的反常现象,影响因素包含氢键强度,氢键网络结构和空间方向性多个方面。该研究探索一种利用拉曼光谱研究水溶液微观结构与宏观物理性质关系的实验方法。     

基于拉曼光谱的瓶装饮用水水质分析

康师傅矿物质水、乐百氏矿泉水、农夫山泉饮用天然水、娃哈哈天然矿物质水等四个品牌的瓶装饮用水的拉曼光谱分析表明,饮用水中矿物质含量影响拉曼光谱的强度,其矿物质含量越丰富,拉曼光谱线谱峰相对强度越小。     

绿松石的激光拉曼光谱研究

对湖北、安徽地区绿松石进行了激光拉曼光谱测试分析。结果表明,绿松石中H₂O,OH-及PO3-₄的基团振动是导致其激光拉曼光谱形成的主要原因。3 510～3 440 cm-1的谱峰是由ν(OH)伸缩振动所致,其中ν(OH)振动导致的强拉曼特征谱峰在3 470 cm-1附近,ν(H₂O)伸缩振动致拉曼谱峰位于3 290～3 070 cm-1附近的较为宽缓的弱谱峰处;由ν₃(PO₄)伸缩振动致强拉曼特征谱峰在1 200～1 030 cm-1之间,其中ν₃(PO₄)振动导致的强拉曼特征谱峰在1 039 cm-1附近,ν₄(PO₄)弯曲振动位于650～540 cm-1范围,ν₂(PO₄)的弯曲振动谱峰位于500～410 cm-1处;不同产地、不同结晶类型的绿松石表现出的拉曼谱峰特征基本一致。     

低温下冰的拉曼光谱研究

采用变温装置,在-30℃至-190℃温度范围内我们对冰行进了原位低温拉曼光谱测量.并利用光谱分析软件对冰的拉曼光谱带行进了分析,得到O-H键振动的三个拉曼峰随温度的变化规律.应用氢键理论对实验结果进行了分析,结果表明O-H键的ν3(E g)反对称伸缩振动和ν1(B 1g)不同向对称伸缩振动受氢键影响较大,并且ν3(E g)的拉曼峰位与温度成很好的线性关系有潜在的应用价值.     

ZYA系统的拉曼光谱

测试了６０Ｗｔ％ＺｒＯ２（２．２５ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）－４０Ｗｔ％ａ－Ａｌ２Ｏ３（ＺＹＡ）粉末样品受机械压力前后的拉曼光谱，并由此说明了四方相ＺｒＯ２陶瓷基质的相变增韧机制。     

一水柠檬酸单晶的激光拉曼光谱

本文报道了一水柠檬酸在不同几何上的拉曼光谱。从一些谱峰的位移,各向异性及退偏振可以判断,晶体分子存在较中的氢键。由Ｃ－Ｃ,Ｃ－Ｏ,Ｃ＝Ｏ谱线的频移等实验结果可以判断,由于氢键的影响。分子间的耦合及从多ＣＯＯ＾－基团的电荷离域作用,使Ｃ－Ｃ,Ｃ－Ｏ单键带有部分双键的特性,而Ｃ＝Ｏ则带有部分单键的特点。     

三种二元水溶液体系中氢键对拉曼线宽的影响

采用显微共聚焦拉曼光谱对三种二元水溶液(乙腈/水、二甲基亚砜(DMSO)/水和丙酮/水)进行测量,得到含有氢键作用的水溶液体系拉曼频移和线宽随浓度的变化规律。应用混合模型和相互作用体系的线宽经验公式对实验结果进行了分析。结果表明,含有氢键作用的水溶液体系中,氢键作用越强线宽越大,并且线宽随单位浓度变化率大;同种氢键体系中,线宽不仅受浓度浮动的影响,氢键作用也是一个重要的影响因素,定量分析证明线宽与浓度、氢键作用关系很好地符合Ojha等提出的线宽公式。     

拉曼和全反射红外光谱法对四氢呋喃-水体系分子间氢键的研究

利用拉曼和全反射红外光谱法研究了四氢呋喃-水体系分子间氢键随着水含量增加的变化。对于单一四氢呋喃组分,分子间氢键存在于C—H键与C—O键之间;随着水含量的增加,四氢呋喃分子间氢键逐渐被四氢呋喃-水分子间氢键取代,C—O键的红外高频位移证明了这一过程。当水含量达到4.6%(体积分数)左右时,C—C—C—C环呼吸振动峰随水含量变化曲线出现转折点,该点组分中四氢呋喃和水的含量与共沸物基本一致,由此可见少量水对四氢呋喃物理性能的影响主要基于两者之间氢键作用方式的变化。     

基于新型超低频拉曼光谱的液态水分子高温研究

液态水是地球上大多数生化过程的化学支柱,对生物的新陈代谢是必不可少的。因此,它是一个跨科学领域的关键课题。水的理化特性被认为是氢键衍生结构的结果。然而,目前还很难在实验上定量地将水分子的理化特性与氢键结构联系起来形成完整的液态水分子结构理论。拉曼光谱因其快速、无损等优点成为表征液态水分子结构及其变化规律的主要手段。目前,水分子的拉曼光谱主要研究的是其高频振动模。然而,液态水较宽的低频拉曼模是氢键及其局部结构效应的结果,包含高频峰无法表征的特征信息,而超低频拉曼特征峰仍能在高温下揭示水分子（超）结构的许多关键细节。因此,在实验上实现对水分子的新型高温超低频拉曼光谱（5～200 cm-1频率区域）,探测得到理论预测的全部四种平动特征模,包括弯曲模（51.7 cm-1）、扭转模（81.4 cm-1）、对称（154.0 cm-1）和不对称拉伸模（188.6 cm-1）,并在225.2 cm-1处额外发现了平动-旋转耦合特征模。所有特征模都被精确指认。高温超低频拉曼光谱实验发现,首先在特征峰频率上,由于高温下氢键断裂导致水分子间的平均结构关联长度（SLG）迅速缩短,当温度从0 ℃升高到400 ℃,所有四种超低频特征模的频率都随温度升高而大幅蓝移。其次在特征峰强度上,拉伸模的强度在100和200 ℃间出现明显降低。而弯曲模的强度随着拉伸模频率从高频率到低频率依次升高,这是理论研究从未涉及的。最后在斯托克斯/反斯托克斯比值（R_S/AS）上,温度在150～170 ℃时（压强约为2 kbar）,R_S/AS迅速从1.1增加到1.3;当温度高于170 ℃时,R_S/AS随温度线性变化。综上所述,通过对水分子各共振模的频率蓝移、强度变化,以及斯托克斯/反斯托克斯比值等特征进行细致研究,得到温度对水分子结构,尤其是氢键衍生特性的影响。该新型高温超低频拉曼光谱方法,填补了部分理论空白,为深入全面地理解水分子结构提供了重要的实验依据。     

利用拉曼光谱分析冰Ih相的表面薄层的氢键结构

水是生活中一种最基本且最重要的物质,由于它的一些奇特性质和反常物性,得到了广泛的研究,而拉曼光谱是研究水分子结构的一种非常合适的方法,它通过获得分子的振动和转动信息来理解分子结构和分子间的相互作用。在常压下测量了-20～-190 ℃温度范围内冰Ih相的表面薄层的拉曼光谱,实验结果发现随温度降低,冰Ih相的O∶H范德瓦尔斯键向高波数方向移动,而O-H极性共价键向低波数方向移动;且拉曼频移与温度呈线性关系,通过对不同振动模式的斜率进行比较,判断其键长的伸缩变化关系,从而证明了冰Ih相密度随温度的减小而增大,采用氢键理论(结构)给予了解释。同时,发现在-150 ℃时,O-H键反对称伸缩振动模式和O∶H键振动模式的拉曼峰强发生了突变,这表明冰Ih相发生了相变--冰Ⅺ相(冰Ih的质子有序相)。     

拉曼光谱方法研究疏水作用对四甲基脲氢键形成的影响

测得了四甲基脲(TMU)与水,甲醇和乙醇及N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与水二元体系的拉曼光谱,分析二元溶液混合体系中羰基伸缩振动的频移随体积比变化的规律,从光谱的变化中可以得出羰基频移经历两个阶段： 首先,羰基伸缩振动随体系中氢键受体体积比的增加向低波数方向移动;其次,当二元混合体系中体积比超过一个临界值后,羰基伸缩振动振动频率不变,变化的仅仅是相对强度。通过分析临界体积比可以得出TMU与水相互作用中水是以较大缔合分子形式存在;而TMU与甲醇、乙醇,DMF与水相互作用中是以单分子或小的缔合分子形式存在的。     

Tb掺杂的硅铝酸盐的拉曼光谱及其荧光光谱研究

采用高温固相法制备不同浓度Tb元素掺杂的硅铝酸盐荧光材料。当烧结温度为1 350 ℃时其荧光强度达到最大值。通过X射线衍射图谱可知体系中基质材料为CaAl₂Si₂O₈,Tb元素以Ca₂Tb₈(SiO₄)₆O₂相存在。通过拉曼光谱分析可知,870 cm-1处振动峰与Ca₂Tb₈(SiO₄)₆O₂中Tb与硅氧四面体的伸缩振动相关;Tb原子与硅氧四面体之间的弯曲振动产生408 cm-1振动峰。随着Tb掺杂量的增加,拉曼振动峰强度,荧光分光光度计测得的荧光光谱以及拉曼光谱仪测得的光致发光光谱的峰强均呈现先增后减的变化规律。该体系中Tb元素与硅氧四面体匹配数量逐渐增加,当Tb掺杂量超过一定极限值时,体系内发生浓度猝灭,导致荧光性能下降。采用325 nm激光作为激发光源,用拉曼光谱仪的光致发光测量模式产生的峰形与传统荧光分光光度计的光谱曲线一致,但其光谱分辨率明显高于传统荧光分光光度计获得的光谱,有助于对细微能级跃迁现象加以区分。     

一个灵活的水结构：来自拉曼光谱的证据

有关水结构的认识仍有较大争议,焦点主要在于氢键结构类型的划分及各类型比重的确定。为进一步探讨水的结构,分析了不同温度、H↔D同位素取代和氯离子浓度条件下H₂O/D₂O的拉曼光谱特征。随温度由253 K逐渐升至753 K,纯水的OH伸缩振动带带宽显著下降,主峰明显蓝移,肩峰对主峰的相对强度不断变化,表明水中存在多种氢键结构。结合高斯去卷积方法,将这些光谱特征归因于水中并存的五种主要的氢键结构：两种四面体,单供体、单氢键和自由水。四面体氢键构型是水的弯曲振动、平动+弯曲和频振动及分子间振动耦合产生的结构基础。根据四面体度数据,水结构具有较强的灵活性,即水中相当比重的氢键结构以非四面体形态存在。升温导致水中的四面体度显著下降,促进四面体构型向单供体、单氢键和自由水转变。同位素取代降低OH/OD伸缩带低频肩峰对主峰的相对强度,却增加高频肩峰对主峰的相对强度,尤其在513 K以上的高温下,V_H2O/V_D2O=1/4或4/1水的OH或OD伸缩带上的高频肩峰将转变为主峰。这些特征有力的支持了水的多结构体模式：同位素取代导致水中的氢键结构形态发生转变,由于O—D…O↔O—H…O氢键的转换,原始O—D…O（O—H…O）四面体或非四面体氢键比率下降。同位素取代强化自由水模式甚至在高温下促其转变为主峰,也进一步证明了水中氢键结构随温度升高而转化的事实。多结构下的多峰模式可有效解释H₂O/D₂O—NaCl溶液在不同温度下的OD/OH伸缩带特征。NaCl加入,433 K以下显著减少水中的四面体氢键构型,将之转变为单供体和单氢键水;而513 K以上轻微地促进水结构。基于宽广条件范围内的拉曼光谱特征给出的水结构细节的划分方案为含水地质流体的拉曼光谱学和结构性质探讨提供了理论依据。     

三氧化二镓的高压拉曼光谱研究

β-Ga2O3是一种宽禁带半导体材料(Eg=4.8 eV).研究β-Ga2O3在高压(高应力)条件下的相稳定性和晶格动力学特性对其材料应用具有重要的参考价值.目前关于Ga2O3在高压下的晶格动力学特性研究较少,且Ga2O3的β→α的高压相变压力仍然具有争议.本工作采用基于金刚石压砧(DAC)的高压拉曼光谱技术研究了Ga...     

Nd_2O_3纳米粉的拉曼光谱研究

测量了 Nd2 O3纳米粉的拉曼谱 ,发现随着颗粒尺寸的减小 ,其拉曼谱峰发生红移 ,同时谱峰发生不对称变宽 ,并用量子尺寸效应对这种现象进行了解释