用于电化学界面研究的共焦显微拉曼光谱技术(英文)

系统地介绍了将共焦显微拉曼光谱系统用于电化学界面研究的方法 ,包括铂电极的粗糙和电化学拉曼电解池的设计 .进行了铂上氢、氧和氯共吸附的拉曼光谱研究 .通过对甲醇氧化过程的现场跟踪 ,提出检测界面区溶液浓度变化和计算溶液 pH值的方法 .实验表明拉曼光谱技术可作为研究实际应用体系的重要工具 .     

抗坏血酸还原法制备金纳米花的机理

研究了以抗坏血酸和氯金酸为生长溶液制备金纳米花的反应机理. 结果表明, 通过改变生长溶液中抗坏血酸浓度可以调节小尺寸的初级金粒子在种子表面的聚集方式及金纳米花的熟化速度, 从而影响金纳米花的形貌和光学性质. 协同改变抗坏血酸浓度和pH值, 可实现对金纳米花形貌及光学性质的有效调控. 表面增强拉曼散射(SERS)性能评价结果表明, 抗坏血酸还原法制备的金纳米花表面较清洁, 对罗丹明6G有较好的拉曼增强效果.     

拉曼光谱法定量分析焦磷酸根离子的含量

应用拉曼光谱技术研究了焦磷酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾、乙二胺四乙酸钠等十余种可溶性盐水溶液以及它们的混合物溶液的拉曼光谱特征,考察了共存组分对焦磷酸根拉曼光谱特征峰的影响;建立了基于拉曼光谱技术定量分析溶液中焦磷酸根离子含量的方法。结果表明,以硝酸钾为内标物,保持被测溶液pH 11,焦磷酸根离子拉曼光谱特征峰强度与硝酸根离子拉曼光谱特征峰强度之比值对焦磷酸根浓度呈良好的线性关系,所得线性回归方程为y=1.2110x+0.1515,相关系数R2=0.9996;已经研究过的十余种可溶性盐共存物几乎不干扰焦磷酸根离子的定量分析。     

溶液浓度对拉曼光谱线宽和频移影响的实验研究

将液芯光纤技术用于傅里叶变换拉曼光谱测量中,提高拉曼光谱强度10²～10⁴倍.应用该技术,在实验上研究了溶液浓度变化对β-carotene,rhodamine在CS²中的CC键π-π^*跃迁拉曼线频移和线宽的影响.实验结果表明,随着浓度降低(1×10^-7～1×10^-12mol/L),拉曼光谱线峰值发生红移,线宽变窄.     

拉曼光谱研究CaCl2和MgCl2对水结构的影响

测试了CaCl2、MgCl2溶液(浓度小于1.0 mol•L-1)的OH伸缩振动区域的拉曼光谱.对所得到的拉曼光谱进行了计算机去卷积处理,并由此计算了不同溶液中水的四面体结构的百分数.研究表明,CaCl2、MgCl2对水中四面体结构有破坏作用，且CaCl2的破坏作用比MgCl2大.与17O核磁共振结果对比与分析,认为CaCl2、MgCl2虽然破坏水中的四面体结构,但通过促进含氢键数少的水分子形成氢键,故从总体上促进水的缔合结构.     

密度泛函理论及光谱对CuCl2溶液中微团簇的研究

利用密度泛函理论和拉曼光谱对氯化铜溶液第一溶剂化层中的微团簇进行了研究。采用B3LYP方法对溶液中可能存在的团簇构型进行优化,从动力学和热力学方面分析得出溶液中团簇结构信息。理论拉曼光谱在100~500 cm~(-1)主要为Cu—O的伸缩振动峰,3400~4000 cm~(-1)范围内为O—H的对称和不对称伸缩振动。实验光谱在200~340 cm~(-1)出现明显新峰,位于2500~4000 cm-1的O—H伸缩振动峰随着溶液浓度的增加,峰的强度逐渐减小,峰形有明显变化。实验光谱和理论光谱验证和比对,表明溶液的实验光谱中产生的新峰为Cu—O振动,CuCl_2水溶液中产生短程离子相互作用及溶剂化现象,且随着溶液浓度的增加,溶剂化数目减小。     

一种新型无粘结剂电极的制备及电吸附脱盐性能研究

以椴木为前驱体、二氧化碳为活化剂,制备出具有一定强度、无需粘结剂的电极材料,同时可用作集流体。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱和孔径分析等对材料的形貌和孔结构进行了分析,并使用电吸附脱盐装置测试了其电吸附脱盐性能。结果表明,该材料有大量的微孔结构,比表面积为1440m2/g,其电吸附脱盐能力随着溶液浓度的提高而升高,在溶液浓度为200、500、1000和2000 mg/L时,吸附量分别为2. 02、3. 76、6. 21和12. 42 mg/g。     

钠和钾离子对磷酸二氢根拉曼光谱的影响

磷酸二氢根(H₂PO^-₄)溶液在生物缓冲、分子识别、晶体生长等方面有着重要的研究价值。 本文以KH₂PO₄(KDP)和NaH₂PO₄(NaDP)溶液为研究对象,利用原位微区拉曼光谱研究钠离子和钾离子对H₂PO^-₄溶液团簇聚合及化学键振动的影响,讨论单价阳离子(K⁺,Na⁺)的差异、溶液浓度对H₂PO^-₄拉曼位移变化和成核诱导时间的影响。 结果表明,拉曼位移变化、成核诱导时间随阳离子溶液电负性的增加、浓度的降低而增大。 在拉曼光谱中观察到P(OH)₂和PO₂振动峰在成核过程中发生偏移,表明由氢键作用导致的团簇构型逐渐稳定,化学键逐渐增强,深化溶液结晶过程中对溶液结构和化学键的理解。     

电荷转移络合物对β-胡萝卜素共振拉曼散射截面的影响

利用Vaspec-2048-2紫外光谱仪和Renishaw InVia型共聚焦拉曼光谱仪,测量了极性溶剂1,2-二氯乙烷碘溶液中的β-胡萝卜素的紫外-可见吸收光谱和拉曼光谱.结果表明,生成络合物的β-胡萝卜素在460 nm处的紫外-可见吸收峰消失,并在1000 nm处出现β-胡萝卜素与碘形成络合物的吸收峰,致使514.5 nm激光激发时观察不到络合物中C-C(C—C,C=C)键的共振拉曼光谱.而溶液中没有形成络合物的β-胡萝卜素的C-C键拉曼散射截面减小.其机理为:β-胡萝卜素和碘溶液不稳定,β-胡萝卜素分子结构有序性减弱,导致相干弱阻尼C-C键振动减弱,使得其拉曼散射截面减小.     

利用X射线衍射和拉曼光谱法对KCl和NaCl混合溶液微观结构的研究

利用X射线衍射法和拉曼光谱法系统研究了25 ℃下, 0-26%质量分数浓度范围内KCl和NaCl混合溶液的结构。通过分析X射线衍射法所得的混合溶液的差值结构函数F(Q)以及差值对分布函数G(r)发现,混合溶液组分中的K⁺的水化层半径及其水化数均大于Na⁺,从而揭示出常温下NaCl在水中的溶解度大于KCl的原因。在拉曼光谱的研究中,观察到溶液中水分子的四面体氢键受破坏程度随KCl浓度的增加和NaCl浓度的减少,先增大后减小,并结合X射线衍射法的结果,推断混合溶液中Na⁺对水溶液中氢键结构的破坏程度比K⁺严重,且加入适量的K⁺会使Na⁺由结构缔造者转变为打破结构者,对水溶液结构的破坏增强。     

阿司匹林合成体系三组分的拉曼光谱测定及应用

阿司匹林合成过程中所采集的阿司匹林、水杨酸和乙酸酐的拉曼光谱存在交迭现象,很难从光谱数据中分离各组分含量。根据反应体系的组成和浓度配制样本溶液并采集拉曼光谱,运用多种方法对光谱进行预处理结合偏最小二乘法（PLS）对混合体系中阿司匹林、乙酸酐和水杨酸3组分浓度和光谱矩阵建立回归模型,对回归结果进行比较,根据交互验证均方根误差RMSECV,预测相关系数帮,预测均方根误差RMSEP。结果表明预处理方案可以有效降低基线漂移对预测精度的影响,根据Q值检验法和严检验法确定经矢量归一＋Savitzky-Golay五点二次平滑一阶卷积求导＋均值中心化对拉曼光谱预处理,PLS主成分选4,交互验证选用“逐一法”可时阿司匹林反应体系3组分进行同时测定,此训练集为阿司匹林合成体系的拉曼光谱在线监测提供了良好的数据支持。     

Fe3+对MBR减缓膜污染的研究进展

膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)作为一种高效的污水处理及回用工艺,比传统的活性污泥法具有更多优势。然而,膜污染问题是限制其广泛应用的关键性问题。众多研究者已证实Fe₃₊能有效的改善MBR中混合液的可滤性及减缓膜污染。本文简述了MBR污泥混合液中主要污染物—胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPSs),并总结Fe₃ 在去除混合液中污染物、减缓膜污染方面的效能及其对污泥混合液的影响。最后,对Fe₃ 在减缓MBR膜污染的未来研究方向进行展望。     

Experimental Observables and Macroscopic Susceptibility/Microscopic Polarizability Tensors for Third and Fourth-Order Nonlinear Spectroscopy of Ordered Molecular System

There has been emerging needs for the quantitative polarization analysis for the Coherent Anti-stokes Raman Spectroscopy and Coherent Anti-stokes Hyper-raman Spectroscopy, as the experimental studies with coherent anti-stokes raman spectroscopy and coherent anti-stokes hyper-raman spectroscopy for the interface and membrane studies being growing. Recently we have demonstrated that orientational analysis of linear and nonlinear spectroscopy from the ordered molecular system, such as molecular interfaces and ˉlms, can be carried out with the formulation of the orientational function in simple functional forms. Applications of such formulation for the second order spectroscopy, namely, the Second Harmonic Generation and Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy, have helped to understand spectral and orientational details of the molecular interfaces and ˉlms. In order to employ this formulation for the higher order coherent nonlinear spectroscopy, the detailed expressions of the experimental observables and the macroscopic sus-ceptibility/microscopic polarizability tensors for the third and fourth-order nonlinear spectroscopy for the interface or ˉlm is presented with the rotational symmetry. General expressions for the typical third and fourth order spectroscopy, such as the Third Harmonic Generation, the degenerated coherent anti-stokes raman spectroscopy, the Fourth Harmonic Generation and the degenerated coherent anti-stokes hyper-raman spectroscopy, are presented for their future applications. The advantages and limitations of the third and fourth order spectroscopic techniques are also discussed.     

合成温度对全梯度正极材料LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的结构和电化学性能影响

通过控制结晶法和浓度梯度进料的方式制备了Ni、Co和Mn三元素组分含量呈全梯度分布的类球形Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15（OH）₂前驱体,与LiOH·H₂O均匀混合并焙烧后获得LiNi_0.7Co_0.15Mn_0.15O₂正极材料,系统研究了不同焙烧温度对材料Ni、Co和Mn三元素扩散情况、晶体结构及电化学性能的影响规律。通过能谱仪（EDXS）分析不同焙烧温度下材料颗粒中Ni、Co、Mn三元素的扩散程度。研究结果表明,在800℃下焙烧得到的正极材料梯度分布特征明显且电化学性能最佳,首次放电比容量为186.1 mAh·g^-1（2.8~4.3 V,0.2C）,2C大倍率充放电条件下循环200次后容量保持率为90.1%。这种材料兼具高比容量及良好的循环稳定性,可以用作下一代高能量密度锂离子电池正极材料。     

合成温度对全梯度正极材料LiNi0.7Co0.15O2的结构和电化学性能影响

通过控制结晶法和浓度梯度进料的方式制备了Ni、Co和Mn三元素组分含量呈全梯度分布的类球形Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15（OH）₂前驱体,与LiOH·H₂O均匀混合并焙烧后获得LiNi_0.7Co_0.15O₂正极材料,系统研究了不同焙烧温度对材料Ni、Co和Mn三元素扩散情况、晶体结构及电化学性能的影响规律。通过能谱仪（EDXS）分析不同焙烧温度下材料颗粒中Ni、Co、Mn三元素的扩散程度。研究结果表明,在800℃下焙烧得到的正极材料梯度分布特征明显且电化学性能最佳,首次放电比容量为186.1 mAh·g^-1（2.8~4.3 V,0.2C）,2C大倍率充放电条件下循环200次后容量保持率为90.1%。这种材料兼具高比容量及良好的循环稳定性,可以用作下一代高能量密度锂离子电池正极材料。     

离子液体/H_2O_2体系脱硫实验研究

选取四种不同种类离子液体(ILs),1-丁基-3-甲基咪唑溴化物([Bmim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF_4)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO_4)、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([Bmim]H_2PO_4)与30%H_2O_2溶液在温和条件下对两种高硫脱灰煤样(LS、QX)进行脱硫实验研究。用化学法测定脱硫前后煤样形态硫含量,并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及热重(TG)对脱硫前后的煤样进行表征。结果表明,离子液体的加入使H_2O_2氧化脱硫能力增强,煤中硫铁矿硫和有机硫化物硫被显著脱除;经ILs/H_2O_2体系作用后的煤样中小粒径的颗粒减少,颗粒间的缝隙增大,煤表面的凹坑明显,热重实验结果表明,ILs/H_2O_2体系作用后的煤样相对于原煤热失重增大,部分挥发性物质释放峰温提前。     

Surface acidity of the La2O3/Al2O3 system

Surface acidity of aluminium oxide containing 5 wt. % lanthanum oxide has been determined by IR spectroscopy. Strength of Lewis sites of the La₂O₃/Al₂O₃ system was lower than that of pure aluminium oxide. However, the presence of La₂O₃ in aluminium oxide increased the thermostability of these sites in the mixed system.     

拉曼光谱法在膜模拟体系结构研究中的应用

表面活性剂单分子层和双分子层以及磷脂泡囊是最广泛应用的膜模拟体系，本文总结了二十年来以拉曼光谱方法为手段在该研究领域内的研究结果，并着重评述了近十年来的研究进展。     

第一性原理对Sr2 /甲醇溶液微团簇结构的分析

利用光谱实验和第一性原理研究了SrCl2/甲醇溶液中离子的溶剂化微团簇现象。计算采用B3LYP中6-31G(d,p)基组和TPSSTPSS中LANL2DZ基组。通过对低浓度锶甲醇溶液中可能存在的团簇构型进行优化和热力学常数计算,获得了溶液中较稳定的微团簇构型及其构型随浓度变化相互转化的规律。     

3D-NiO/Bi7.47Ni0.53O11.73光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用混合溶剂热法在尿素的辅助下成功地制备了新型可见光复合催化剂NiO/Bi7.47Ni0.53O11.73(BiNiO).利用X射线多晶粉末衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征,并以甲基橙为目标降解物对其光催化性能进行研究.结果表明:样品是由自组装三维(3D)-Bi7.47Ni0.53O11.73微球和其表面薄层NiO纳米片组成,前驱物在300°C条件下煅烧2 h后所得样品BiNiO-300光催化效果最好,在可见光(波长大于420 nm)照射下,3 h内对甲基橙溶液的脱色率高达98%.