基于近红外光谱法的定量分析模型快速预测蕨菜中总黄酮的含量

采用近红外光谱法结合偏最小二乘法构建蕨菜中总黄酮含量的快速无损测定方法。取蕨菜样品140份,采用傅里叶变换近红外光谱仪采集4 000～11 500 cm^-1波段内近红外光谱,以一阶导数预处理原始光谱,设置主因子数为10,在6 100～7 500 cm^-1和5 400～6 000 cm^-1波段内建模。结果表明：校正集定量分析模型的校正均方根误差(RMSEC)为0.078,交叉验证决定系数(R²)为0.991 9;验证集定量分析模型的预测均方根误差(RMSEP)为0.125,R²为0.984 1,说明所建模型性能较优。分别以定量分析模型和紫外-可见(UV-Vis)分光光度法分析完全外部验证集样品,预测回收率(预测值和测定值比值的百分数)接近100%,说明所建模型的预测准确度较高,可用于蕨菜中总黄酮的快速、准确测定。     

基于近红外光谱法建立的模型预测维生素B6的含量

采用近红外光谱法结合偏最小二乘法（PLS）,分别建立了药物复合维生素B片和保健品B族维生素片中维生素B₆的定量分析模型。取药物复合维生素B片或保健品B族维生素片6～12片,研磨,以转速4 000 r·min^-1振荡1 min,将样品粉末分别装入3个样品杯中,采用积分球漫反射分析模块采集其近红外谱图,每个样品采集5次,得到15张近红外光谱图。以高效液相色谱法为参比方法,以不同类型维生素B片为建模的训练集样品,每个样品中,任取12张光谱图作为训练集样本,余下3张光谱图作为内部验证集样本,采用TQ Analyst 9.0软件中的PLS,用一阶导数光谱数据形式,选择3个波段(药物复合维生素B片4 700.46～5 125.86 cm^-1,5 444.60～5 708.26 cm^-1,5 754.69～6 159.52 cm^-1;保健品B族维生素B片4 133.67～5 512.28 cm^-1,5 944.17～6 495.08 cm^-1,8 ...     

四(对-辛酰氧基)苯基卟啉配合物的红外光声光谱

测试并研究了四(对-辛酰氧基)苯基卟啉及其Mn(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)配合物在3600～190cm^-1范围内的傅立叶变换红外光声光谱,对主要谱带进行了经验归属.结果表明:3318.0和968.0cm^-1处的吸收谱带分别是四(对-辛酰氧基)苯基卟啉N-H键的伸缩振动和面内弯曲振动,生成配合物后这些谱带消失.～243cm^-1处的吸收谱带是M-N键伸缩振动和卟啉环变形振动的复合振动,～320cm^-1处的吸收谱带是M-Cl键的伸缩振动,金属敏感带出现在1504,1350,1022,995,796和235cm^-1处.     

四(对-十八酰氧基)苯基卟啉及其过渡金属配合物的合成及红外光声光谱研究

合成了5,10,15,20-四(对-十八酰氧基)苯基卟啉及其Mn(Ⅲ),Fe(Ⅲ),Co(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)配合物,用元素分析和紫外-可见光谱等方法进行了表征.研究了这7种卟啉化合物在3600～190cm^-1范围内的傅里叶变换红外光声光谱,对主要谱带进行了经验归属.结果表明,3318.0及968.4cm^-1处的吸收谱带分别是四(对-十八酰氧基)苯基卟啉N-H键的伸缩振动和面内弯曲振动,生成配合物后这些谱带消失.243cm^-1附近的吸收谱带是M-N键伸缩振动和卟啉环变形振动的复合振动,321cm^-1附近的吸收谱带是M-Cl键的伸缩振动,金属敏感带出现在1350,1018,995,802,740,632和232cm^-1附近.     

氟磺酸氯分子振动光谱的从头算研究

采用从头算HF方法以6-31G^*基组研究了对ClOSO₂F分子的几何结构、振动谐性力场和红外光谱.理论力场由Pulay的标度量子力学方法进行标度,算得的振动频率与实验值比较,平均偏差为6.0cm^-1.根据振动频率的势能分布和从头算红外光谱强度值对此分子的振动基频进行了理论归属.     

超高分子量聚乙烯的红外光谱的特性研究

研究了超高分子量聚乙烯(M_w>1×10⁵)的红外光谱-温度特性.3条非晶谱带(1368、1352和1304cm^-1)的吸收强度均随温度升高而增大,但都比普通分子量聚乙烯增加的小,尤以高于140℃更甚.分子链中次甲基的近程构象序列分布随温度的变化不受分子量的影响,但旁式构象序列分布则随温度升高而增大.升温和降温过程的红外光谱均表明1352和1304cm^-1两谱带随结晶状态的变化比1368cm^-1更敏感.     

CO2势能面和振动激发态的理论研究

采用振动自洽场-组态相互作用(SCF-CI)方法通过实验振动光谱优化了CO₂分子的势能函数,由该势能函数计算得到的纯振动光谱数据与实验值相比,所有能级的误差均在4cm^-1以内,均方根偏差为1.50cm^-1,所预测的Π态振转光谱也与实验值很接近.     

化学计量学方法应用于近红外光谱法测定混合炸药中TNT含量

为构建样品中的被测组分(TNT)的含量与其红外光谱之间的数学模型,从生产线上采集以及按相同方法制备了共计155个样品并采集了它们的红外光谱,根据计算所得光谱残留F值判别并剔除异常光谱。随机选取63个样品的光谱作为校正集,其余92个样品的光谱作为验证集。另外采用常规的溶剂提取-红外光谱法测定了这些样品中TNT的含量作为建模参考值。在最优模型波段(cm-1)为:9 114.1～8 331.2,7 671.6～7 189.5,6 514.5～5 666,5 102.8～4 929.3,4 744.14～4 728.71的条件下,根据校正集的光谱数据,用偏最小二乘法建立数字模型。通过交叉检验均方根误差,RMSECV-维数曲线的理想程度以及光谱主成分分析结果选取了最优模型。采用χ2检验法,以及根据预测标准差和Bias值,结合验证集样品的光谱和数据,评估了方法的精确度和准确度。从TNT含量在36.68%～46.95%内的8个样品的测定结果得出其预测值的Bias值为0.078%,SEP%为0.514%。说明方法的准确度和精密度良好,且无需使用有机试剂。     

乙酰二茂铁对亚硫酸盐的电催化氧化及其在锅炉水中亚硫酸盐的测定

用循环伏安法研究了玻碳电极上乙酰二茂铁对亚硫酸盐的电催化氧化行为,试验发现:在中性介质中乙酰二茂铁浓度为6×10-5 mol·L-1时该催化氧化反应的峰电流与亚硫酸盐的浓度在2.0×10-4～2.4×10-3 mol·L-1范围内呈线性关系,回归方程为IPa=4.962×10-3C-0.297,相关系数为0.999 7.将该方法应用于锅炉水中亚硫酸盐的测定,所得结果与碘量法测得的结果相符.测定结果的RSD(n=6)值在0.3%～1.7%之间,回收率试验结果在97.4%～118.2%之间.     

近红外光谱法非破坏性同时测定海洛因、O6单乙酰吗啡、乙酰可待因

提出了近红外漫反射光谱快速无损测定缴获白粉中海洛因、O6单乙酰吗啡、乙酰可待因含量新方法。采用GC-MS分析了缴获88份白粉中这3组分的质量百分含量范围分别为12.15%~79.54%,0.4%~18.56%,0.23%~9.11%。以交叉验证误差均方根(RMSECV)为指标,确定各组分用于建模的最优近红外波段和光谱预处理方法,采用偏最小二乘算法建立近红外光谱与这三组分GC-MS分析值之间的校正模型,并以此预测了35个白粉样本。δ代表预测样本NIR值/GC-MS值,海洛因、O6单乙酰吗啡、乙酰可待因δ值的均值为100.63%,100.35%和98.71%,RSD分别为3.96%,7.02%,8.54%。该方法快速无损,结果可靠。     

聚氨酯动态拉伸红外光谱分析

聚氨酯薄膜在5Hz拉伸频率作用下,测得其同相和正交的动态偏振红外光谱.由此可知,薄膜拉伸初期的粘弹性在分子水平上主要由代表软硬段界面游离的氨酯键1719 cm^-1和有强相互作用的酯键1732 cm^-1界面有相互作用的氨酯键1709 cm^-1和游离的酯键1748 cm^-1,四种官能团代表的链段来表现:前者主要提供弹性变化,后者主要提供粘性变化.     

近红外光谱分辨率对定量分析的影响

利用近红外光谱建立了多组分混合物中对乙酰氨基苯酚和乙水杨胺的定量分析模型。定量模型可以快速准确地测定混合物中对乙酰氨基苯酚和乙水杨胺的含量。研究发现,光谱分辨率对定量分析模型有重要影响。以光谱分辨率4cm-1获得的光谱数据建立的对乙酰氨基苯酚定量模型,其校正集回归系数达到0·9992;其标准偏差为0.2120;同时模型的验证集回归系数为0.9996,而标准偏差达到0.1848。以分辨率1cm-1和8cm-1收集的光谱为基础获得的定量模型,其预测能力呈现不同程度下降趋势。研究结果表明,针对具体样品的特定组分,需要选择合适的光谱分辨率,进而获得最佳的定量分析结果。     

高功率准分子激光沉积类金刚石膜的结构及性能

采用高功率和高频率准分子激光器在高真空及H₂和N₂气氛下沉积类金刚石膜.利用Raman光谱和电子衍射方法分析了膜的微结构.Raman光谱呈典型DLC膜的特征,G峰位于1528cm^-1,D峰位于1327cm^-1,为一大的肩峰,电子衍射图象呈多晶电子衍射特征,可观察到5个同心圆环,由此计算出的面间距与金刚石(111),(200),(220),(331)和(332)面间距相符.红外吸收光谱测量结果表明,在Ge片上单面镀类金刚石膜具有明显的红外增透效果,在1000～3000cm^-1范围内红外透过率达到55%以上.用原子力显微镜和SEM观察了表面形貌,用显微硬度计和显微划痕仪测试了膜的硬度与附着力.     

基于红外光谱多元分析的记号笔种类鉴别研究

借助衰减全反射红外光谱结合K近邻算法和层次聚类,建立记号笔墨水种类鉴别的分类模型,为记号笔的种类鉴别提供有效的新方法。研究基于记号笔墨水的外光谱矩阵数据,通过建立主成分和判别分析分析模型和K近邻算法分类模型,实现对模型性能的比较和对模型分类结果的验证。实验结果表明,以水性和油性作为分类标准,模型对样本的区分能力好,其正确率为100%。借助红外谱图进一步分析水性油性样本时,其最强峰与其对应溶剂相符合。借助K近邻算法进行验证性分析,按重要性加权特征给不同的样本施加不同的权重,运用训练样本即为测试样本的方法交互验证,选取K值为1,训练集∶保持集=3∶1,建立分类模型,模型总分类准确率达100%,区分效果良好,不同品牌的油性、水性样本能被聚类为一组。综上,衰减全反射红外光谱结合K近邻算法和层次聚类可作为记号笔墨水种类鉴别的一种快速准确的分析方法。     

SUY的晶胞参数和骨架振动频率与其硅铝比间的关系

用SiCl₄(气)高温处理HY制得一系列USY(T),以USY(T)的晶胞常数α₀对其单位晶胞中铝原子的数目作图,发现c₀在24.45～24.55有一断落区间。由实验结果推导出两个以晶胞常数计算USY骨架硅铝比的公式。用400～1500cm^-1范围的红外光谱研究了USY的骨架变化。一些骨架振动特征频率与晶胞常数,单位晶胞中铝原子分数的相关图,也都出现断落区间。当晶胞常数小于24.41时,460cm^-1及1145cm^-1的两个峰发生劈裂。随晶胞常数的减少光谱峰变窄。     

Si2Br6的分子振动光谱的理论研究

用量化从头算方法(HF/6-31G^*)和密度泛函方法(B3LYP/6-31G^*)以6-31G标准基组加一个极化函数,对Si₂Br₆分子的平衡几何构型和振动频率分别进行优化和计算,优化的结果与实验结果吻合得较好.按照Pulay的建议对HF/6-31G^*水平上所计算的谐性力场进行标度(标度因子取0.9).用HF/6-31G^*SQM力场所计算的基频预测值和实验值的平均误差为9.4cm^-1,最大误差为23.6cm^-1;用B₃LYP/6-31G^*未标度力场所计算的基频预测值和实验值的平均误差为8.6cm^-1,最大误差为16.6cm^-1;用该密度泛函方法所计算的基频预测值比用HF/6-31G^*的标度后的SQM力场所计算的基频预测值和实验值(除Si-Si键扭转振动基频之外的11条振动基频)吻合得更好.HF/6-31G^*和B3LYP/6-31G^*计算给出Si-Si键扭转振动基频的预测值分别为14cm^-1和9cm^-1.     

废旧涤/棉混纺织物近红外定量分析模型的建立及预测

将中红外光谱筛选出的598个纯涤、纯棉及涤/棉混纺样本采用GB/T 2910.11-2009法测定其涤、棉准确含量,其中校正集样本252个,验证集样本346个。使用便携式近红外光谱仪获取样本的原始近红外光谱(NIRS)。校正集样本依据回归系数的分布趋势和范围选取最佳建模谱区,并采用差分一阶导、S-G平滑和均值中心化相结合的方法对原始光谱进行预处理,利用偏最小二乘法(PLS)建立涤/棉混纺织物中涤含量的近红外(NIR)定量分析模型。同时分析了样本颜色对NIRS的影响,探讨了斜线光谱样本、奇异样本和不同组织结构织物对模型预测效果的影响。结果表明:利用PLS法建立的涤/棉混纺织物定量分析模型最优组合包含1个光谱区间和9个主成分因子,校正集相关系数(RC)为0.998,标准偏差(SEC)为0.908。为验证所建模型的有效性和实用性,对346个未参与建模的涤棉样本进行了预测,并将预测结果与国标法测定值进行方差分析,两种方法结果无显著差异,预测正确率达97%以上。模型的建立为废旧涤/棉混纺织物快速、无损分拣提供了基础数据库。     

NaNO3和NaClO4在N,N-二甲基甲酰胺中的离子溶剂化

利用红外光谱研究了NaNO₃和NaClO₄在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中发生离子-溶剂和离子-离子的相互作用, 分析结果表明, DMF的OC-N谱带发生了明显的变化. 定量计算了在Na⁺浓度为0.22~1.24 mol/kg范围内的溶剂化数为1~4. 对谱图中酰胺基上C-N和CO的特征峰强度随Na⁺浓度变化的对比, 推测离子溶剂化作用导致DMF的酰胺基内部形成共轭键. 利用量子化学方法进行优化及热力学性质计算, 得到C-N键伸缩振动频率及红外光谱强度变化规律. 优化结构与实验结论相符合. 由NaNO₃的ν₂谱带及NaClO₄的ν₁谱带的解析得到溶液中阴离子缔合效应的一般规律, 并通过阴离子缔合特征峰与酰胺基上的N-C-N面外振动峰(865 cm^-1)的变化情况, 讨论了溶液中的离子溶剂化作用.     

氟、氯和甲基取代丁二酰亚胺的结构、红外光谱和热力学性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法(6-31G^*基组),计算研究了丁二酰亚胺(SIM)的氟、氯和甲基取代物(SIMF,SIMCl和SIMMe)的几何构型、电子结构、红外光谱和热力学性质,讨论了取代基效应.结果表明,SIMF和SIMCl均为平面构型,SIMMe接近平面构型.羰基伸缩振动频率(νC=O)均分裂为两个谱带,低频带出现在1734～1771cm^-1,高频带出现在1792～1822cm^-1,且前者强于后者.与SIM相比,吸电子基(F和Cl)使νC=O和偶极矩增大,推电子基(CH₃)的影响正相反.由校正频率计算了298～800K温度范围的热力学性质熵(S°)和热容(C_p°).     

二维傅里叶变换红外(2D FTIR)相关光谱技术研究聚羟基丁酸酯(PHB)的熔融与结晶

应用新型二维傅里叶变换红外(2DFTIR)相关光谱研究细菌合成聚羟基丁酸酯(PHB)在升温时的预熔行为以及降温后的重结晶过程.在25～220℃的变温过程中测得动态红外光谱.着重讨论了在热力学干扰导致红外谱图中羰基峰(1700～1770cm^-1)和醚键(1230～1310cm^-1)吸收强度的波动.结果表明,这种影响来自样品中PHB的结晶态和非晶态之间的相态变化.二维谱图分析表明,在热熔过程中,结晶态的消失并不同时引起完全非晶态的出现,暗示在分子排列高度有序的晶态和非晶态之间存在某种中间态,PHB晶体向非晶态转变时必须经过一个预熔过程.在红外谱图上这个中间态很可能对应着由二维分析显示出来的位于1730cm^-1的吸收峰.同时,在PHB熔体从非晶态逐渐生成晶体的过程中也探测到了中间态的存在.