煤及其液化产物的~(13)C CP/MAS/TOSS NMR和ESR研究

研究煤及其液化产物的成分和含量的变化是控制煤液化工艺的的重要因素之一.该文章用元素分析,13C CP/MAS/TOSS NMR和ESR的方法分析了不同煤化度的6种原煤,结果表明,不同煤阶的原煤的结构存在较大的差异,原煤的芳香度随着含碳量的增加而变大,芳烃碳原子百分率随芳香度增大而增大,芳香度增大则自由基浓度增大,光谱分裂因子(Landeg值)减小;另外,通过对其中5种原煤及其在CO+H2O气氛下液化得到的产物的ESR分析,推测并验证了原煤在液化阶段中的反应机理,不同煤阶的原煤在反应过程中的变化有所差异,从中可以推测并得到了一些原煤结构方面的信息.     

水溶性沥青分子结构的光谱解析

水溶性沥青是煤焦油沥青经酸氧化改质得到的水溶物含量大于70%的改性沥青，不仅兼有普通沥青的多环芳烃结构，同时表面结构中引入了大量含氧、氮、硫等极性官能团，可在水相中制备复合型炭材料。应用荧光、红外、紫外光谱及核磁共振技术并结合Yen-Mullins模型解析了混酸法制备的水溶性沥青的分子结构。结果表明：与中温煤沥青相比，主要杂原子N，O和S质量分数分别由1.06%，11.64%，0.79%增加到6.78%，29.59%，2.41%；O含量的显著增加，增强了沥青的亲水性。红外光谱体现了水溶性沥青的杂原子N，O和S以Ar-NO₂，Ar-OH，Ar-SO₃H和CO等形式存在；通过荧光发射光谱特征峰与Yen-Mullins模型对比，得出水溶性沥青的芳香结构主要是由3种稠环的“岛屿结构”芳香片段组成；1H-NMR和13C-NMR分析表明，水溶性沥青分子芳环侧链被氧化成仅含有1个C且链接不同官能团的脂肪碎片，该碎片与“岛屿结构”作为主要部分构成水溶性沥青分子的稳定结构。由此看出，元素分析结合红外光谱可从本质上解释水溶性沥青易溶于碱性水溶液的原因，荧光谱图与Yen-Mullins模型结合可从微观上解释水溶性沥青的主要结构，为判定不同性质的沥青提供一种方法。     

胜利油田稠油组分的光谱法研究

用红外光谱, 紫外光谱及同步荧光光谱对胜利油田稠油中的沥青质和胶质进行了分析。红外光谱分析结果表明,胶质、沥青质分子含有可形成氢键的羟基、胺基、羧基、羰基等极性基团,说明原油中 胶质分子之间、沥青分子之间及二者相互之间有强烈的氢键作用,具有很强的极性。通过紫外吸收光谱及同步荧光光谱的测定,并与模型化合物的紫外吸收特征峰及荧光光谱的特征峰相比较,结果表明, 芳香单片是研究稠油中胶质、沥青质组分结构的最基本单位。单元芳香片中芳香环的个数以3～4个环为主,共轭芳香环的排列形式主要为“线性排列”,即渺位缩合。但胶质和沥青质的结构也存在着差异, 即胶质中主要含有3～4个环的共轭芳香片,而沥青质中含有少量多于5个环的共轭芳香片,并且这些共轭芳香片有部分“面性排列”,即迫位缩合。     

染料在聚乙二醇介质中的荧光光谱和溶剂效应研究

本文研究了激光染料Ｃｏｕｍａｒｉｎ－４８０，Ｏｘａｚｉｎｅ－７２０，Ｏｘａｚｉｎｅ－７２５在聚乙二醇介质中的荧光光谱。结果表明荧光光强度随着聚乙二醇浓度的不断增大而增强，荧光发射的最大峰位有较明显的红移，表明染料分子与聚乙二醇分子间形成了分子缔合物，缔合物愈稳定，荧光强度增强愈大，红移愈大。     

聚砜中激基缔合物的形成及紫外光辐照的影响

详细研究了芳环在主链上不含脂肪族柔性链的高分子聚砜在二氯甲烷中的荧光光谱。由荧光谱的浓度依赖关系可知聚砜在二氯甲烷中能形成分子间的激基缔台物;由极稀的聚砜的二氯甲烷溶液(5.21×10~(-7)M)的荧光谱看出没有任何种类的激基缔合物产生,但经紫外光照射会形成分子内的激基缔合物。由激基缔合物的荧光强度随温度的变化关系可得出活化能和键能分别为2.55和2.18 kcal/mol。     

乙醇-水团簇分子形成激基缔合物及荧光发射机理研究

紫外光照射具有特殊结构的长链式乙醇-水团簇分子时,处于激发态和基态的分子形成了分子间激基缔合物,并发射荧光.根据实验结果分析和能量转移理论可知,激发态单分子和激基缔合物间形成了电子迁移洛合物并发生了能量转移.根据Mulliken理论对电子迁移洛合物进行量子力学处理,得出了团簇分子在基态和激发态能量E^b_N和E^b_E以及由于电子迁移而引起的静电相互作用能E^s;根 关键词： 荧光光谱 激基缔合物 电子迁移 乙醇-水团簇     

结构匹配酞菁缔合物红区荧光探针在纳克级肝素测定中的应用

肝素是一种聚阴离子生物活性多糖,具有重要的临床价值,简便快速、特异性高的分析方法的研发一直受到重视。基于分子缔合作用原理,构建了酞菁离子缔合物荧光探针,并籍此建立了肝素高特异、高灵敏的荧光分析新方法,分析浓度可达纳克级。发射强红色荧光的四磺基铝酞菁（AlS₄Pc）是一种带负电的金属酞菁荧光化合物,研究发现,母体结构相同、荷电相反的阳离子铜酞菁化合物阿利新蓝（Alcian blue 8 GX）对AlS₄Pc具有高效荧光猝灭作用。由于二者均具有大平面的酞菁母体,但电性相反,分子结构有着高度的匹配性,易于通过静电作用、平面疏水作用等分子间力而形成强的缔合作用,生成近乎无荧光的缔合物。据此现象构建了AlS₄Pc-Alcian blue 8 GX缔合物荧光探针。进一步的糖类物质考察、筛选实验显示,具有强负电性的阴离子生物多糖可以使AlS₄Pc-Alcian blue 8 GX缔合体系的荧光发生不同程度的恢复,重新发出AlS₄Pc的荧光,其中尤以肝素存在下的荧光恢复行为最为显著,且恢复程度与肝素的浓度呈正相关。这是因为肝素带有大量磺酸根阴离子,对AlS₄Pc构成强的竞争结合（Alcian blue 8GX）的作用,导致AlS₄Pc从缔合体系中游离出来,体系荧光得以恢复。基于这一发现,研究建立了一种高灵敏、高特异性测定肝素的荧光增强分析法。考察了体系的分子光谱（荧光光谱和吸收光谱）行为以探讨缔合物形成和反应体系荧光恢复的作用机理;对反应参数（包括pH、反应温度、反应时间、AlS₄Pc以及Alcian blue 8 GX的用量等）进行了优化;在最佳条件下,方法的线性回归方程y=1.08x+58.62,工作曲线线性区间为6.0～600.0 ng·mL-1,检测限为5.7 ng·mL-1;提出了简便实用的样品前处理方法（极性有机溶剂沉淀分离法）以解决实际样品测定时存在偏差的问题;此外,较为全面地考察了多种类物质（常见阴、阳离子、小分子、表面活性剂及生物大分子）对肝素测定的干扰行为;本法应用于实际样品（肝素钠注射液）的测定,取得了较为满意的结果。开拓了酞菁类化合物作为分子光谱探针在分析科学中的应用。     

磺化金属萘酞菁聚集倾向的光谱研究

在磺化金属萘酞菁的荧光光谱和电子吸收光谱的Q谱带上观察到激基缔合物的荧光光谱峰和基态聚集物的吸收光谱峰。荧光光谱和吸收光谱实验说明 ,溶液中聚体分子和单体分子同时存在 ;聚体放出或吸收光子后都解离为单体 ;在荧光光谱中金属萘酞菁的激基缔合物荧光峰相对于单体荧光峰发生红移 ,在吸收光谱中金属萘酞菁基态聚集体的吸收峰相对于单体吸收峰发生蓝移 ,聚集体的荧光光谱和吸收光谱有镜像对称关系。磺化萘酞菁钴浓度较大时 ,其荧光光谱的猝灭较大。     

芳香分子的发光

芳香分子具有属于整个分子的π电子,它决定了芳香分子一般都具有很强的荧光。研究芳香分子的π电子光谱是量子化学的专门课题。常见的理论方法有;Hückel分子轨道理论,Platt环自由电子轨道模型和PPP近似。芳香分子的发光特性决定于分子的结构,例如,分子的刚性、平面性、取代基及其空间特性等等。芳香分子处于蒸汽和单晶状态或溶解在溶剂和固溶体(例如塑料)中,必然发生分子之间的相互作用和能量传递。分子之间的能量传递有多种方式,例如辐射传递、扩散控制过程、激子扩散、共振传递、交换传递和激光的形成与分解等等。     

基于三维荧光光谱的沥青老化行为研究

沥青在服役过程中暴露在自然环境里,受到光、热、氧等的作用,易出现老化从而引起的多种病害,如裂缝、龟裂和坑槽等,严重影响沥青混凝土路面的服役寿命。为了提高沥青混凝土路面的耐久性能,揭示沥青在老化过程中的成分与结构的变化规律,基于荧光光谱技术,从沥青的荧光猝灭现象出发,利用实验室内的紫外老化与热氧老化,针对两种不同沥青进行了老化实验,并研究了沥青在老化前后的性能和组分变化;借助荧光分光光度计采集了沥青的三维荧光光谱,并分析了沥青荧光光谱谱图的特征,获取了沥青荧光光谱的峰值强度坐标,计算了老化前后峰值坐标的偏移向量。实验结果表明,沥青避免出现荧光猝灭的理想浓度是0.1 g·L-1;沥青老化后其软化点增加,针入度与延度减小;其四组分中饱和分基本不变,芳香分减小,胶质与沥青质增加。结合三维荧光光谱发现,沥青的荧光强度峰值坐标出现了“蓝移”,且沥青组成中的芳香分的含量决定了荧光光谱峰值的偏移程度;通过向量计算表明,峰值坐标偏移的向量的模大于36时,沥青已经严重老化。通过对沥青三维荧光光谱特征值的分析,可以有效评价沥青的老化过程,对提高沥青的耐久性具有重要意义。     

氢化物发生-原子荧光光谱法测定灌木中的总汞

采用氢化物发生-原子荧光光谱法对5种常见灌木中的总汞进行分析,比较其结果,发现：相同的生长环境下,各种植物对汞吸收能力不同,汞含量有很大的差别,并呈现出叶〉枝的趋势,而且汞在植物中的富集作用明显。     

血清白蛋白与小分子化合物相互作用的荧光光谱研究

以牛血清白蛋白-Triton X-100和牛血清白蛋白-盐酸西布曲明两个体系为实例,考察了以血清白蛋白和小分子化合物为荧光检测对象所获得的相互作用信息的差异。发现两种方法获得的分子间结合常数差异显著,说明在以血清白蛋白为检测对象的传统荧光光谱法中,以色氨酸基团的荧光光谱所表达的信息来代表整个蛋白分子的相互作用信息是不准确的。文章提出了以荧光小分子化合物为检测对象的改进荧光光谱方法和荧光背景扣除方法,前者能全面表达相互作用过程中分子的整体信息,后者实现了荧光光谱交叠体系的荧光光谱法相互作用分析。     

Facile One‐Pot Conversion of Petroleum Asphaltene to High Quality Green Fluorescent Graphene Quantum Dots and Their Application in Cell Imaging

Benefiting from the natural nano‐size graphene‐structure in natural asphaltene material, a facile one‐pot route, mild chemical oxidation of low‐value petroleum asphaltene followed by routine ammonium neutralization, is presented to produce high quality graphene quantum dots (GQDs). The asphaltene‐derived GQDs possess a variety of oxygen‐containing and nitrogen‐containing functional groups such as carboxyl, hydroxyl, amine, and nitro groups. They present such excellent fluorescence properties as stable ability to retain strong green fluorescence within a relative broad excitation range in a bio‐suitable pH range of 4–7, high photoluminescence quantum yield of 18% and good fluorescent stability against photobleaching. And they are much smaller and thinner than most reported GQDs, displaying good biocompatibility with low cytotoxicity, effective cellular uptake, and excellent fluorescent probe performance for cancer cell imaging.     

Experimental investigation on the effect of ultrasonic waves on reducing asphaltene deposition and improving oil recovery under temperature control

A well-known complication in the oil reservoir during oil production is asphaltene deposition in and around the production wellbore. Deposition of asphaltene around the production wellbore may cause a significant pressure drop and in turn loss of efficiency in the production process. Various mechanical and chemical methods have been employed in order to reduce asphaltene formation or to eliminate the precipitate. A novel technique which presented a great potential for prevention or elimination of asphaltene is spreading out the high energy ultrasound wave within the oil reservoir. In this study, in a glass micro-model, asphaltene precipitation was first simulated in a transparent porous medium and its removal by application of high energy ultrasound wave was then investigated. To simulate asphaltene precipitation, the micro-model was first saturated with oil and then a normal-pentane was injected. This was followed by flooding the porous media with brine while propagating ultrasound waves (30 kHz and 100 W) to eliminate asphaltene precipitation. The experiment setup was equipped with a temperature controller. The results indicate a significant reduction in asphaltene precipitation in the oil reservoir may be achieved by application of ultrasound energy. Asphaltene particle deposition has been solved reversibly in the oil layer of porous medium and with the oil layering mechanism, the rate of oil production has been increased. In some spots, water/oil emulsion has been formed because of the ultrasonic vibration on the wall. Both the crude and synthetic oils were examined.     

Characterization of nanometric carbon materials by time-resolved fluorescence polarization anisotropy

In this work, time-resolved fluorescence polarization anisotropy (TRFPA) technique has been applied to the determination of the average size of asphaltenes and combustion-generated carbon nanoparticles. The characteristic depolarization time of fluorescence light following photon absorption is related to the typical particle size through the Stoke–Einstein rotational diffusion equation. The TRFPA technique employed in our experiment achieves sub-nanosecond time resolution, roughly corresponding to sub-nanometer accuracy in determining the particle size. The technique has been applied to both asphaltene and carbon nanoparticles, the former being a component of petroleum, whereas the latter result from combustion processes. Therefore, a complete and reliable characterization of such particles is of great importance in oil industry and atmospheric physics, respectively. Although the TRFPA technique has been developed and widely used on molecular and biological samples, it proves to be a very powerful tool for measuring the size of asphaltene and soot particles as small as few nanometers with a resolution of the order of 0.1 nm.     

四磺基铝酞菁-十四烷基二甲基乙基氯化铵离子缔合物红色荧光探针用于硫酸软骨素的测定

硫酸软骨素的测定在生物医学领域有重要价值,但常规检测法在灵敏度、选择性或简易性方面尚存在不足。本文基于带正电基团的阳离子表面活性剂对具有红区发射特性的强荧光化合物—荷负电的四磺基铝酞菁具有高效荧光猝灭作用,而在生物多糖硫酸软骨素存在下,上述荧光猝灭体系荧光显著恢复的现象,提出酞菁-表面活性剂离子缔合物荧光恢复高灵敏测定硫酸软骨素的新方法,并用于实际样品分析。研究表明,中性介质中,红区荧光探针四磺基铝酞菁（Tetrasulfonated aluminium phthalocyanine, AlS₄Pc）与阳离子表面活性剂十四烷基二甲基苄基氯化铵（Tetradecyldimethylbenzylammonium chloride, TDBAC）发生强烈的缔合作用,导致AlS₄Pc的荧光几乎完全猝灭,从而获得暗背景的荧光体系。在加入带有阴离子基团（磺酸基）的生物多糖硫酸软骨素（Chondroitin sulfate, CS）后,由于竞争结合作用,AlS₄Pc被释放而使体系的荧光大幅度恢复,且恢复程度与CS呈线性正相关。优化了反应条件,考察了共存物质的影响,结果表明本法具有较好的选择性。在最佳条件下,线性范围为0.20～10.0 μg·mL-1,检测限为0.070 μg·mL-1,工作曲线方程y=1.04x+2.09,r=0.999 5。该法操作简便,灵敏度、稳定性与准确性好,实际样品的分析结果令人满意。酞菁荧光化合物在分析科学中的应用尚不多见,本文工作进一步开拓了酞菁红区荧光探针的新应用。     

带压液化天然气流程中二氧化碳晶体析出现象初探

带压液化天然气(PLNG)是在较高压力下(1~2MPa)液化并储存的天然气,对应的液化温度约-100~-120℃。较高的液化温度大大增加了LNG中CO2的溶解度,使得天然气液化流程有可能去掉占地很大的CO2预处理装置。不同条件下带压液化天然气中CO2晶体析出现象的研究是PLNG技术的基础。借助HYSYS软件,初步分析了天然气组分及PLNG储存温度对CO2晶体析出温度和溶解度的影响。结果表明,CO2和乙烷的含量对CO2析出温度有较大的影响,析出温度随着CO2浓度的增大而增大,而随乙烷含量的增大而降低;而氮含量对析出温度的影响较小。此外,随着PLNG储存温度的降低,二氧化碳溶解度也逐渐降低。     

同步荧光法研究溴氰菊酯与牛血清白蛋白的结合作用

用同步荧光法消除了溴氰菊酯对牛血清白蛋白内源性荧光的干扰,研究了生理条件（pH=7.4）下溴氰菊酯与牛血清白蛋白之间的相互作用。不同温度下的猝灭常数证明溴氰菊酯对牛血清白蛋白的猝灭是静态过程,据此求得25℃下溴氰菊酯与牛血清白蛋白的结合常数为1.97×105L.mol-1,热力学参数ΔH=29.79kJ.mol-1、ΔS=201.32J.K-1.mol-1,两者之间的相互作用力以疏水作用力为主。根据Foerster非辐射能量转移机理,计算了牛血清白蛋白与溴氰菊酯间结合距离r=5.42nm,能量转移效率E=0.104。     

荧光光谱法检测水质COD时温度、浊度、pH的影响分析

以COD标准液为研究对象,基于特定激发波长下的荧光发射光谱数据,采用化学计量学算法对水质COD进行了检测,分析了水的温度、浊度和pH的变化对发射光谱的影响,并对相关参数的影响进行了补偿校正。在此基础上建立了多参量共同作用时对水质COD预测模型的补偿校正方法。首先采用荧光光谱法对浓度范围为1～55 mg·L-1水质化学需氧量(COD)标准溶液进行三维荧光光谱的采集,去除散射峰以后采用基于蚁群算法优化的偏最小二乘法(ACO-iPLS)对不同激发波长(Ex=255～285 nm,间隔为5 nm)下的荧光发射光谱(Em=275～450nm)数据进行特征提取并采用基于粒子群优化的最小二乘支持向量机算法(PSO-LSSVM)进行预测模型的建立。结果表明,不同激发波长下的荧光发射光谱数据模型的检验集决定系数R2_p在0.961 8～0.998 1范围内,当采用波长为Ex=270 nm的激发光作用时所激发出的荧光发射光谱数据所建模型的效果最优,其检验集决定系数R2_p=0.998 1,预测均方根误差RMSEP=0.348 3 mg·L-1。其次,对温度、浊度、pH对荧光光谱法检测水质COD的影响进行了分析,并给出了相应的补偿模型。结果表明,温度和浊度在检测水质COD时对荧光光谱的影响不可忽略,但通过建立补偿模型可以对其影响进行有效的补偿校正,温度补偿后荧光数据模型的整体平均偏差Bias=0.130 6 mg·L-1,经浊度补偿后可以很好的校正浊度变化对荧光光谱法检测水质COD的影响,而pH范围在4～12.3内变化时对荧光光谱的影响相对较小,因此可忽略。最后,结合单一影响因素的分析结果,对荧光光谱法检测水质COD时水体的多种环境因素(温度、浊度、pH)共同作用的影响进行了分析。实验结果表明,忽略pH影响后,可以采用对温度和浊度同时补偿的方法对二者的影响进行有效的校正。该结果可为水质参数光学传感器在调试过程中抑制环境因素的影响提供参考。