FTIR和XRD研究甲酰胺在高岭石插层复合体系中的形态及其复合物的微观结构

插层复合体系中,有机插层剂在插层的同时也可能吸附在复合物的表面或以自由态存在,对插层分子的表征将会产生较大的影响。以丙酮作淋洗剂,用FTIR及XRD技术对淋洗前后的插层复合体系监控,插层剂分子在复合体系中的可能存在形式,探讨水的作用及复合物微观结构的变化。结果显示：甲酰胺有插层、游离和吸附在复合物表面三种存在形态。3 355和3 462 cm-1处的红外振动峰归属于表面吸附的插层剂分子,3 626 cm-1的峰归属于插层的H₂O分子,在干燥后均消失。H₂O作为填充空间的分子参预了插层过程,且插入到层间,并在干燥后脱嵌。3 534 cm-1处的振动峰在淋洗前后一直存在,是由于插层的甲酰胺分子与高岭石层间形成氢键作用的结果。以丙酮作为淋洗剂,可以选择性的消除表面吸附的甲酰胺而不影响复合物的结构。插层的甲酰胺分子以C—N键垂直于层片呈单分子层排列,并通过氨基与高岭石铝氧八面体层的内表面羟基和硅氧四面体层的氧形成了两种氢键作用。     

五氯苯酚在赤铁矿表面吸附的红外光谱研究

由静态实验得到了五氯苯酚在赤铁矿表面吸附的pH等温线,最大吸附量发生在pH值6.0处,赤铁矿等电点pH值8.5处的吸附量为最大吸附量的31%。通过FTIR分析了赤铁矿吸附前后的变化,研究了吸附时五氯苯酚、 赤铁矿存在形态和比例,结果表明: (1)α-Fe₂O₃ 565 cm-1处特征峰吸附前后未发生改变,吸附发生在赤铁矿表面。(2)pH 6.0时,α-Fe₂O₃表面OH与水形成的氢键产生的伸缩振动峰3 438 cm-1位移到了3 417 cm-1,1 643 cm-1表面的H—O—H+的弯曲振动峰由于络合反应发生明显的减弱,1 050～1 100 cm-1处的Fe—OH键峰位移到了950 cm-1且强度增加。五氯苯酚中的1 215 cm-1的C—O键伸缩振动峰位移到1 122 cm-1,两者之间作用以静电吸附为主。(3)pH 8.5时,α-Fe₂O₃表面OH与水形成的氢键产生的伸缩振动峰3 438 cm-1位移到了3 428 cm-1,1 643 cm-1处弯曲振动峰由于氢键反应发生明显的减弱,1 050～1 100 cm-1处的H—O—H+的弯曲振动峰位移到了947 cm-1且强度明显增加,两者之间主要是氢键作用。     

柠檬酸和乙二胺改性前后麦秸秆的红外光谱分析比较

对天然麦秸秆(NWS)、柠檬酸改性麦秸秆(CWS)、乙二胺改性麦秸秆(EWS)的红外光谱进行了比较分析.NWS的红外吸收光谱主要由碳水化合物如木质素、纤维素等吸收带组成.NWS表面的羟基吸收峰出现在3405.16cm-1、2916.81cm-1处的吸收峰来自亚甲基中C—H的伸缩振动.1736.02cm-1和1602.21cm-1处的吸收峰是由C=O的伸缩振动引起的;苯环的骨架伸缩振动峰出现在1511.33cm-1;1425.47cm-1处的吸收峰是来自羧基的C—O伸缩振动,1376.19cm-1处为CH2的弯曲振动峰.与NWS的红外光谱图相比,CWS的主要变化为1738.13cm-1和1592.06cm-1处C=O吸收峰强度显著增加;EWS的主要变化为3405.16cm-1处的吸收峰蓝移至3417.43cm-1,且强度增加,1736.02cm-1处的吸收峰消失,CH2的C—H伸缩振动峰(2903.49cm-1)和弯曲振动峰(1382.91cm-1)强度显著增加,结果说明改性后分别引入了羧基和胺基.     

酯化前后酵母菌的红外光谱比较

对啤酒酵母酯化前后的红外光谱进行了分析。啤酒酵母的红外光谱图主要由蛋白质的吸收带、碳水化合物的吸收带组成。1 652 cm-1处的吸收峰为酰胺Ⅰ带,是CO的伸缩振动,1 542 cm-1的吸收峰是酰胺Ⅱ带,振sup>振动和N—H的弯曲振动引起的。1 454 cm-1处的吸收峰为CH₃和CH₂的弯曲振动峰;1 160 cm-1处出现的峰可能为细胞壁的主要成分——碳水化合物中C—O的伸缩振动峰;1 080 cm-1处的吸收峰是由啤酒酵母中的RNA,DNA或细胞壁中存在的碳水化合物或醇中的C—O伸缩振动引起的。用甲醇酯化后在1 744和1 454 cm-1处的吸收峰强度增加,说明酵母菌细胞表面的羧基发生了酯化反应。酯化后细胞的主要成分和结构保持完整。     

基于密度泛函理论的肾上腺素分子的光谱分析

肾上腺素是一种神经和激素的传送体,研究肾上腺素分子的光谱和能级有助于了解其化学稳定性和药理作用。基于密度泛函理论（DFT）,利用Gaussian 09软件在B3LYP/6-311G（d,p）基组水平上对肾上腺素分子进行结构优化,采用含时密度泛函理论（TD-DFT）的PBE方法在def2tzvp基组水平上计算肾上腺素分子在气相中的前20个激发态,利用Multiwfn3.7（dev）软件绘制出其紫外光谱图并对激发性质进行分析。肾上腺素分子紫外光谱对应的主要跃迁是从基态分别到第1,2,4,8,15和16激发态的跃迁,其他的激发态的振子强度低于阈值0.03。理论计算得出肾上腺素的紫外光谱有两个吸收峰,分别位于206.23和273.92 nm,206.23 nm峰主要由基态跃迁到第16激发态形成,273.92 nm峰主要是基态跃迁到第2、4激发态形成,主要是由苯环上π→π*跃迁所产生,并与实验光谱吻合较好。对肾上腺素分子的激发态性质分析可知,上述吸收峰都是在最高占据轨道和最低空轨道的临近轨道跃迁产生的。利用密度泛函的PBE方法在6-311G（d, p）的基组水平上计算肾上腺素分子频率并绘制红外光谱,由振动分析可知,3 738和3 662 cm-1峰是由酚羟基O-H伸缩振动产生的特征吸收峰,3 715 cm-1峰是由醇羟基O-H伸缩振动产生的特征吸收峰,2 854 cm-1峰是由甲基的C18-H20键的伸缩振动产生的特征吸收峰,1 516和1 439 cm-1峰是苯环骨架的伸缩振动的特征吸收峰,1 279与1 057 cm-1峰分别是由C6-O10和C12-O23键伸缩振动产生的特征吸收峰,620 cm-1峰是N22-H17键摇摆振动的特征吸收峰。对比肾上腺素的实验红外光谱,发现理论光谱与实验光谱中各基团的特征吸收峰都较为明显且总体吻合较好。由于肾上腺素分子二聚体和多聚体之间形成氢键,分子间氢键的形成削弱了O-H键的强度,降低了能形成分子间氢键的羟基O-H的伸缩振动频率,从而导致实验光谱在3 500～2 500 cm-1之间呈现出一个宽峰。     

梧桐树叶吸附铜离子前后红外光谱分析比较

本文对吸附Cu2 前后梧桐树叶的红外光谱进行了分析比较.梧桐树叶的红外吸收光谱图主要由碳水化合物如木质素、纤维素等吸收带组成.1735cm-1和1615cm-1处的吸收峰是由C=O的伸缩振动引起的;1515cm-1的吸收峰是苯环的骨架振动峰,1243cm-1处是苯羟基中C-O的伸缩振动峰.1447cm-1处的吸收峰为CH3和CH2的不对称弯曲振动峰,1370cm-1处是甲基的弯曲振动峰.吸附Cu2 后,羧基的羰基峰(1735cm-1附近)向低波数移动1-2cm-1,酮羰基峰(1616cm-1附近)向高波数移动2-8cm-1;天然树叶1242cm-1处的吸收峰红移至1238cm-1处.红外光谱比较分析的结果表明吸附Cu2 后树叶的结构仍保持完整.     

红外拟合光谱分析微波对重晶石浮选的影响机理

目前浮选提高重晶石品位的方法通常采用新型浮选药剂从低品位重晶石矿中进行分选,采用微波加热预处理矿物可提高浮选回收率,但微波对浮选药剂与矿物的作用机理还不清楚。微波加热技术近年来用于矿物加工、冶金与材料制备等领域,具有反应速度快、产品指标高等优点。以油酸钠为捕收剂,对微波预处理后的重晶石纯矿物进行浮选,并对不同微波作用时间下的重晶石浮选样品进行红外光谱检测,通过红外拟合平滑光谱和二阶导数光谱计算分析,研究微波对重晶石浮选的影响机理。浮选试验结果表明,未经微波预处理的重晶石,在油酸钠用量为55 mg·L-1、pH值为8.0的条件下,浮选指标最佳,回收率为91.41%;而对比之下,经微波作用后的重晶石进行浮选,随着微波处理时间的增加浮选指标逐渐提高,且在微波作用60s时的回收率最高,达95.27%。基于浮选试验的红外光谱分析表明,重晶石未经微波预处理进行浮选,与油酸钠作用,在波数为3 004 cm-1处-CH₂-的对称伸缩振动峰、2 953 cm-1处-CH₃的反对称伸缩振动峰、1 119和1 077 cm-1处SO2-₄的非对称伸缩振动峰均发生了红移,说明油酸钠在重晶石表面发生化学吸附;而经微波预处理后的重晶石浮选时,在波数为2 853 cm-1处-CH₂-对称伸缩振动峰、2 923 cm-1处-CH₂-反对称伸缩振动峰、2 958 cm-1处-CH₃反对称伸缩振动峰、1 181,1 122和1 086 cm-1处SO2-₄非对称伸缩振动峰、982 cm-1处SO2-₄对称伸缩振动峰、635和610 cm-1处SO2-₄弯曲振动峰,其峰位并未发生红移,但峰强随着微波作用时间的增加明显加强,且微波作用60 s时其峰强增加最明显;对微波处理后的红外光谱进行拟合平滑光谱和二阶导数光谱计算发现,在波数为2 958,2 923,2 853,1 181,1 122,1 086,982,635和610 cm-1处峰面积均有不同程度的增加,且在微波作用60s时峰面积分别增加了1.84%,259.12%,761.15%,235.72%,145.61%,198.50%,641.16%,549.67%和744.97%,表明微波预处理并未诱发重晶石表面发生化学反应,但强化了捕收剂油酸钠与重晶石矿之间的化学吸附,使其与重晶石表面的化学吸附更加致密,吸附量增加,因此重晶石回收率增加,浮选指标提高。     

利用二维红外相关光谱研究胶原/透明质酸共混物的相互作用

以胶原/透明质酸共混物中透明质酸的含量为外扰,利用二维红外相关光谱法研究了胶原/透明质酸共混物的构象变化及它们之间的相互作用.研究发现,1694,1524与1241 cm-1归属于胶原酰胺带的C=O对称伸缩振动、N-H摇摆与N-H面内变形振动峰之间存在同步正交叉峰,表明随着透明质酸组分的增加,胶原的链段构象发生了变化.当胶原/透明质酸共混体系中透明质酸含量由0增至50%时,1045cm-1归属于透明质酸的C-OH伸缩振动峰与1694 cm-1归属于胶原C=O对称伸缩振动峰存在同步负交叉峰,表明透明质酸的O-H与胶原分子的C=O之间形成了氢键;当透明质酸含量从50%增至90%时,1045 cm-1的同步峰几乎消失,而在φ(1694,1524),φ(1694,1241),φ(1524,1241)出现的正交叉峰反而增强,说明透明质酸的O-H不再与胶原形成氢键,而是透明质酸的C=O与胶原分子的N-H之间形成氢键,致使胶原构象发生了变化.     

马达加斯加黄色方柱石的谱学特征研究

利用常规宝石学仪器、电子探针、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计和三维荧光光谱仪等,对马达加斯加黄色方柱石的宝石学性质及谱学特征进行了研究分析。马达加斯加方柱石的宝石学特征与方柱石理论值基本一致;方柱石样品颜色均匀,具有玻璃光泽,原石晶型较为完好且表面普遍可见纵纹及褐红色杂质,部分样品表面可见晕彩效应,样品内部可见多种包裹体,如黑云母、无色晶体包裹体等。红外光谱分析结果表明,样品在指纹区均显示1 039,1 105和1 196 cm-1处 Si（Al）—O伸缩振动吸收峰;752 cm-1处Si—Si（Al）伸缩振动吸收峰;551,687和624 cm-1处O—Si (Al)—O 弯曲振动吸收峰;459 cm-1处Si—O—Si的弯曲振动与Na（Ca）—O伸缩振动的耦合吸收峰;416 cm-1处Si—O—Si弯曲振动吸收峰。红外光谱官能团区的诊断性鉴定依据为：3 530和3 592 cm-1处O—H振动引起的吸收峰;2 499,2 629和2 964 cm-1处CO2-₃振动产生的吸收峰。拉曼光谱分析结果表明,桥氧弯曲振动产生459和538 cm-1两处吸收峰;Al—O振动导致775 cm-1吸收峰;硅氧四面体Q₄结构单元振动产生1 114 cm-1吸收峰。紫外-可见光吸收光谱可知,马达加斯加方柱石为过渡金属元素致色,铁离子的存在导致了379和420 nm两处吸收峰,且420 nm吸收峰的强弱影响着方柱石的颜色深浅。致色原因为占据了晶体结构中四面体位置的Fe2+与Fe3+之间电荷转移,从而产生黄色。三维荧光光谱分析显示,方柱石具有较为一致的发光行为,均可见一强一弱两个荧光峰,多集中在302 nm(λ_ex)/343 nm(λ_em)附近。电子探针成分分析结果表明样品属于方柱石族系列中的针柱石,Ma值范围为66%～69%, 平均Ma值为68.1%,且随着Ma值的增高,双折射率随着变小。谱学测试作为无损测试技术,适用于鉴定宝石品种。对鉴定马达加斯加方柱石具有重要的意义,同时为产地溯源、区分优化处理品种提供数据支持。     

肺癌患者及正常人指甲的红外光谱比较研究

用傅立叶变换红外光谱研究了6例肺癌患者和16例正常人手指甲的红外光谱.结果表明,它们在峰形,峰频率,峰强等方面均有差异:在3315cm-1处蛋白质酰胺A带N-H峰向低波数频移,而在3061cm-1处蛋白质酰胺B带N-H峰向高波数频移;在1539cm-1处蛋白质酰胺I带和1396cm-1处角蛋白脂质CH3弯曲振动向低波数频移;CH2和CH3的相对吸收强度比值A2848/A2872和A2918/A2956在肺癌患者指甲中要小于正常人指甲;在1072cm-1处核酸分子磷酸二酯基团PO-2的对称伸缩振动的相对吸收强度明显高于正常人指甲;在1041cm-1处糖原C-O的伸缩和弯曲振动峰向高波数频移了约6cm-1.     

Stability of the compounds obtained by intercalating potassium acetate molecules into kaolinite from coal measures

The intercalation compounds of kaolinite/potassium acetate were prepared by grinding and aging mixtures of potassium acetate and kaolinite from coal measures. The techniques of XRD, ICP-AES, IR, DSC, SEM and particle-size distribution analysis were used to characterize the microstructure and stability of the as-obtained intercalation compounds. The basal spacing increased from 0.72 nm for the raw kaolinite to 1.42 nm for the intercalation compound. The intercalation compounds were very stable in the anhydrous ethanol at room temperature, whereas deintercalation occurred when the as-obtained intercalation compounds were treated with water or heated at 296 °C.     

磷酸二氢钾插层改性高岭土复合物的制备与表征

实验制备了磷酸二氢钾插层改性高岭土用于新型复合阻燃材料。首先以二甲基亚砜(DMSO)为前驱体,采用超声法制备了高岭土-二甲基亚砜(K-DMSO)插层物,再将醋酸钾(KAc)取代DMSO,制备预插层体高岭土-醋酸钾(K-KAc)。最后通过第三步插层取代法,将磷酸二氢钾(KDP)引入,制备了高岭土-磷酸二氢钾(K-KDP)插层复合物,产物的插层率达到81.3%。通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对各步反应产物进行了表征。FTIR谱图显示,K-KDP在1 201 cm-1出现PO的振动峰;XRD显示各步插层反应中高岭土(001)晶面特征衍射峰依次向低角度方向移动,层间距相应从0.716 nm增加到1.59 nm;SEM显示插层后的高岭土粒子分散更为均匀。     

Vibrational Spectroscopy of Intercalated Kaolinites. Part I.

Abstract

The industrial application of kaolinite is closely related to its reactivity and surface properties. The reactivity of kaolinite can be tested by intercalation; that is, via the insertion of low-molecular-weight organic compounds between the kaolinite layers resulting in the formation of a nano-layered organo-complex. Although intercalation of kaolinite is an old and ongoing research topic, there is limited knowledge available on the reactivity of different kaolinites and the mechanism of complex formation, as well as on the structure of the complexes formed. Grafting and incorporation of exfoliated kaolinite in polymer matrices and other potential applications can open new horizons in the study of kaolinite intercalation. This article attempts to summarize (without completion) the most recent achievements in the study of kaolinite organo-complexes obtained with the most common intercalating compounds such as urea, potassium acetate, dimethyl sulphoxide, formamide, and hydrazine using vibrational spectroscopy combined with X-ray powder diffraction and thermal analysis.     

江西“高洲石”的矿物学和谱学特征研究

印章石是我国特有的具有民族历史文化特色的艺术品,江西“高洲石”是近年来新发现并在市场上流通的印章石品种。采用X射线粉晶衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)及差热分析(DTA)对“高洲石”的矿物学特征和谱学特征进行了系统的研究。粉晶衍射结果表明,“高洲石”的主要矿物成分为高岭石族矿物和叶蜡石,其次含有少量的绢云母和伊利石等。其中高岭石和地开石多型可通过18°～40°(2θ)范围内一系列地开石特有的衍射峰鉴别。“高洲石”中高岭石族矿物同时出现高岭石和地开石的特征衍射峰,主要为高岭石-地开石过渡矿物。“高洲石”主要化学成分为SiO₂和Al₂O₃,次要成分为Fe₂O₃和K₂O和Na₂O等,这与高岭石族矿物的化学成分相一致。红外光谱的结果显示“高洲石”中高岭石-地开石过渡矿物在高频区一般出现3 689, 3 645和3 615 cm-1三个谱带,其中归属于面外羟基振动的3 689 cm-1谱带和面内羟基振动的3 615 cm-1谱带强度近似相等,部分略有变化,其变化因含高岭石层或地开石层较多造成。扫描电镜下观察到“高洲石”中高岭石矿物的形态主要呈直径为0.5～4 μm的不规则片状或假六方板状,与我国其他产地印石的扫描电镜特征较为相似。差热分析结果表明高岭石族矿物的脱羟吸热谷温度与其矿物种属有一定对应关系,同时此温度还受矿物颗粒大小的影响。综合研究表明,“高洲石”的矿物类型与我国四大印石(寿山石、昌化石、青田石、巴林石)相似,作为四大印石的替代品,“高洲石”具有广阔的市场前景。     

传统陶瓷中结构羟基的光谱学研究

烧结粘土产品可以吸收水分子发生再羟基化,生成结构羟基的量与产品保存时间存在一定关系,基于该理论可以利用热重分析方法对陶器制品进行测年研究.红外与拉曼光谱技术也可以用来分析结构羟基信息,因此人们希望探索利用光谱分析方法代替热重法进行传统陶瓷无损测年分析.为了验证可行性,收集了多种典型矿物原料和可溯源的传统陶瓷样品,利用红...     

一种“冻地”鸡血石相似玉石的宝石学及谱学研究

研究对象是一种与“冻地”鸡血石外观高度相似的玉石,该种玉石半透明“地”中含有橙红色矿物。利用X射线粉晶衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪、拉曼光谱仪对该玉石的宝石学及谱学特征进行研究。结果表明：该玉石“地”的主要组成矿物为有序度较高的地开石、橙红色矿物为雄黄;地开石晶体为自形假六边形片状,约15～20 μm,厚2～4 μm,粒径均一且形态一致,集合体在三维空间无序排列;部分样品“地”中含有少量黄铁矿、萤石、石英、方解石等矿物。“地”的红外光谱指纹区具有高岭石族矿物的主要特征峰,分别位于430,470,540,698,755,795,913,937,1 002,1 034和1 118 cm-1;官能团区以3 622,3 653和3 706 cm-1处的吸收峰为特征,3 622 cm-1吸收峰由内羟基OH1的面内伸缩振动引起,3 653 cm-1归属于内表面羟基OH2和OH4的同相伸缩振动;从高频峰到低频峰强度依次增大,且内表面羟基OH3伸缩振动引起的吸收峰位于3 706 cm-1,表明“地”为有序地开石;拉曼光谱测试表明“血”为雄黄,具有186,222,235,273,346和355 cm-1的特征拉曼位移,其中186和222 cm-1归属于S-As-S的弯曲振动,346和355 cm-1由As-S的伸缩振动引起;拉曼光谱同样可用于“地”的矿物组成研究,低频区具有133,241,266,336,436,463,747,792和914 cm-1的高岭石族矿物的特征位移,高频区可见三个与红外光谱相似的阶梯状谱峰,3 624 cm-1强度最大,归属于OH1的伸缩振动,次强峰3 646 cm-1由OH2和OH4的同相伸缩振动引起,归属于OH3的伸缩振动峰强度最小且位于3 706 cm-1,高频区拉曼位移特点指示“地”为地开石,且有序度较高,与红外光谱测试结论一致。尽管研究样品的“地”与“冻地”鸡血石的主要组成矿物相同,为地开石,且具有外观细腻、温润等特点,但其“血”并非辰砂而是雄黄,所以不应与鸡血石混淆,其正确的珠宝玉石名称应为“粘土矿物质玉”。     

N2O+离子A2Σ+电子态的光解动力学研究

用一束波长为360.55nm的激光，通过N2O分子的（3+1）共振多光子电离（REMPI）过程制备纯净且布居完全处于X2Π(000)态的母体离子N2O+，然后用另一束波长在275—328nm范围内的可调谐激光将制备的N2O+离子激发至预解离电子态A2Σ+.实验发现，由于解离碎片NO+所具有的一定的反冲速度，其TOF质谱峰明显比N2O+母体宽.通过分析NO+碎片TOF质谱峰形状，得到了解离产物的总平均平动能〈ET〉；通过考察〈ET〉随光解能量的变化，发现光解能量在32000cm-1附近约250cm-1的变化 关键词： N2O+离子A2Σ+态 TOF质谱峰 预解离机理     

脑组织漫反射光谱与约化散射系数的斜率估算法

约化散射系数是生物组织光学研究中的一个重要的组织光学参数。利用微光纤探头与光纤光谱仪组成漫反射光谱采集系统对脑组织约化散射系数的实时在位测量进行研究。通过悬乳液与模拟胶模型实验推导了700～850nm波段约化散射系数与漫反射光谱斜率绝对值的关系式,用模型对公式的计算精度进行验证,利用该系统实时在位测量了20只大鼠脑组织在700nm、750nm和800nm处的约化散射系数。经统计分析,大鼠脑白质约化散射系数在上述波长处分别为30±5cm-1、28±5cm-1和25±6cm-1,脑灰质约化散射系数则分别为14±3cm-1、13±3cm-1和12±3cm-1。脑组织约化散射系数实时在位测量对脑外科微创手术中的组织识别具有重要的参考意义。