煤液化沥青烯的荧光光谱表征及缔合结构研究

通过分子荧光光谱和紫外可见吸收光谱表征、研究了煤液化沥青烯结构及缔合行为。结果发现：煤液化沥青烯属于萘环结构为主的芳香化合物混合体系,具有强的荧光效应;溶剂与沥青烯分子能够形成激态复合物,导致沥青烯荧光峰红移和荧光猝灭;沥青烯分子间存在非共价键缔合作用,高温液化沥青烯芳香度高,缔合作用强;沥青烯分子间缔合属于逐步缔合过程,不存在“临界缔合浓度”,其表观荧光强度随浓度变化的临界浓度受激发波长影响。     

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。     

自由基型光引发剂的瞬态及稳态荧光特性研究

利用荧光光谱技术研究了不同自由基型光引发剂的瞬态及稳态荧光光谱特性,从分子结构出发分析了共轭结构对光引发剂荧光光谱的影响.实验结果表明随共轭效应的增强,荧光激发与发射峰波长逐渐增大;瞬态荧光谱的衰减受电子基团的影响较为明显,含有吸电子基团的光引发剂荧光衰减快,而含有给电子基团的光引发剂荧光衰减慢.通过对溶剂极性及粘度研...     

5-(2-芳氧甲基苯并咪唑-1-亚甲基)-1,3,4噁二唑-2-硫酮的结构,光谱与热力学性质的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法对标题化合物分子进行几何构型优化和频率计算,得到红外光谱和拉曼光谱及不同温度下的热力学性质.计算模拟分子在气相和不同溶剂下的电子吸收光谱.结果显示,分子内氢键的形成有利于分子稳定,并与实验晶体结构一致.气相中最大吸收峰出现在236nm处,属于近紫外区,溶剂作用使其蓝移(减小)20nm左右,且与溶剂极性无关.     

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。     

激发态分子内质子转移分子2-羟基-1-萘甲醛半碳酰腙的光谱特性

通过考察2-羟基-1-萘甲醛半碳酰腙(HNLSC)在不同极性溶剂中的吸收光谱和荧光光谱,详细研究了HNLSC分子在不同溶剂及酸、碱条件下的不同构型,证实了HNLSC具有典型的ESIPT特性。在非极性溶剂中分子主要以分子内氢键的闭式构型存在,这种闭式构型使分子具有ESIPT特性,在环己烷溶剂和高酸度极性溶剂中分子均表现出～415nm的正常荧光和～435nm处的反常ESIPT荧光。在极性质子溶剂中,因溶质和溶剂之间形成了分子间的氢键以及进一步去质子化,HNLSC形成了基态的溶剂化开式构型和离子构型,在吸收光谱中表现出～395nm的离子构型特征吸收。开式构型和离子构型阻断了分子内质子转移途径,因而在荧光光谱中仅表现出一个特征峰。实验进一步通过三乙胺和稀硫酸调节溶液体系的极性和酸度环境,证明在不同溶剂极性和酸度环境下,HNLSC分子不仅存在萘环上羟基变化引起的多种互变异构体间的转化平衡,同时存在—CHN—NH—CO—NH2结构域的烯醇式和酮式结构的相互转化。     

苯乙烯基吡啶类液晶化合物的分子结构及相变过程的光谱研究

通过本乙烯基吡啶和不同脂肪羧酸间的氢键作用构成液晶的方法具有合成路线灵活、简便、易于变化的特点,本文通过变温红外光谱对做为质子受体的苯乙烯基吡啶粉液晶化合物的分子结构和相变过程中分子排列的变化进行了研究,结果表明在液晶分子中象羰基这样的偶极矩较大的极性基团,对分子所处的相态分子间的相互排列比较敏感。在红外光谱中羰基伸缩振动的变化可以看作是液晶分子相态转变的标志。     

傅里叶变换红外光谱法和紫外-可见谱线组法分析广西特产罗汉果

采用红外光谱和紫外-可见谱线组法全面分析了广西特产罗汉果,并将紫外-可见谱线组法延伸至红外光谱,采集了4种浸泡液的红外谱图。罗汉果红外光谱中出现了羟基、亚甲基、链状羧酸酯羰基、酰胺和苷键的特征吸收峰,表明其中主要含有油脂、蛋白质和甜甙等成分。4种不同极性溶剂水、乙醇、氯仿和石油醚浸泡液的紫外-可见谱线中吸收峰个数、峰形和峰位都存在很大差别,全面反映出罗汉果所含成分的整体效应。4种浸泡液的红外谱图中分别出现了不同成分的特征峰,说明水浸泡液中含有蛋白质和甜甙等极性分子,乙醇浸泡液中既含有蛋白质、甜甙,也含有油脂等脂溶性成分,氯仿浸泡液中除了含有大量油脂,还含有少量蛋白质等成分,而石油醚浸泡液中只含有油脂等脂溶性成分。     

生活垃圾微生物堆肥水溶性有机物光谱特性研究

利用外源微生物(MS,ZJ)进行城市生活垃圾工厂化堆肥,在堆肥前后对水溶性有机物的紫外、红外、荧光光谱进行了分析,探讨外源微生物堆肥对水溶性有机光谱学特性的影响。结果表明,堆肥结束后,不同处理水溶性有机物紫外、红外、荧光光谱形状基本相似,但特征峰强度有明显区别。与CK相比,接种微生物处理堆肥后,水溶性有机物紫外光谱280 nm附近类肩峰明显减弱;红外光谱解析表明,水溶性有机物中小分子糖类物质减少,芳族类物质增加;荧光同步扫描光谱进一步证实,水溶性有机物中多环芳族类化合物增加,其荧光光谱特征峰与污泥中富里酸相似。试验结果证实,接种外源微生物可明显增加堆肥水溶性有机物芳构化程度,各处理芳构化程度依次为：MS+ZJ>ZJ>MS>CK。     

三种蛋白和黄酮结合物中氢键与黄酮稳定性相关性分析研究

运用三维荧光光谱、紫外可见分光光谱以及傅里叶红外光谱等手段研究了蛋白与黄酮分子的相互作用,并结合相关性分析的统计学手段分析了蛋白与黄酮分子相互作用方式对黄酮稳定性的影响。实验结果表明,疏水相互作用是三种蛋白与黄酮分子之间主要的作用力,在牛血清白蛋白与黄酮的结合中有氢键的参与,同时发现在牛血清白蛋白体系中黄酮的稳定性明显增强。通过相关性分析证明蛋白对黄酮稳定性的提高与两者之间的分子间氢键有关,氢键结合作用越强蛋白对黄酮保护越明显。     

Integration of rotational algorithms into dissipative particle dynamics: modeling polyaromatic hydrocarbons on the meso-scale

Heavy crude oil consists of thousands of compounds, a significant fraction of which have fairly large molecular weights and complex structures. Our work aims at constructing a meso-scale platform to explore this complex fluid in terms of microstructure, phase behavior, stability and rheology. In the present study, we focus on the treatment of the structures of fused aromatic rings as rigid body fragments in fractions such as asphaltenes and resins. To derive the rotational motion of rigid bodies in a non-conservative force field, we conduct a comparison of three rigid body rotational algorithms integrated into a standard dissipative particle dynamics (DPD) simulation. The simulation results confirm the superiority of the Quaternion method. To ease any doubt concerning the introduction of rigid bodies into DPD, the performance of the Quaternion method was tested carefully. Finally, the aggregation dynamics of asphaltene in very diluted toluene was investigated. The nanoaggregates are found to experience forming, breaking up and reforming. The sizes of the asphaltene monomer and nanoaggregate are identified. The diffusion coefficient of diluted asphaltene in toluene is similar to that found experimentally. All these results verify the rotational algorithm and encourage us to extend this platform to study the rheological and colloidal characteristics of heavy crude oils in the future.     

Asphaltene radicals and their interaction with molecular oxygen: an EPR probe of their molecular characteristics and tendency to aggregate

The paramagnetic species nature of different geological origin asphaltenes are discussed on the basis of Electron Paramagnetic Resonance (EPR) results. Free organic radicals are present in petroleum asphaltenes but their molecular nature is poorly known owing to the multiplicity of their molecular structures which causes the appearance of a single unresolved EPR signal with a linewidth of 4–6 Gauss. In spite of the poorly resolved signals the microwave power dependence of EPR line intersities gives some insights into the nature of the aromatic rings condensation. More aromatic asphaltenes show higher saturation power of the EPR lines: this fact has been explained by a spin exchange mechanism between π-π electronic clouds of adjacent molecules, supported also by some XRD evidences. Moreover, asphaltenes in argon (not paramagnetic gas) show a maximum intensity at much lower microwave power than in oxygen atmosphere (paramagnetic gas); besides, the differences in the saturation behavior for the different asphaltenes are much more evident in oxygen atmosphere. This phenomenon is suggested to be a consequence of a weak spatial complex between aromatic moieties and oxygen molecules that deeply contribute to the relaxation pathway. Synchronous fluorescence spectroscopy confirms the difference in the size of aromatic cores in asphaltenes molecules as supposed on the basis of the saturation mechanism of EPR line intensities.     

Non-isothermal kinetics of styrene-butadiene-styrene asphalt combustion

The combustion characteristics of styrene-butadiene-styrene （SBS） asphalt are studied by thermogravimetric analysis （TG/DTG） at four different heating rates. According to the saturates/aromatics/resins/asphaltenes （SARA） fractionation method, the combustion process of SBS asphalt can be divided by Gaussian peak fitting into three main stages： oil content release, resin pyrolysis, and asphaltene and char combustion. When the heating rate increases, the mass losses of the oil content and resin pyrolysis increase, and less asphaltenes are formed at a higher temperature. The activation energy values are calculated by the Coats-Redfern method to be in the range 61.6 kJ/mol-142.9 kJ/mol. The Popescu method is used for the kinetic analysis, and the result shows that the three stages of asphalt combustion can be explained by the sphere phase boundary reaction model, the second order chemical reaction model, nucleation, and its subsequent growth model, respectively.     

衰减全反射红外光谱法快速测定糠醛抽出油烃族组成含量方法研究

提出了一种衰减全反射红外光谱法快速测定糠醛抽出油烃族组成含量的方法,设计了一套重油烃族组成快速分析系统。实验收集了62个减压蜡油经糠醛精制后的抽出油样品,采用NB/SH/T0509-2010方法测定其饱和烃、芳烃含量,由差减法求得胶质和沥青质总含量。采用偏最小二乘法(PLS)分别建立了糠醛抽出油饱和烃、芳烃和胶质+沥青质含量的定量校正模型,其SEC分别为1.43%,0.91%和1.61%,SEP分别为1.56%,1.24%和1.81%,均小于NB/SH/T0509-2010方法规定的再现性误差,模型预测精密度小于标准方法的重复性误差要求。与现行标准方法相比,该方法速度快,操作简单,可显著提高糠醛抽出油烃族组成分析效率。该分析系统也可用于其他重油分析,具有很好的推广应用前景。     

三种多环芳烃混合溶液二维荧光相关谱解析

多环芳烃为优先控制污染物,但是由于其含量很低,多组分多环芳烃荧光峰相互重叠,所以常规荧光光谱法无法对其荧光峰进行有效解析。采用二维荧光相关分析方法对三种多环芳烃,蒽、菲和芘的混合溶液进行荧光峰解析。根据研究目标,按照三种多环芳烃浓度比的不同配制了三种混合物体系,共27个样本,每种体系的三种溶液浓度彼此间按规律递增和递减。在此基础上,以浓度为外扰,构建了各体系的同步和异步二维荧光相关谱。同步谱中,在425,402,381,373,365,393及347 nm处产生自相关峰。以未被覆盖的菲在347 nm处荧光峰为线索,通过其与各波长处荧光交叉峰的正负,判断出了402,381,425和452 nm处荧光峰源于混合溶液中的蒽; 373与393 nm处荧光峰源于混合溶液中的芘; 365,356及347 nm处荧光峰源于混合溶液中的菲。通过异步谱解析出菲的385 nm处荧光峰,证明了异步谱比同步谱具有更好的光谱分辨率。研究结果表明,采用二维荧光相关方法对光谱严重重叠的多组分多环芳烃的解析是可行的,并具有一定的优势,可推广到对环境中其他污染物质的检测。     

不同环数芳香烃激光诱导荧光光谱研究

为了更好地区分测量小分子芳香烃,利用一台Nd∶YAG激光器提供能量为0.085 J·cm-2、波长为266 nm的入射光。针对苯、甲苯、萘、菲、蒽、芘和屈不同环数的芳香烃,使用激光诱导荧光法研究了单一芳香烃及不同芳香烃混合物的荧光光谱。结果表明,芳香烃的苯环数是荧光发射光谱的主要决定因素;相同苯环数不同结构的芳香烃对荧光光谱范围基本没有影响;由于266 nm波长的吸收效率差异,导致相同环数的芳香烃的荧光光强存在差异;而且吸收效率相近且浓度相同时,环数越大,荧光光强越强。随着芳香烃环数的增加,荧光光谱波段和峰值都出现从紫外波段向可见光波段红移的现象,同时吸收效率相近时,荧光光谱范围变宽;一环至四环芳香烃的较好的荧光光谱区分范围分别为275~320,320~375,375~425和425~556 nm。针对不同芳香烃混合物研究表明,由于辐射能量传递机制导致混合物中有3环或4环芳香烃存在时,紫外波段的光被损失,所以1环或2环芳香烃混入混合物后,混合物中的1环或2环荧光光谱不能被检测到,但荧光光谱强度增大;当混合物中只包含3环和4环芳香烃时,荧光发射光谱具有两种芳香烃的特点;当混合物中存在3环和4环芳香烃时,荧光发射光谱和各自的浓度相关,从而可以一定程度区分不同环数物质。     

Studies on interaction between flavonoids and bovine serum albumin by spectral methods

The interaction between three kinds of flavonoids and bovine serum albumin (BSA) was investigated by fluorescence and UV-vis absorption spectrometry. The results indicated that flavonoids have strong ability to quench the intrinsic fluorescence of BSA by forming complexes. The binding constants, number of binding sites, thermodynamic parameters and energy transfer mechanisms were also investigated. Conformation change of BSA was observed from synchronous, three-dimensional fluorescence and circular dichroism spectrum.     

导数同步荧光光谱对不同产区熟地黄的鉴别

实验测定了不同产区熟地黄的三维同步荧光光谱,提取其特征参数,发现不同产区熟地黄的有效荧光成分相似,并建立了谱-效关系,为临床用药剂量提供参考。进一步,对不同产区熟地黄的同步荧光发射光谱分别求一阶导数和二阶导数,放大了同步荧光发射谱的肩带,可区分光谱的细微变化,建立了鉴别不同产区熟地黄的导数同步荧光光谱方法。     

两种含硅炔基树脂的固化行为研究

综合采用红外光谱（FTIR）、核磁碳谱 (13C NMR)、差示扫描量热（DSC）,热失重测试(TGA)等多种表征手段,研究了聚硅芳炔（PAR）和聚硅乙炔（PMR）两种含硅炔基树脂的固化行为,讨论了树脂固化物的结构与热稳定性的关系。结果表明：PAR和PMR树脂的固化机理不同,PAR主要通过炔基间的加成和Diels-Alder反应实现分子间的固化交联,并最终形成由苯环和稠芳环组成的芳构网络;PMR则主要通过硅氢基、炔基、烯基之间的加成反应实现固化,并成形饱和的碳硅Si—C(sp3)网络结构。固化成型的芳构网络和Si—C(sp3)网络结构分别赋予了PAR和PMR树脂固化物良好的热稳定性能,它们的热分解温度T_d5均大于600 ℃,900 ℃残重率均达到85%以上。