用原位漫反射红外光谱研究升温速率对HMX炸药热分解过程的影响

传统研究材料热稳定性的方法包括热失重（TG）（热介电法、热电阻）、真空安定性（VST）、差热分析（DTA）、差示扫描量热法（DSC）等。其中，TG是测量炸药重量变化与温度的函数关系，ST是测量真空状态下炸药热分解所产生的气体量，DTA和DSC是测量炸药在不同温度下，由于发生相变所表现出的变化（吸热或放热）。以上这些方法得到的是炸药热性质的宏观信息，而无法反映炸药在不同温度下的微观化学变化。原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法。该方法结合ir原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点，通过实时跟踪材料在不同温度下的化学变化，测定材料的微观结构与温度的关系。     

原位漫反射红外光谱研究升温速率对HMX炸药热分解过程的影响

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法。该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系。采用原位漫反射红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)分别在每min 5, 10, 20和40 ℃四种不同升温速率下的热分解行为。研究结果表明：在5 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX环发生分子内结合,在10, 20和40 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX发生分子间成环,形成稳定的八元环结构。随着温度的升高,C—N键的断裂数率远高于N—N键的断裂速率。随着升温速率的增加,C—N键的起始分解温度增加,表明增加升温速率会引起HMX分解的滞后。检测到HMX的分解所释放出CO₂, N₂O, CO, NO, HCHO, HONO, NO₂和HCN共八种气体,升温速率的变化未改变HMX的分解机理。     

原位红外光谱法研究HMX炸药的热分解过程

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法.该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系.文章采用原位红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)在5℃·min-1升温条件下的热分解过程.研究结果表明:HMX在205℃发生C-N键和N-N键的断裂,随着温度的升高,C-N键的断裂速率远高于N-N键的断裂速率,表明C-N键的断裂是HMX的主要断键方式,在C-N键的断裂中伴随着N-N键的断裂.同时环的张力增大,表明断键的HMX产生分子内重新结合.检测到HMX的分解所释放出的CO2,N2O,CO,NO,HCHO,HONO,NO2和HCN等八种气体.根据HMX分解中凝聚相结构的变化和气相产物,推出HMX的分解机理:HMX产生C-N键的断裂,会释放出HCHO和N2O以及HONO和HCN;N-N键的断裂会释放出NO2.     

基于溶液温度差谱分析的ATR-FTIR原位测量方法

作为一种原位、快速、无损坏的中红外光谱分析技术,ATR-FTIR已在很多工程领域得到越来越多的应用,尤其是针对结晶过程溶液浓度的原位实时测量。水是一种常用的结晶溶剂,在中红外波段具有强吸收峰,并且在不同温度下具有光谱吸收差异性,因而不能忽略溶剂水和温度对溶液浓度的中红外光谱测量带来的影响。以朗伯-比尔定律为基础,提出采用溶液光谱减去相应温度下的溶剂光谱的方法,从而能准确地测量溶液浓度。以L-谷氨酸溶液结晶过程为例,对L-谷氨酸水溶液的原始光谱数据、溶液光谱扣除常温(25℃)溶剂水的光谱数据以及溶液光谱对应温度扣除溶剂水的光谱数据分别进行建模。结果表明,提出的对应温度差谱法能有效消除溶剂水峰对溶质光谱测量的干扰,明显地降低了溶液浓度光谱标定模型的预测误差。该方法对提高原位ATR-FTIR光谱检测精度的实际应用具有一定的参考价值。     

固/液界面原位红外显微镜和步进扫描时间分辨FTIR反射光谱及其在纳米材料科学中的应用

结合红外显微镜和步进扫描FTIR光谱仪 ,发展了固 /液界面电化学原位显微镜红外反射光谱和步进扫描快速时间分辨FTIR反射光谱 ,并应用于纳米材料特殊性能和电化学反应动力学的研究。研制纳米结构Pt微电极 ,获得CO吸附的红外特征随纳米结构和纳米尺度变化的原位显微镜红外谱图。利用纳米结构Pt微电极的异常红外效应 ,显著提高电化学原位红外反射光谱的灵敏度 ,获得分辨率达 5 0 μs的步进扫描时间分辨光谱。不仅发展了固 /液界面显微镜原位红外反射光谱新方法 ,并且拓展了电化学原位红外反射光谱在纳米材料科学研究中的应用。     

PSⅡ中蛋白二级结构中β聚合效应的红外光谱研究

利用Fourier变换红外光谱（FTIR）方法研究了光系统Ⅱ（PSⅡ）膜颗粒中蛋白二级结构在高温条件下的β聚合效应。具有生物活性和高温蛋白的β聚合样品的红外光谱测量温度均是室温，它们的酰胺Ⅰ吸收带被用来对两种样品的特性进行定量的分析。光谱的分析方法采用了直接Lorentz线型拟合，光谱结果表明光系统Ⅱ二级结构在400℃下发生热变性后，其红外光谱将发生很强的不可逆的变化。但其红外光谱与活性PSⅡ蛋白一样仍可用3个Lorentz线型拟合，显示了FTIR红外光谱方法在研究蛋白热变性方面的优越性。     

氧化铬薄膜的制备与催化应用

本文利用脉冲雾化热蒸发化学气相沉积法(PSE-CVD)制备了单相氧化铬薄膜,并将其应用于丙烯的催化燃烧。对所得薄膜的物相、表面形态和物理化学性质进行了系统的表征,用原位漫反射红外光谱研究了表面催化过程。结果表明所得薄膜为纯净的单相结构。氧化铬薄膜呈现光滑的圆形颗粒且分散均匀。催化特性测试表明氧化铬薄膜可以在较低温度下完全氧化丙烯。原位漫反射红外光谱显示,催化反应过程由L-H机理控制。     

聚偏二氯乙烯热解过程的原位红外光谱

聚偏二氯乙烯是一种热不稳定性的高分子材料，可作为制备含碳材料的前驱体。以红外光谱在线检测功能实现了聚偏二氯乙烯热分解过程的原位分析，通过谱图分析了聚偏二氯乙烯分解过程的机理和温度效应。     

红外光谱辐射亮度测量中温度均匀性和源尺寸效应的研究

在已有的紫外、可见和近红外波段的光谱辐射亮度国家基准的基础上，将光谱辐射亮度的测量范围向红外波段扩展，建立2 μm～14 μm红外光谱辐射亮度计量基准装置，可为遥感对地观测、气候变化、目标识别、材料发射率测量等领域的红外光谱辐射定标提供技术支撑。针对红外光谱辐射亮度测量中的温度均匀性和源尺寸效应进行研究，通过定制光阑或限制所用腔口位置实现了温度均匀性的提升；采用光学仿真、增加光阑和简化光路等方法进行了系统源尺寸效应的分析和抑制，有效地降低了源尺寸效应的不确定度。下一步将对系统的非线性效应等参数进行研究，并对整套系统的不确定度进行评估。     

遥感FTIR测定固体推进剂燃烧的红外光谱特性

应用高分辨率的Bruker EQUINOX55型遥感FTIR,对含有大量高氯酸铵和聚四氟乙烯的高红外活性的固体推进剂燃烧火焰的红外光谱特性进行了研究。设定遥感FTIR光谱仪的光谱分辨率为4 cm-1,连续实时地收集燃烧进行到0,9,18,27和36 s时火焰的红外发射光谱图。采用分子转振光谱测温法,实时测定了固体推进剂的燃烧温度,测得的温度分别为1 992.5,2 610.9,2 294.4,2 361.1和1 916.9 K,校正了仪器的响应函数,得到了固体推进剂燃烧火焰的绝对光谱能量分布图,以及在不同时刻燃烧产物HCl,HF,CO₂和CO的实时浓度。研究结果表明,遥感FTIR可以用于研究特种红外源的红外光谱特性,特别是用于军事上红外目标识辨和制导与反制导,以及研究和改进固体推进剂的配方,是一种很有潜力的技术。     

原位红外光谱法研究丙烯腈/二丙酮丙烯酰胺/丙烯酸甲酯共聚物热稳定化期间化学结构的变化

用原位红外光谱法研究了丙烯腈(AN)/二丙酮丙烯酰胺(DAA)/丙烯酸甲酯(MA)三元共聚物在给定温度和氧气气氛下随热解时间而变化的规律。根据光谱特征峰的变化规律,提出了该共聚物在热稳定化期间的反应机理和生成的结构模型,并发现样品中羰基的相对增量与热解时间的平方根成正比。     

拉曼光谱原位表征在有机光电器件中的应用

拉曼原位表征(Raman in situ characterization)就是在不破坏样品的情况下利用拉曼光谱实时监测变化过程,以表征样品在真实环境下的结构性能变化或记录样品在整个过程中的实时信息。在器件的工作时,原位检测化学结构、物理结构的变化,有利于深入了解器件微观结构与光电性能间的关系,帮助我们优化器件结构,提高器件性能。本文主要针对有机光电器件,总结原位观察生长、老化、带电状态的特点和规律,探讨了原位拉曼光谱在有机光电器件原位表征中的应用和发展潜力。     

在监测固相反应过程中显微红外和漫反射红外光谱方法的比较

文中利用傅里叶红外显微镜和漫反射红外光谱监测聚苯乙烯磺酰氯树脂与乙醇胺在不同温度下的反应程度,对两种方法进行了比较。结果证明漫反射红外光谱是简单有效的方法,而显微红外光谱是研究单个树脂小球之间差异的有效手段。     

不同温度下乙醇电氧化过程的原位红外光谱研究

直接乙醇燃料电池因其优异的性能备受关注。乙醇的电催化氧化并非简单的燃烧,涉及多种催化反应过程。乙醇的C-C键断裂选择性低,以及乙醇氧化中间产物C1分子由于没有及时氧化离开催化剂表面而造成的催化剂中毒,是制约其应用的瓶颈问题。电化学原位红外光谱是在电化学反应的同时,原位采集反应物种特定官能团的振动信息,可在分子水平揭示反应过程,推测反应机理。不同温度条件下乙醇电氧化过程的研究,有助于合理的设计高性能乙醇燃料电池催化剂。选用高性能的PtRh/RGO催化剂,结合同位素示踪法和电化学原位红外光谱技术,研究了不同温度下乙醇的电氧化过程。循环伏安研究表明,乙醇电氧化性能及其C-C键断裂的程度为PtRh/RGO (45℃)>PtRh/RGO (25℃)>商业Pt/C。电化学原位红外光谱从分子水平跟踪了乙醇的电氧化过程,观察到随着电位的增加, CO2, CO,-CH3,-C-O特征峰的强度逐渐增加。CO2和CH3COOH分别归属于乙醇完全氧化和不完全氧化的终产物,因此红外光谱中两种物质特征峰积分面积的比值[CO2]/[CH3COOH]可做为CO2选择性的量度。用来定量标定CH3COOH的特征峰是位于1 280 cm-1的-C-O振动峰,但对于PtRh/RGO催化剂的红外光谱而言,它的乙酸特征峰振动峰位1 280 cm-1附近出现1 214 cm-1甲醇衍生物的振动峰,通过一种反射红外光谱与标样透射红外光谱差减扣除叠加峰方法,定量计算了叠加峰中1 280 cm-1特征峰的积分强度,从而计算出PtRh/RGO的CO2选择性。结果表明对比25℃时, 45℃下PtRh/RGO具有更高的选择性, 0.3 V时提高48.1%, 0.5和0.6 V时略有提高, 0.4 V时降低,这可能是乙醇中β-C和水中OH竞争吸附所致。在两种反应温度条件下, CO2选择性都在电位高于0.4 V时呈现下降趋势。为了进一步研究CO2来源于α-C或β-C的完全氧化,使用同位素标记的13CH312CH2OH做为探针分子,通过电化学原位红外光谱研究了25和45℃下PtRh/RGO电极上乙醇电氧化过程。结果表明,β-C完全氧化为CO2的起始电位与温度无关,都为0.3 V。通过用13CO2/12CO2积分面积的比值定量分析,发现45℃下,该比值在电位0.3~0.5 V时相比于25℃下分别增加0.11, 0.18和0.22,表明随着温度或电位的增加,β-C完全氧化的选择性增加。     

红外光谱在铁基超导材料研究中的应用

红外光谱作为一种体测量手段在非常规超导材料的研究中占有非常重要的地位。本文介绍傅立叶变换红外光谱的基本原理,用来测量固体材料绝对反射率的原位镀膜技术,数据分析中常用的方法和理论模型,以及如何利用该技术手段观测和研究铁基超导材料中的超导能隙,电子配对对称性,自旋密度波能隙,非费米液体行为,晶格振动模式,以及不同相之间的相互关系和不同激发之间的相互作用等超导研究中的重要问题。     

长波红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法

光谱偏振探测可以综合获得目标的光谱、强度、偏振态等参数，有利于改善对目标的探测和识别能力。本文介绍了基于红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法，搭建了长波红外高光谱偏振测量系统，开展了对两类伪装目标在不同温度下的高光谱偏振成像实验，获取了有效的实验数据并进行处理分析。结果表明：两类伪装目标即使涂覆相同的表面涂料，但受基底材料的热传导率影响, 在相同温度差异下红外偏振特性的提升量明显大于辐射亮度，并有着温差越大偏振特性提升量差异越大的规律，同时显示出波段选择性。利用两类伪装目标偏振特性提升量的差异，有效解决相同温度下伪装目标无法识别的难题。     

面粉中蛋白质二级结构的红外光谱研究

测定了不同温度下面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的一维红外光谱,二阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉蛋白质中的α-螺旋结构的、β-转角结构、无规卷曲结构和β-折叠结构红外吸收强度均有所增加。进一步研究了面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉中蛋白质酰胺Ⅲ带的红外吸收强度变化快慢趋势是:1312cm-1(α-螺旋结构)1285cm-1(β-转角结构)1260cm-1(无规卷曲结构)1229cm-1(β-折叠结构)。     

钌多氢化合物的低温FTIR光谱研究

在氢气氛下合成了新化合物Ｒｕ２Ｈ４（ＣＯ）２（ＰＰｈ３）４，建立了可至液氮温度的原位红外测试装置，在室温至液氮温度下进行了外多氢化合物的结构研究。发现ＲｕＴ４（ＣＯ）ＰＰｈ３）３在室温下会发生分子氢与原子氢的结构流变，Ｒｕ２Ｈ４（ＣＯ）（ＰＰｈ３）４则随温度变化而出现桥氢与端氢的结构转化现象。     

红外窗口辐射导热耦合换热研究

针对高速飞行器典型红外窗口材料及气动加热外部热环境特点,建立红外窗口辐射导热耦合换热模型,采用光线跟踪法及有限差分法研究了红外窗口内部温度分布。考察了材料的物性、热边界条件等因素对温度分布的影响。研究结果表明,壁面对流换热系数、光谱吸收系数对红外窗口内部温度分布影响很大。     

Yb/TiO_2/杭锦2~#土的制备及其光催化降解苯的原位红外研究

实验以杭锦2~#土为原料,制备了TiO_2/杭锦2~#土,并在其上添加稀土金属镱作为Yb/TiO_2/杭锦2~#土催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜分析(TEM)、比表面(BET)等对催化剂结构进行了表征,并以苯为目标降解物使用原位红外光谱在不同温度,光源下催化剂催化降解苯的性能进行了研究。