毛竹材表面光化降解的FTIR和XPS分析

竹材光变色和光化降解过程比较复杂。该文以我国资源丰富的毛竹为研究对象,利用氙光衰减仪对竹材进行表面劣化处理,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对竹材表面化学组成和结构的变化进行表征。XPS测试结果表明,竹材表面光劣化处理后其O元素含量及氧碳比(O/C)明显增加;从C原子结合形式来看,C1(C—C)含量减少,C2(C—O)含量增加,C3(CO)和C4(OCO)含量增加明显,C的氧化态显著升高。FTIR分析表明,光劣化处理使得与木质素有关的吸收峰(如1 604,1 512及1 462 cm-1)强度明显降低,木质素发生降解,同时1 735 cm-1处非共轭羰基吸收峰强度明显增强,表明有新的羰基类物质生成,竹材表面发生光氧化反应。竹材表面的多糖物质(纤维素和半纤维素)受光劣化影响较小,其表面多糖相对含量在劣化处理后明显提高。     

红外光谱分析醋酸酯淀粉包膜尿素膜降解特征

采用傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)方法分析醋酸酯淀粉包膜尿素及与生化抑制剂结合的四种肥料在棕壤中膜降解特征,为包膜尿素肥料的应用提供科学依据。分析表明,膜化学成分,分子结构和膜组成没有因加入不同的抑制剂而改变。膜特征峰主要是H-O,—OH,CO2,C=O,—CH2,—CH3,C—O,C—O—H,C—O—C的不对称、对称伸缩振动吸收。在棕壤中,最高峰吸收强度总趋势0>15>30>60>90>120>150>310d,前15d降解相对缓慢。150d大部分膜物质已降解。经过310d,膜主要官能团或分子结构发生了实质性改变,不同抑制剂对膜降解速度没有显著影响。红外吸收光谱完全可以测定与描述醋酸酯淀粉膜降解特征,并可揭示膜降解速度差异。     

生态滤池出水悬浮物的元素分析和红外光谱分析

对生态滤池出水悬浮物的碳氢氮三元素和红外光谱进行了分析比较。元素分析结果表明,生态滤池出水悬浮物的无机成分比普通滤池稍高,用中颗粒惰性填料时复合床生态滤床的出水悬浮物无机物含量高。出水悬浮物的红外吸收光谱图主要由蛋白质的吸收带、碳水化合物的吸收带组成。1 655 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,是N—H的弯曲振动和C—N的伸缩振动,1 235 cm-1附近是酰胺Ⅲ带,是C—N的伸缩振动和N—H的弯曲振动引起的。单层普通滤池和单层生态滤池出水SS(suspend substance)红外光谱图差别很小;采用中颗粒填料的生态滤池,出水SS的红外光谱图中,1 042 cm-1处的吸收峰相对强度比粗颗粒填料的高,而2 924和2 852 cm-1的甲基伸缩振动峰和1 720～1 200 cm-1区域的相应吸收峰强度,比用粗颗粒填料的低。     

彝药大红袍、鸡根红外光谱的快速、无损分析

采用傅里叶变换衰减反射红外光谱法(ATR-FTIR)对2种彝药药材进行了快速无损的红外光谱测定。鸡根的主要特征峰是1 726,1 641 cm-1(宽峰), 1505 cm-1(小峰),1 379 cm-1附近为四指小峰,1 244 cm-1(小尖峰),在920～1 200 cm-1有1个阶梯峰C(最强峰);大红袍的特征峰是1 605 cm-1(次强, 单峰), 1 512 cm-1(小峰),1 438 cm-1(小尖峰),1 044 cm-1(最强,单峰)。实验发现2类块根类药材光谱有一共同点,即由C—O—C振动在1 034 cm-1处产生的吸收峰最强,说明彝药块根的红外吸收光谱图主要由碳水化合物木质素、纤维等吸收峰组成。     

多壁碳纳米管束储氢机理的X射线吸收谱研究

采用X射线吸收精细结构光谱探索性地研究了多壁碳纳米管束.在多壁碳纳米管束不同入射角的X射线吸收精细结构光谱中，观察到C—H σ^*共振峰强度随入射角的变化而发生变化.在常温常压下出现C—H键可能与多壁碳纳米管束中存在缺陷有关，缺陷数量越大C—H σ^*共振峰的强度越大.光谱中C—C π^*和C—C σ^*共振峰强度的变化趋势都不同于C—H σ^*共振峰，这有力地证明了在常温常压条件下氢原子是吸附在多壁碳纳米 关键词： X射线吸收精细结构光谱 碳纳米管 储氢 化学吸附     

交联淀粉微球酶降解过程的FTIR和XRD分析

以可溶性淀粉为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用反相悬浮聚合得到了一种交联淀粉微球(CSM)。为了深入了解交联淀粉微球(CSM)的降解过程,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线粉末衍射(XRD) 等光谱分析手段,对可溶性淀粉、CSM及其CSM在模拟肠液中不同时间的降解产物进行了分析。FTIR和SEM的研究结果表明, CSM在消化液中3 h内可稳定维持其交联结构,降解后3和12 h之间1 090 cm-1处的C—O—C弯曲振动峰减弱,酰胺的Ⅰ带吸收峰和Ⅱ带吸收峰强度的减弱说明了淀粉分子链被降解, 交联结构开始解聚,12 h后酰胺的Ⅰ带吸收峰和Ⅱ带吸收峰完全消失,说明交联结构已完全被除去;XRD结果表明,CSM在消化液中降解12 h后的情况与可溶性淀粉的降解情况相似,非结晶性部分被分解,结晶度随降解过程的进行而提高,但是仍然小于可溶性淀粉的结晶度。     

单层与双层石墨烯的光学吸收性质研究

采用紧束缚模型分别描述单层、双层石墨烯的能带结构, 利用光子-电子相互作用的二阶微扰理论分别计算单光子和双光子吸收系数.计算结果表明: 单层石墨烯单光子吸收系数为常数, 约为6.8×10⁷ m^-1, 即单层石墨烯对入射光的吸收率约为2.3%; 双层石墨烯的单光子吸收比单层石墨烯的单光子吸收强, 且随入射光波长呈分段性变化.单层石墨烯的双光子吸收系数与波长λ⁴成正比; 双层石墨烯双光子吸收系数在红外波段(～ 3100 nm处)有一个很强的共振吸收峰. 研究结果可为石墨烯材料在光电子器件的研究和制作方面提供指导. 关键词： 石墨烯 光学吸收 紧束缚模型     

红外光谱分析丙烯酸树脂包膜尿素膜降解特征

采用傅里叶变换红外光谱吸收(FTIR)方法分析丙烯酸树脂包膜尿素及与生化抑制剂结合的四种肥料在棕壤中膜降解特征,尝试利用红外光谱技术分析丙烯酸树脂膜降解特征,为包膜尿素肥料的应用提供科学依据。分析表明,成膜的化学成分,分子结构和膜组成没有因不同种生化抑制剂的加入而受到影响。膜特征峰出现在3 479～3 195,2 993～2 873,1 741～1 564,1 461～925和850～650cm-1之间,主要是CH3,CH2的—C—H,—OH,C—O,C—C,C—O—C,CO,CC的不对称、对称伸缩振动吸收,峰面随时间变化由平到尖,由宽到窄,吸收强度因化学键量变强弱不一。60d前四种肥料膜红外吸收光谱没有明显区别,膜降解缓慢;而60d后降解速度加快,以120d降解速度最快,310d后四种肥料膜主要分子结构没有实质性改变,膜材料主要成分在棕壤中降解十分缓慢,降解速度并没有明显受到不同生化抑制剂的影响。降解特征可以用红外吸收光谱测定与描述,红外光谱能够描绘膜降解动态,物质化学基团变化,降解速度的差别。     

UV辐射前后乙酰化木材的化学组分结构变化与微观构造表征

以杨木木粉为试样,进行不同时长的乙酰化处理,利用紫外光加速老化,探讨不同乙酰化度对木材耐光性能的影响,根据FTIR光谱分析试样化学组分特征吸收峰强度的变化规律,建立乙酰化处理时间与木材化学组分变化之间的关系。结果表明：UV辐射前,乙酰化木粉在1 739 cm-1处饱和酯化合物中CO和 1 385 cm-1处乙酸酯基中C—H的特征吸收峰强度均大于原木粉,处理40 min木粉的吸收峰强度最大,增重率最高,木粉的乙酰化效果显著;UV辐射后,乙酰化木粉在1 504 cm-1处木质素中苯环特征吸收峰强度明显大于原木粉,且乙酰化处理40 min木粉的吸收峰强度最大,表明乙酰化处理能够有效抑制木材化学组分的光降解反应,提高木材的耐光老化性能,其中处理40 min的效果最佳;SEM图片显示,乙酰化处理木粉的纤维状表面较原木粉更加均匀,材料粒径更小,乙酰化处理能有效提高木材的稳定性。     

电磁内爆模拟技术实验研究进展

开展了中俄Z—pinch联合实验和强光一号实验，重点对双层丝阵内爆动力学模式、单层丝阵填充泡沫构建动力学黑腔及能谱相对强度的测量等进行了研究，取得了一批重要的物理研究成果。实现了双层丝阵内外层等离子体的同时内爆聚心，产生5．6TW的峰值辐射功率，     

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.     

TCTA在外电场下的双分子发光现象

制备了三苯胺化合物4,4′,4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)的单层器件ITO/MoO_3/TCTA/LiF/Al和TCTA/TPBi双层异质结器件ITO/NPB/TCTA/TPBi/Bphen/LiF/Al,研究了TCTA的双分子发光现象。通过测试器件的光电性能和薄膜的稳态光谱,得出以下结论:(1)单层器件的电致发光光谱有425 nm和600 nm两个发光峰。与TCTA薄膜的光致发光光谱对比,可知425 nm附近的蓝色发光峰来源于TCTA单体发光,而600 nm附近的橙色发光应为TCTA二聚体electromer的发光。蓝色和橙色发光混合,使单层器件发光颜色表现为白色,对应色坐标为(0.381,0.343)。(2)TCTA/TPBi双层异质结器件的电致发光光谱为440 nm的单峰,器件的最大发光亮度为930 cd/m~2,发光性能明显优于单层器件。结合薄膜TCTA、TPBi和TCTA/TPBi的光致发光光谱和紫外-可见光吸收光谱,可知双层器件的发光来自TCTA~+TPBi~-电致激基复合物。双层器件表现出良好的色稳定性,电压在6～11 V范围,CIE色坐标为(0.18±0.01,0.14±0.01)。     

硫化锡电子结构和光学性质的量子尺寸效应

基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了硫化锡(SnS)晶体、纳米单层及多层的结构稳定性、电子结构和光学性质.结果表明:由于相对弱的层间范德瓦尔斯力作用,SnS单层纳米片可以像石墨烯等二维材料一样从块体中剥离出来;受制于量子尺寸效应和层间相互作用的影响,SnS的结构稳定性随层数减少而逐渐减弱,其带隙随层数减少而逐渐增大;由于材料的本征激发和吸收取决于电子结构,因此改变SnS材料的层数可以到达调控其光学性质的目的;SnS块体和纳米结构的主要光学吸收峰起源于Sn-5s,5p和S-2p轨道之间的电子跃迁;并且从块体到单层纳米结构,SnS的光学吸收峰出现明显的蓝移.本文的研究将有助于SnS材料在太阳能电池领域的应用.     

不同变质程度煤燃烧反应性及FTIR分析其热解过程结构变化

利用TG/DTA 6300的热重分析仪对胜利褐煤(SL)、神华烟煤(SH)与塔旺陶勒盖无烟煤(TT)三种不同变质程度的原煤进行空气气氛下燃烧反应;通过FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析了三种煤样及不同终温下固定床热解半焦的官能团组成;运用数学高斯函数对FTIR曲线重叠吸收峰进行分峰拟合,利用拟合峰面积计算FTIR的芳香度指数(R)、芳香结构稠合指数(D)及有机成熟度指数(C)结构参数。结果表明： SL,SH与TT煤着火温度分别为299.3,408.2及441.0℃;最大失重速率峰温度分别为348.6,480.5及507.0 ℃,即随煤样变质程度的不同,着火点和最大失重速率温度都不同程度提高。煤中官能团结构较复杂,不同变质程度的煤样的红外光谱曲线中均可以观察到羟基(—OH);脂肪烃(—CH₂,—CH₃);芳环(CC); 含氧官能团(CO, C—O)等主要官能团的振动吸收峰。随着热解炼焦温度的升高,三种煤样中脂肪烃类(—CH₂—,—CH₃)红外振动吸收峰均逐渐减小;炼焦后CO在1 700 cm-1伸缩振动峰在炼焦温度到达550 ℃时基本消失;SL原煤样在1 000～1 800 cm-1 含氧官能团吸收峰区域红外曲线更为复杂,随炼焦温度升高较之其他煤样变化最为显著;而SH及TT煤芳环CC吸收峰在温变过程中峰位及峰强度均无显著变化。通过R,D及C值随热解终温的变化曲线,三种变质程度煤在热解反应过程中主体官能团变化趋势存在差异。     

农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征

原位衰减全反射红外光谱用于农药残留动态研究。通过对果蔬(西红柿)表面敌敌畏和乙酰甲胺磷两种农药的原位表征,发现敌敌畏具有显著的挥发性,喷淋20min后降解达80%,同时,表征CO的1 734cm-1吸收峰在20min转为负峰,结合3 073cm-1吸收峰显著减弱,1 277cm-1吸收峰在减弱的同时发生了显著的红移(30cm-1),表明敌敌畏可能存在一定程度的水解;而喷淋乙酰甲胺磷后120min无明显变化,表明乙酰甲胺磷相对稳定。     

氧化石墨烯褶皱行为与结构的分子模拟研究

应用反应力场分子动力学方法,模拟了单层氧化石墨烯在径向压缩作用下的褶皱过程,研究了含氧基团(羟基、环氧基)对氧化石墨烯褶皱行为以及褶皱球结构稳定性的影响.当石墨烯仅含羟基时,该类氧化石墨烯呈现出"推进式"的褶皱行为,而当石墨烯仅含环氧基时,该类氧化石墨烯则呈现出片层与片层"贴合式"的褶皱行为.褶皱行为的不同决定了氧化石墨烯最终褶皱球结构的差异.通过分析原子级势能增量分布与C—C成、断键位置之间的关系,发现氧化石墨烯上C—C成、断键主要发生在变形较为严重的区域,且相较于羟基,环氧基对与其连接的C—C键具有更强的削弱作用.为了研究氧化石墨烯褶皱球的结构稳定性,模拟了其在无约束条件下的释放过程.发现氧化石墨烯褶皱球的结构稳定性取决于其中C—C成、断键数量,即C—C成、断键的数量越多,结构越稳定,且在同一氧化率下,褶皱球的结构稳定性随环氧基比例的增大而提高.本研究表明,通过改变氧化石墨烯片层上含氧基团的相对比例,可实现对其褶皱球稳定性的控制.     

基于激光拉曼光谱归一化法的乙醇定量分析研究

拉曼光谱具有分辨率高、分析速度快、检测样品制备简单、无损以及可在线测量等优点，被广泛用于分析物质的成分与分子结构信息，可以对多种有机物和无机物进行定性和定量的分析。目前主要应用多以相对比较成熟的定性分析为主，用于定量分析时，一方面由于拉曼光谱的重现性较差，会受到很多内部因素干扰；另一方面，拉曼光谱的分析理论相比于传统技术还不够完善，分析结果的误差较大，限制了其在定量分析中的应用。在基于强度比值的定量分析中，拉曼强度归一化理论的出现为拉曼光谱的应用提供了理论依据，参考峰/内标峰及拟合方法的选择对测量准确性和稳定性有较大的影响。采用激光拉曼系统研究了不同浓度乙醇溶液拉曼光谱特征峰(C—C—O对称伸缩，874 cm^-1)与其他参考峰/内标峰的相对强度关系，分别提出了基于乙醇本征峰位比值法和基于CCl₄特征峰位的内标法，建立了线性回归分析模型，经归一化处理后两种方法均可有效消除系统中的突变噪声及强荧光背景的影响。通过联合假设检验等统计学方法对比了不同组内与组间的数据差异，确定了两种方法中准确性和稳定性最好的参考峰/内标峰。F检验与t检验表明，用乙醇自...     

胺基化合物修饰戊二醛交联壳聚糖树脂的合成及其红外光谱研究

研究了以三聚氯氰为活化剂,正丁胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、苯甲胺、对甲基苯胺、对氨基苯磺酸修饰戊二醛交联壳聚糖的制备及其红外光谱。壳聚糖1 155 cm-1的糖苷键ν_(C—O—C)吸收峰、899 cm-1的环振动吸收峰和1 030 cm-1的伯羟基ν_(C—OH)吸收峰基本不变。在3 430～3 440 cm-1的ν_(O—H)和ν_(N—H)吸收峰稍有变化,1 400～1 384 cm-1的δ_(C—H)吸收峰变化较明显。氨基化修饰交联壳聚糖仲羟基的ν_(C—OH)吸收峰由1 095 cm-1移至1 060～1 070 cm-1。三聚氯氰活化交联壳聚糖在803～812 cm-1和1 584～1 590 cm-1出现均三嗪环骨架振动吸收峰。随取代度和脱乙酰度不同,壳聚糖的酰胺Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ峰强度变化明显。伯仲胺修饰交联壳聚糖在1 517～1 530 cm-1出现质子化氨基δ_(N—H)吸收峰,三甲胺、三乙胺修饰交联壳聚糖此峰消失或减弱,但在1 400～1 500 cm-1出现一组ν_(C—N)吸收峰。     

红外光谱结合热重法对考古木材降解状况的分析

考古木材的保存保护需要基于其主要化学组分的降解状况,制定科学的保护方案,如加固剂的选用、处理时间与温度的控制等。选取徐州万达汉代墓群出土四个棺木作为样品;经鉴定,树种分别为硬松(Pinus subgen. Diploxylon sp.)、楠木(Phoebe sp.)、梓木(Catalpa sp.)和榉木(Zelkova sp.)。采用衰减全反射傅立叶红外光谱及热重分析,快速表征考古木材和对应现代材的化学性质和热解特性。研究结果表明:考古硬松、考古楠木、考古梓木以及考古榉木的红外光谱中1 730 cm~(-1)附近来自于半纤维素乙酰基上CO伸缩振动的吸收峰几乎消失,而1 500 cm~(-1)附近木素苯环骨架伸缩振动吸收峰的相对峰强提高,这反映出古木半纤维素降解严重,而木素留存较好。古木综纤维素样品中均未发现半纤维素中酰氧键(—COO)位于1 238 cm~(-1)附近的特征峰,而除现代楠木综纤维素外,其余现代材综纤维素红外谱图中均检测到此峰,这表明与纤维素相比,古木中半纤维素降解更严重,也说明楠木的半纤维素含有较少的酰氧键。与古木酸不溶木素样品相比,现代健康材酸不溶木素1 459 cm~(-1)附近甲基与亚甲基的C—H弯曲振动的吸收峰强度较高,说明现代健康材酸不溶木素中有更多的甲基与亚甲基,木素大分子中含有更多的侧链。古木酸不溶木素的红外谱中1 028 cm~(-1)附近的木素中仲醇与脂肪醚结构的吸收峰强度低于现代材,说明古木的酸不溶木素含有较少的C—O键。比较不同树种古木和现代材的热解行为,发现古木热解速率均减缓,快速热解段起始温度提前,残炭率提高。古木与现代材热解行为的差异,主要与古木综纤维素大量降解,木素相对含量的提高有关。在4个古木样品中,考古楠木的残炭率最低,这表明考古楠木木素相对含量较低,综纤维素保存较好,其天然耐久性在4个树种中最好。此外,由于古木酸不溶木素中含有较少的侧链以及甲氧基使得其热解速率变慢。以上结果表明,红外光谱与热重分析均可用于分析考古木材的降解状况,能为及时制定文物保护方案提供科学依据。     

采用FTIR技术研究高压处理对冻干大豆分离蛋白构象的影响

采用傅里叶转换红外光谱技术(FTIR)研究了高压(HP)处理对冷冻干燥的大豆分离蛋白(SPI)构象的影响。在SPI的去卷积FTIR光谱的酰胺Ⅰ′区域(1 600～1 700 cm-1),观察到12个与蛋白构象相关的红外吸收峰,分别对应于CO键伸缩振动与肽键的C—N伸缩振动。通过对该区域的峰强度与波数分析显示,压力为200～400 MPa的HP处理导致SPI在该区域的峰发生明显的“红移”(约2 cm-1),强度也显著增加。更高的HP处理进一步增强了SPI的酰胺Ⅰ′区域的峰强度。对酰胺Ⅱ峰分析显示,HP处理导致酰胺Ⅱ峰(如1 560～1 500 cm-1)的强度、面积逐渐增加(与压力呈正相关)。以上分析显示,HP处理导致SPI的二级与三级结构逐渐打开,然而变性蛋白的结构在高压释放后经历一个“重构过程”。