甲烷电离特性的等离子体发射光谱法研究

应用等离子体发射光谱法,用CCD(charge coupled device)光栅光谱仪记录并标识了脉冲电晕甲烷等离子体370～1 100 nm的发射光谱,确定了常温常压下高纯甲烷(99.99%)经100 kV, 100 Hz脉冲高压电离后的产物为H,C+,CH,C,C₂,C₃, C₄,C₅和烃等。通过分析实验检测到的甲烷等离子体发射光谱,给出了甲烷经脉冲高压电离形成电晕等离子体的机理和自由基CH_n(n=3,2,1)、碳、烃等产物的电离途径。结果显示甲烷分子经高能电子非弹性碰撞后脱氢程度很高,大量氢原子及其离子和甲烷自由基在进一步被高能电子作用下合成了烯烃、炔烃、烷烃和高聚碳化物。实验所获得的脉冲甲烷等离子体发射光谱及其机理分析可为甲烷及其转化研究提供相关依据。     

新型固体聚硅硫酸铁混凝剂的制备及结构表征

聚硅酸基混凝剂是重要的水处理剂之一,在混凝过程中扮演重要的作用,但易于产生自聚反应、形成硅胶、失去稳定性。因此,制备稳定的聚硅酸基混凝剂受到广泛关注。为获得一种稳定的聚硅酸基混凝剂,提出一种新型稳定的固体硅酸基混凝剂(PSPF)的制备方法。采用红外光谱与扫描电镜表征PSPF的结构与形貌;Ferron逐时络合比色分光光度法分析PSPF中Fe的形态;通过微污染源水的处理评估PSPF的混凝性能。以硫酸亚铁、硅酸钠、磷酸二氢钾、碳酸钠等为原料,确定硅铁摩尔比(n_Si/n_Fe)、磷铁摩尔比(n_P/n_Fe)与碱化度(n_OH/n_Fe)对PSPF的制备影响。结果显示在60 ℃水浴30 min条件下,PSPF最优合成条件为：n_Si/n_Fe为1∶4,n_P/n_Fe为1∶6与n_OH/n_Fe为1∶10。表征分析显示,PSPF是一种高分子聚合物,含有的新基团键(例如,Si—O—Si与Fe—O—Si),其有助于增大PSPF分子量与分子链与增强PSPF的混凝性能;PSPF形貌团簇,呈网状结构,有助于吸附架桥和网捕卷扫;Si含量增加提高了PSPF中Fe(b)和Fe(c)的含量,增强了PSPF的聚合度与固化效果。PSPF的混凝性能受PSPF投加量与水环境pH影响显著;在pH为6与投加量为8 mg·L-1时,残余浊度和UV254去除率分别可达0.33 NTU与58.6%。实验研究显示,混凝剂多因素(Si,Fe与P)调控对增强固体聚硅酸基混凝剂的固化效果、稳定性以及混凝性能具有良好的效果。     

从常温常压到超临界乙醇的分子动力学模拟

采用分子动力学方法系统地研究了从常温常压到超临界状态乙醇的热力学性质、结构性质和动力学性质.模拟发现随着温度的升高,体系焓值增大,乙醇分子间的氢键作用减弱,自扩散系数增大;随着压强的增大,乙醇分子间的氢键作用增强,自扩散系数减小;乙醇自扩散系数在液相区随温度变化不明显,在气相区随压强增大很快减小,超临界区乙醇的自扩散系数比液相区大十几倍.温度和压强对乙醇自扩散系数的影响可通过密度来体现.与常温常压相比,超临界条件下的乙醇体系因密度涨落存在分子聚集现象,且在低密度区域更显著;乙醇分子间的氢键作用明显减弱,结     

血红蛋白与铜(Ⅱ)-茜素红S络合物相互作用的研究

采用UV-Vis光谱法,研究在pH 4.2的H₃PO₄-KH₂PO₄缓冲溶液中血红蛋白(Hb)与铜(Ⅱ)-茜素红S(ARS)络合物的反应。结果表明：Hb与Cu(Ⅱ)-ARS络合物相互作用形成红色的离子缔合复合物,该复合物的最大吸收波长为537 nm。在此波长下测得复合物的组成为n_Hb∶n_Cu(Ⅱ)∶n_ARS=1∶4∶8,表观摩尔吸光系数为1.52×105 L·mol-1·cm-1,Hb浓度在1.0×10-7～2.0×10-6 mol·L-1范围内与吸光度呈线性关系,回归方程为A=0.026 9+151 675ｃ(mol·L-1),相关系数r=0.997 2。考察了溶液酸度、试剂用量、反应时间与温度、离子强度、表面活性剂等因素对Hb-Cu(Ⅱ)-ARS复合物形成的影响,并对反应机理做了初步探讨,发现Hb与Cu(Ⅱ)-ARS络合物之间主要以静电引力相结合。进一步考察了常见氨基酸及金属离子对Hb-Cu(Ⅱ)-ARS复合物形成的影响。     

多针双极电晕放电形貌发射光谱研究

利用光学发射光谱(OES)法检测N₂发射光谱,研究常压下多针双极电晕放电中高能电子分布。根据N₂第二正态激发谱峰I_SPB在空间的分布,较精确地确定其电离区形貌,体积分I_SPB获知I_SPB与放电电流I之间的关系。多针双极电晕放电在高压电极和地电极附近各有一个电离区,各电离区的范围都随电压U的升高而不同程度增大。其中负电晕电离区范围大于正电晕电离区,高压端电子雪崩沿针尖轴向比沿径向发展范围大。正负电晕电离区中I_SPB体积分值均与I近似呈一阶线性关系,即I_SPB的分布和高能电子浓度相对应。电离区中形成电流的带电粒子为高能电子,迁移区中形成电流的带电粒子为离子。     

脉冲电晕放电脱除NO化学反应动力学过程

采用非接触的色散荧光发射光谱和时间分辨光谱方法,在大气压条件下,对脉冲电晕放电脱除NO的化学反应动力学过程进行了实验研究。在该研究中,首先利用色散荧光发射光谱方法,得到纯NO气体脉冲电晕放电中各活性粒子的色散荧光谱,并对其进行归属,确定了各活性粒子的灵敏指纹跃迁谱线;在此基础上,通过测量NO气体放电过程中所产生的N+,O,N₂及NO分子的灵敏指纹跃迁谱线的时间行为特性,研究脉冲电晕放电脱除NO的化学反应机理。实验结果表明：在脉冲电晕放电过程中,NO分子首先与高能电子发生非弹性电离碰撞,变成NO+离子,随后NO+离子发生解离反应,形成N+离子和O原子;N+离子在向阴极运动过程中与电子碰撞结合成激发态N原子,继而和其他激发态N原子结合成为激发态N₂;而O原子则应与其它O原子结合成为O₂。由此建立了大气压条件下纯NO气体脉冲电晕放电脱除NO的化学反应动力学模型。     

复合纳米颗粒中白藜芦醇-大麦醇溶蛋白相互作用研究

为阐明大麦醇溶蛋白包覆白藜芦醇形成纳米颗粒的分子机制,采用荧光光谱、紫外吸收光谱以及傅里叶红外光谱和差示扫描量热技术等研究了白藜芦醇与大麦醇溶蛋白分子间的相互作用。结果表明：白藜芦醇与大麦醇溶蛋白分子的相互作用,对其内源性荧光具有猝灭作用,结合差示扫描量热的结果,推测二者通过静态猝灭过程形成了新的复合物;计算出两者之间的结合常数与结合位点数分别为K_A(298 K)=2.21×105 L·mol-1,K_A(310 K)=1.53×104 L·mol-1和n_{298 K}=1.23,n_{310 K}=0.94;依据热力学参数和傅里叶红外光谱判断白藜芦醇与大麦醇溶蛋白之间的作用力为范德华力和氢键相互作用;根据Frster非辐射能量转移原理,计算出白藜芦醇与大麦醇溶蛋白的结合距离为3.25 nm,能量转移效率为0.227;同步荧光检测结果表明白藜芦醇结合大麦醇溶蛋白分子后对其构象产生了明显影响,且该影响是由色氨酸残基所处环境的疏水性变化所致。     

不同体系下氢键对聚丙烯酰胺光谱的影响

采用红外,紫外光谱分析不同体系下氢键对部分水解高分子聚丙烯酰胺光谱的影响。研究表明,高分子聚丙烯酰胺中的酰胺基与部分水解的羧酸基能形成分子内氢键导致酰胺基中游离-NH₂特征吸收峰向低频方向移动;聚丙烯酰胺在水溶液中随浓度的增大主要形成分子内氢键使最大吸收波长发生红移;在含中等浓度钠离子和钙离子的水溶液体系下,分子内氢键和分子间氢键同时存在,在含高浓度钠离子和钙离子体系下,则主要形成分子间氢键。不同体系下,氢键对聚丙烯酰胺光谱的影响不同：在水溶液体系下,其最大吸收波长红移8 nm,在钠离子单独存在的体系下,最大吸收波长红移4 nm,在钙离子和钠离子同时存在的体系下,最大吸收波长红移2 nm。     

常见氯盐溶液中阳离子对水分子氢键影响的拉曼光谱研究

为了全面认识地质流体中常见阳离子对水的结构的影响, 在室温下通过对NaCl—H₂O,CaCl₂—H₂O,MgCl₂—H₂O,CuCl₂—H₂O,ZnCl₂—H₂O和FeCl₃—H₂O体系中水的O—H伸缩振动拉曼谱3 400 cm-1左右的最大峰频率的移动和低于3 433 cm-1强肩峰强弱的系统研究,考察了常见阳离子的离子电荷、离子半径、离子所属族以及络合效应等因素对水的O—H伸缩振动拉曼光谱的影响。并首次通过络合物的生成和阳离子破坏效应的共同作用来讨论相同浓度的不同种类氯盐溶液中阳离子对水氢键的影响,得到结论,对水的氢键的破坏作用：CaCl₂＞MgCl₂＞FeCl₃＞NaCl＞ZnCl2＞CuCl₂。     

多针对板负电晕放电电离区形貌确定

在前期对常压下多针对板负电晕放电伏安特性研究的基础上,利用光学发射光谱(OES)法检测放电产生的N₂发射光谱,研究其电离区形貌。根据N₂发射光谱中峰值最大的第二正态激发谱峰强度I_SPB在高压针电极周围的空间分布,较精确地确定了电离区形貌;在电离区内体积分I_SPB,获知I_SPB与放电电流I之间的关系。实验结果表明,电离区大小随着外加电压U升高而增大;电子雪崩始于距离针尖半径约1 mm处的球面上,并且只在mm量级范围内发展,即电离区的大小为mm量级;电子雪崩沿针尖轴向比沿径向发展范围大,电离区形貌为“子弹”状;I_SPB的积分值与I成二次相系数很小的二阶线性关系,故放电中受激物质主要是N₂;高能电子主要存在于电离区,迁移区中形成电流的带电粒子为离子。     

溶胶-凝胶法制备钼铁催化剂及其XRD、FTIR光谱分析

利用溶胶-凝胶法合成了Mo-Fe催化剂,用对二甲苯的选择性氧化作为探针反应,对其进行了催化剂的活性评价,结果表明：金属原子数的最佳配比为n(Mo)∶n(Fe)∶n(Co)=2.4∶1∶0.02,这时的催化剂活性最高;Mo-Fe系催化剂的活性组分为Fe₂(MoO₄)₃与少量的MoO₃,它们在催化氧化过程中,存在着协同作用,FTIR和XRD均得到了证实。该研究为工业装置的技术改造提供了较好的实验依据。     

FTIR和XPS光谱分析Co—V—O催化剂的丙烷氧化脱氢活性氧物种

制备了正钒酸钴Co₃V₂O₈,焦钒酸钴Co₂V₂O₇和偏钒酸钴CoV₂O₆三种催化剂,进行了XRD,TEM,BET,FTIR,XPS,H₂-TPR和电导等表征, 并测试了他们的丙烷氧化脱氢(ODH)制丙烯催化性能。对各催化剂的FTIR主要吸收峰做了经验归属, 并对其O(1s) XPS谱进行了分峰拟合,计算了催化剂表面不同氧物种的含量。制得的催化剂晶粒均匀,平均粒径为20～30 nm,Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇具有p-型半导体性质,CoV₂O₆表现n-型半导体性质。p-型半导体Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇的丙烷ODH催化性能优于n-型半导体CoV₂O₆,当丙烷的转化率在10%时,在Co₃V₂O₈,Co₂V₂O₇,CoV₂O₆催化剂上丙烯选择性分别为48.12%,47.82%,35.24%。FTIR,XPS,H₂-TPR和电导的研究结果表明,正、 焦钒酸钴催化剂内各种价态钒之间易于进行氧化还原反应和形成氧缺位,钴含量的增加有利于丙烷转化的未充分还原的氧物种O-₂,O2-₂,O-等增加,可以判断未充分还原的氧物种Oδ-(0＜δ＜2)是丙烷ODH活性氧物种。     

聚乙烯吡咯烷酮与苯磺酸铕相互作用研究

用变温红外光谱法和荧光光谱法研究了聚乙烯吡咯烷酮与苯磺酸铕的相互作用。聚乙烯吡咯烷酮的酰胺基团可与苯磺酸铕中的铕离子发生络合配位作用,导致聚乙烯吡咯烷酮的酰胺Ⅰ带发生红移。这种络合配位作用,使原本不溶于氯仿的苯磺酸铕可溶于含聚乙烯吡咯烷酮的氯仿溶液。在苯磺酸铕固体的发射光谱中,只能观察到铕离子的f—f跃迁特征发射峰,而在苯磺酸铕浓水溶液的荧光光谱中,亦可观测到苯磺酸根的π*→π跃迁峰,说明苯磺酸铕在水溶液中存在解络合现象。苯磺酸铕在溶液中的解络合行为使铕离子周围的可配位空间增大,这为PVP的酰胺基团与铕离子发生络合配位作用创造了条件。     

纳米二氧化锆富集分离电感耦合等离子体质谱测定水中痕量钡(Ⅱ)的方法研究

采用水热法合成单斜相纺锤形纳米二氧化锆(ZrO₂),建立单斜相纺锤形纳米ZrO₂富集分离电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定水中痕量Ba(Ⅱ)的方法。对Ba(Ⅱ)的检出限为0.007 ng·mL-1,相对标准偏差为0.13%(n=11);系统的研究纳米ZrO₂对Ba(Ⅱ)的最佳富集分离条件,在pH 10.0时,纳米ZrO₂对Ba(Ⅱ)的吸附率可达99%以上,以2 mL 0.5 mol·L-1的HCl为洗脱剂,可定量洗脱纳米ZrO₂上吸附的Ba(Ⅱ),洗脱率达98%以上;考察了纳米ZrO₂对Ba(Ⅱ)的静态吸附容量为196.6 μg·g-1、富集倍数可达250倍;通过再生实验、共存离子的影响以及与普通ZrO₂的对比实验探讨了纳米ZrO₂的性能,并将纳米ZrO₂的富集分离性能应用于实际样品中Ba(Ⅱ)的分析,使用ICP-MS进行测定,结果满意。     

3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑及其铕和铽配合物的合成与光谱学研究

以六水合硝酸铽和六水合硝酸铕,3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑(HL),1,10-邻菲罗啉和三苯基氧磷(TPPO)合成了TbL₃·2H₂O,TbL₂(phen)·H₂O,TbL₂(TPPO),EuL₃·2H₂O,EuL₂(phen)·2H₂O,EuL₂(TPPO)·2H2O 6个固体配合物。用元素分析,红外光谱,荧光光谱对配合物进行了组分确定和结构表征。IR表明,自由配体HL与稀土离子配位后,位于1644 cm-1处的ν_CC发生移动,相应的ν_CN振动吸收峰降到了1 600 cm-1,结合元素分析等其他表征说明HL和稀土离子发生配位。室温下测定了配合物的荧光激发光谱和发射光谱,激发光谱表明配合物EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O的最佳激发波长分别为310和320 nm, 在此激发波长下扫描发射光谱,EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O相对荧光强度最强,第二配体phen对Eu3+和Tb3+离子的荧光发射强度有明显的增强作用。     

傅里叶变换红外光谱对枯草芽孢杆菌的光学特性研究

使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,测量了两种不同浓度的枯草芽孢杆菌的红外透过率谱,根据朗伯-比尔定律计算出它们的质量消光截面,通过算出复折射率的虚部,再使用KK(Kramers-Kronig)关系,导出复折射率的实部,并对实验结果作了分析和讨论。通过研究枯草芽孢杆菌复折射率的测量和分析方法,对于进一步研究生物气溶胶的吸收和散射特性、拓宽生物气溶胶的测量和遥测技术方法,具有重要的意义。     

水热法碱活化生物质乙醇木质素的化学结构变化

为了提高生物质乙醇木质素的反应活性,采用水热法在四种不同碱性条件下对生物质乙醇木质素进行催化活化处理。运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶色谱(GPC)和有机元素分析手段研究了生物质乙醇木质素被四种碱(NaOH, KOH, K₂CO₃和Na₂CO₃)催化活化前后木质素的化学结构以及组分变化。FTIR结果表明生物质乙醇木质素碱经处理后,木质素的酚羟基特征吸收峰1 375 cm-1都有明显增大趋势,醚键振动吸收峰1 116 cm-1减弱,1 597和1 511 cm-1处苯环骨架振动吸收峰强度变化很小;1H-NMR分析结果表明酚羟基含量都有增大趋势,增加顺序为：KOH>NaOH>K₂CO₃>Na₂CO₃,其中KOH处理后的木质素酚羟基含量增加量为原木素的170%。这由于离子半径大的钾离子更容易与木质素β—O—4醚键上的氧形成加和物,进而发生醚键断裂反应,生成新的酚结构衍生物。GPC 表明生物质乙醇木质素碱处理后分子量分布向低分子区域扩展, 数均和重均分子量减小。元素分析结果显示木质素经过水热反应处理后,C含量都有所增加,而H和O含量则降低了,表明木质素经水热反应处理过程中有脱羧基作用,同时蛋白质的含量也有所降低,提高了木质素的纯度。这都有利于直接将木质素用于制备酚醛树脂胶黏剂。     

单异硫氰基3∶1不对称酞菁锌的光谱性质研究

测定了三种含异硫氰基3∶1不对称酞菁锌配合物(RO)₆(NCS)PcZn(Ⅱ)(R=n-C₄H₉; n-C₅H₁₁; n-C₁₀H₂₁)在五种有机溶剂中的电子吸收光谱,研究了取代基和溶剂对吸收光谱的影响和规律。同时测定它们在有机溶剂中的荧光发射光谱,研究了外部取代基、溶剂和浓度对最大发射波长及荧光强度的影响规律,发现此类配合物具有特定的荧光效应,有望成为光动力诊断和治疗的有效光敏剂。     

Effect of the Protonation and Chemical Doping of Poly(o-toludine) with Copper Sulfate on the Spectral and Electrical Properties of the Host Polymer

Poly(o-toluidine) (POT) and its samples doped with copper sulfate, a transition metal salt, were synthesized by a chemical oxidative polymerization technique using potassium dichromate as oxidant in aqueous hydrochloric acid medium and chemical doping with copper sulfate. The prepared polymeric samples were characterized by ultraviolet (UV)-visible spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray diffraction, and DC conductivity measurement techniques. The UV-visible spectra of doped polymer displayed peaks indicating the presence of charged particles/polarons and/or formation of conducting POT. The characteristic FTIR peaks of the doped polymer provided information regarding structural changes in the backbone of POT and were consistent with the interaction of the benzenoid groups of the polymer with metal ions. X-ray diffraction patterns of powdered doped polymer showed an amorphous nature, as exhibited by most conducting polymers. The DC conductivity of doped polymer was measured by a two-probe method in the temperature range of 300–400 K; a significant enhancement in DC conductivity was observed with an increase in temperature, showing the semiconductor nature of the synthesized doped polymer.     

波数线性校正方法在多烯烃和类胡萝卜素Raman光谱频率校正中的应用

采用密度泛函理论计算了两种类胡萝卜素(β-胡萝卜素和叶黄素) 和几种短链(n=2~5)多烯烃的Raman光谱,用波数线性校正(WLS)方法对计算频率进行了校正,并与常用的几种校正方法作了比较。最常用的单一参数校正(UFS)方法只适用于个别频率的校正,对于所有振动频率的综合校正效果并不理想。WLS方法对于多烯烃和类胡萝卜素的校正结果明显优于UFS方法,校正公式分别为ν_obs／ν_calc=0.999 9-0.000 027 4ν_calc和ν_obs／ν_calc=0.993 8-0.000 024 8ν_calc,这些结果说明WLS方法可以用于类胡萝卜素这样的大分子的频率校正。WLS方法对多烯烃和类胡萝卜素的校正参数非常接近,证明WLS方法对多烯烃的校正结果可以用于类胡萝卜素的频率校正,这为类胡萝卜素频率校正提供了一种新的方法。