聚对苯二甲酸乙二醇酯C=O伸缩振动模式ATR二维相关红外光谱研究

采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)结合二维相关红外光谱技术,分别研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的羰基红外伸缩振动模式(νC=O)。研究发现:玻璃转化温度(Tg)以下时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1700cm~(-1)、1709cm~(-1)和1718cm~(-1),而随着测定温度的升高(313~343K),其红外吸收强度变化快慢顺序为:1709cm~(-1)1700cm~(-1)1718cm~(-1);而当在Tg以上时,PET的νC=O的红外吸收频率包括1709cm~(-1)和1718cm~(-1),而随着测定温度的升高(353~393K),PET的νC=O红外吸收强度变化快慢顺序为:1718cm~(-1)1709cm~(-1)。本项研究拓展了ATR二维相关红外光谱技术在PET高分子材料热变性研究的范围。     

乳胶C-H面外摇摆振动模式ATR二维红外光谱研究

在303~393K温度范围内,采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)技术,研究了乳胶的分子结构。实验发现:在3500~600cm~(-1)的频率范围内,乳胶主要存在着C-H伸缩振动模式(ν_(C-H))、C=C双键伸缩振动模式(ν_(C=C))、CH_2弯曲振动模式(δ_(CH2))、CH_3弯曲振动模式(δ_(CH3_)和双键上C-H面外摇摆振动模式(ω_(C-H))等五种。本文主要以乳胶ω_(C-H)为研究对象,进一步开展相关二维红外光谱的研究,考查温度对于乳胶分子结构的影响。研究发现:乳胶ω_(C-H)在837cm~(-1)和841cm~(-1)频率处有红外吸收峰,而随着测定温度的升高,乳胶ωC-H红外吸收强度的变化快慢顺序为:837cm~(-1)841cm~(-1)。此项研究拓展了ATR-FTIR技术在乳胶热变性方面的研究范围。     

儿茶素-黑米花色苷复合物红外光谱及其热力学研究

以黑米花色苷为原料,乙醛介导化学合成儿茶素-黑米花色苷复合物,通过红外光谱法和热力学参数测定探究儿茶素-黑米花色苷复合物缩合反应机制。试验结果表明,儿茶素-黑米花色苷复合物在红外光谱特征区3650～3 200 cm~(-1)—OH伸缩振动区3 207.90和3 217.90 cm~(-1)处具有宽且强的吸收峰;在1 680～1 540 cm~(-1) ■伸缩振动区1 604.92和1 605.65 cm~(-1)处出现了苯环骨架振动吸收峰;在1 300～1 000 cm~(-1) C—O伸缩振动区1 278.01, 1 138.34和1 018.19 cm~(-1)处出现红外吸收峰。由此可见,儿茶素-黑米花色苷复合物与黑米花色苷结构框架基本相同主要以—OH, ■和C—O取代基组成的芳环结构为主。儿茶素-黑米花色苷复合物与黑米花色苷相比,在■伸缩振动区不仅在1 604.92和1 493.59 cm~(-1)处出现了吸收峰,而且还在1 454.78, 1 233.98和817.56 cm~(-1)处出现了三个新的吸收峰。通过吸收峰归属分析发现, 1 454.78 cm~(-1)吸收峰属于—CH_3反对称变形或—CH_2变形振动波段,该吸收峰出现证明了儿茶素-黑米花色苷复合物结构中"乙基桥"的存在,证实了儿茶素和黑米花色苷之间确实发生了缩合反应。817.56和1 233.98 cm~(-1)两处吸收峰的出现意味着儿茶素和黑米花色苷缩合反应发生后产物结构中的部分基团的平面价键发生弯曲,迫使其结构框架中C—O键极性增强。此外,热力学参数测定结果证实儿茶素和黑米花色苷之间的缩合反应为吸热、非自发反应,反应产物儿茶素-黑米花色复合物结构稳定。     

霍山石斛、铁皮石斛与河南石斛花茶多级红外光谱快速鉴定研究

将石斛的鲜花干制成花茶,作为保健饮料日渐为市场接受。由于口感、药理活性与产量的差异,不同来源的石斛花茶,价格差异显著,其中以霍山石斛花茶价格最高。在经济利益驱使下,以价格较低的铁皮石斛、河南石斛花茶冒充霍山石斛花茶时有发生,急需构建霍山石斛花茶与铁皮石斛、河南石斛花茶的鉴定方法。建立一种快速鉴定霍山石斛、铁皮石斛、河南石斛花茶多级红外光谱方法。收集不同企业生产的不同批次的霍山石斛、铁皮石斛、河南石斛花茶样品,利用衰减全反射测定4 000～400 cm~(-1)范围内一维红外光谱;一维红外光谱通过数据变换获得二阶导数光谱;利用温度微扰获得二维红外光谱。分析一维红外光谱、二阶导数光谱、二维红外光谱获得三种石斛花茶区别。结果显示,三种石斛花茶的一维红外光谱非常相似,很难从外观上看出三者的区别。分析一维红外光谱吸收峰发现,霍山石斛花茶在1 398 cm~(-1)有特征峰,铁皮石斛花茶在1 542 cm~(-1)有特征峰,河南石斛花茶在1 610, 1 332,811, 703和603cm~(-1)等处有特征峰;二阶导数处理能明显的提高光谱分辨率、增加光谱灵敏度。三种石斛花茶在1 800～600cm~(-1)的二阶导数光谱上,可以观察到明显差异:在1 750～1 690 cm~(-1)区间,相对铁皮石斛与河南石斛,霍山石斛花茶二阶导数光谱呈明显"M"形;在1 140～1 080 cm~(-1)区间,霍山石斛与河南石斛二阶导数光谱呈"W"型,铁皮石斛呈不规则形;在1 000～930cm~(-1)区间,霍山石斛花茶二阶导数光谱为"M"形,铁皮石斛与河南石斛花茶呈"W"形;二维红外光谱显示,在1 230～1 130 cm~(-1)区间,霍山石斛有5个分别位于1 134, 1 155, 1 182, 1 196和1 211cm~(-1)的自动峰,铁皮石斛有2个分别位于1 186和1 210cm~(-1)的自动峰,河南石斛有3个自动峰,位于1 186, 1 197和1 209cm~(-1)。霍山石斛在1 230～1 130 cm~(-1)区间存在正相关峰(1 182和1 210cm~(-1))、正相关峰(1 135和1 181cm~(-1))、负相关峰(1 197, 1 155 cm~(-1)),而河南石斛和铁皮石斛在该区间没有明显的相关峰。根据一维、二阶导数和温度微扰二维红外光谱可以快速鉴别霍山石斛、铁皮石斛与河南石斛花茶。     

聚四氟乙烯F-C-F弯曲振动二维红外光谱研究

在303~393K的温度范围内,分别测定聚四氟乙烯F-C-F弯曲振动模式(δ_(CF2(PTFE)))的一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:640和620cm~(-1)附近的吸收峰归属于F-C-F面外摇摆振动模式(ω_(CF2-A)和ω_(CF2-B)),550cm~(-1)附近的吸收峰归属于F-C-F剪式振动模式(δ_(CF2)),而500cm~(-1)附近的吸收峰则归属于F-C-F面内摇摆振动模式(ρ_(CF2))。最后研究了聚四氟乙烯二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,δ_(CF2(PTFE))吸收强度变化快慢的顺序为:550cm~(-1)(δ_(CF2))500cm~(-1)(ρ_(CF2))620cm~(-1)(ω_(CF2-B))640cm~(-1)(ω_(CF2-A))。本项研究拓展了二维红外光谱技术在聚四氟乙烯材料热变性的方面的研究范围。     

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。     

老挝水洞桃花石和高山桃花石的宝石学与谱学特征对比

老挝水洞桃花石因与寿山石中的著名品种高山桃花石外观质地相似而受到关注。运用宝石显微镜、 X射线粉晶衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(LRM)等测试方法对老挝水洞桃花石样品的矿物组成、红外光谱特征、拉曼光谱特征、杂质矿物成分以及颜色成因进行了研究,并与高山桃花石的特征对比可知:老挝水洞桃花石的主要矿物组成为结晶度中等的地开石与高岭石的过渡矿物或结晶度较高的地开石,个别样品还含有石英。老挝水洞桃花石在官能团区的三个红外特征吸收峰位于3 697, 3 653和3 621 cm~(-1)处,与羟基的伸缩振动有关,其矿物成分为无序地开石-高岭石过渡矿物。高山桃花石样品的红外光谱存在3 702, 3 653和3 621 cm~(-1)三个特征吸收峰,吸收峰的位置及强度表明其基质部分的矿物组成为有序地开石。老挝水洞桃花石和高山桃花石样品在指纹区的红外光谱特征基本一致,均显示1 106, 1 034和1 006 cm~(-1)处Si—O和Al—O—H的伸缩振动吸收峰; 937和913 cm~(-1)处Al—O—H弯曲振动吸收峰, 695和538 cm~(-1)处Si—O—Al伸缩振动吸收峰; 471和430 cm~(-1)处Si—O弯曲振动吸收峰。老挝水洞桃花石样品基质部分的拉曼光谱中, 200～1 000 cm~(-1)范围内202和273 cm~(-1)处拉曼峰归属于O—H—O伸缩振动, 341 cm~(-1)拉曼峰归属于Si—O振动, 439和468 cm~(-1)处拉曼峰归属于Si—O弯曲振动, 754和800 cm~(-1)处拉曼峰归属于Al—O—Si的弯曲振动, 921 cm~(-1)处拉曼峰归属于OH弯曲振动。3 550～3 750 cm~(-1)范围内OH振动区通常显示与红外光谱高频区相似的三个谱峰。老挝水洞桃花石和高山桃花石中"桃花"内含物均为赤铁矿,特征拉曼峰位于225, 296, 411和1 318 cm~(-1)处,高山桃花石中还存在锐钛矿,特征拉曼峰出现在145和639 cm~(-1)处。结合显微放大观察和电子探针成分分析的结果可知,老挝水洞桃花石和高山桃花石都为杂质矿物致色,内部密集的微晶赤铁矿包裹体使之呈现红色。     

航天诱变育种甜椒品系的红外光谱分析

首次采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对航天诱变育种甜椒品系种子和一般大田生产的甜椒品种种子进行了对比研究,比较了它们红外光谱的异同。甜椒种子的红外光谱主要由蛋白质的吸收带和碳水化合物的吸收带组成。航天育种的两个甜椒品系种子(SP11和SP18)红外光谱的主要吸收峰的峰位、峰形与普通甜椒品系种子相同,表明经航天诱变的甜椒其主要化学成分和基本结构并未发生变化。太空甜椒种子,在2 854,1 652, 1 542以及1 160～1 062 cm-1范围内的吸收都较普通甜椒种子增加。2 855 cm-1峰是CH₂—伸缩振动,1 652 cm-1处的吸收峰为酰胺Ⅰ带,是CO的伸缩振动峰,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,1 160 cm-1处的峰可能为碳水化合物的C—O的伸缩振动引起。表明航天诱变使甜椒种子的蛋白质和碳水化合物含量增加。     

FTIR结合主成分分析鉴别残留包衣剂的玉米幼苗

为了鉴别残留包衣剂农药的玉米幼苗,使用傅里叶变换红外光谱结合主成分分析研究了玉米幼苗的根和叶片。包衣剂包裹的玉米种子和未经过包衣剂包裹的玉米种子在相同条件下种植,并测试它们幼苗根和叶片的红外光谱,进行平行对照试验。同时测试纤维素和包衣剂的红外光谱用于参考。包衣剂包裹种子的幼苗根和叶片的红外光谱在1 384 cm~(-1)附近出现C—H的弯曲振动吸收峰,而未经过包衣剂包裹种子的幼苗根和叶片的红外光谱中C—H的弯曲振动特征吸收峰出现在1 375 cm~(-1)附近。参考纤维素和包衣剂的红外光谱,可以确定1 384 cm~(-1)吸收峰源自包衣剂残留的吸收。在根的红外光谱中, 1 384 cm~(-1)的包衣剂农药残留吸收峰尤为明显,与1 375 cm~(-1)的峰形对比,较为尖锐。随着玉米植株的生长,根中1 384 cm~(-1)的特征峰相对强度有减弱的趋势,这是由于包衣剂农药残留被不断输送到植株的地上器官,导致根中的农药残留浓度降低。在经过包衣剂包裹种子的幼苗叶片的红外光谱中,除了1 384 cm~(-1)的农药残留特征峰外,酰胺Ⅱ带的吸收峰呈现明显的肩峰,而这一肩峰在种子没有被包衣剂包裹的幼苗叶片中未被观察到。光谱分析显示一些农药残留的特征吸收峰被较强的纤维素吸收峰所掩盖,而纤维素的一系列特征吸收峰又造成了光谱信息的重叠和数据冗余,因此主成分分析被用于挖掘光谱中的特征信息。在根的主成分1和主成分2得分图中,含农药残留的样本和未含农药残留的样本被聚为两类,两类样本散点没有重叠,正确识别率为100%。在叶片的主成分1和主成分2得分图中,含农药残留的样本和未含农药残留的样本虽然也分为两类,但是少量样本散点存在重叠,正确识别率为93%。结果表明,傅里叶变换红外光谱结合主成分分析可以作为一种客观、便捷的方法鉴别含有包衣剂农药残留的玉米幼苗。     

柴油光学物性的温变特性分析

利用IRTracer-100傅里叶变换红外光谱仪测量了柴油介质的光谱数据,根据光谱数据反演柴油介质的光学常数,分析不同温度对柴油透射光谱及光学常数的影响。研究结果表明:在波段400～2000cm~(-1)范围内存在470cm~(-1)、1377cm~(-1)、1454cm~(-1)3个吸收区域;柴油的折射率对光谱的选择性很强,吸收指数呈现波动性变化;在波段905～1200cm~(-1)范围内,柴油的折射率随波长增加波动性较大,吸收指数随温度升高而明显下降,25℃波数为939cm~(-1)时吸收指数存在最大值0.01523;在波段1800～2100cm~(-1)范围内,柴油的折射率随温度升高而增大,吸收指数在2085cm~(-1)存在最大值0.00738。