红外光谱分析技术在浮选过程中的应用研究进展

随着浮选研究的深入发展,以捕收剂为核心的浮选药剂作用机理的研究逐渐成为研究焦点。红外光谱以速度快、成本低、无损等特点成为浮选药剂作用机理研究最为重要的手段之一。首先从文献报道数量和比例说明红外光谱在该研究中的重要地位,并总结了常见浮选药剂的红外光谱特征,最后分别阐述了红外光谱在捕收剂、抑制剂、活化剂等浮选药剂作用机理中的应用研究进展。归纳出红外光谱用于判定捕收剂在矿物表面作用三种机制的判据： 如果捕收剂作用后的矿物表面有新的吸收峰,则捕收剂在矿物表面发生了化学反应;如果仅有吸收峰的位置发生移动,并超过测试设备本身误差范围的移动量,则捕收剂在矿物表面形成的是化学吸附;排除上述产生的新红外特征吸收峰和红外特征峰的移动,且通过反复水洗即可清除表面沾染的捕收剂分子,则捕收剂在矿物表面发生的是物理吸附。并指出红外光谱在浮选过程中的应用研究存在的两大问题,一是将捕收剂与矿物表面的化学反应和化学吸附机理混淆;二是忽视红外光谱仪器吸收峰位移2～4 cm-1背景误差。展望未来红外光谱在浮选过程中的应用研究应该着眼于多种药剂混合用药在矿物表面作用机理的研究,该领域内红外光谱的定量分析研究及红外光谱吸收峰位移的背景误差分析等三方面。     

金岛膜表面二硫双琥珀酰亚胺基丙酸酯分子吸附行为的表面增强红外光谱分析

二硫双琥珀酰亚胺基丙酸酯(dithiobis-succinimidyl propionate,DTSP)是一种重要的同源双功能偶联分子,广泛地应用于蛋白质在载体表面的共价固定。研究利用表面增强红外光谱分析了DTSP分子在真空蒸镀金岛膜表面的吸附特性。首先通过密度泛函理论对吸附于金表面的DTSP分子进行了结构优化,计算了该分子的振动模式和红外强度。表面增强红外吸收和变角偏振反射吸收测量结果表明TSP分子在金表面有序排列,其五元杂环平面与金表面法线成65°左右的二面角。此外,表面增强红外光谱还成功地监测到了TSP分子和Nα′,Nα″二(羧甲基)-L-赖氨酸在金表面的实时组装过程。     

固体表面上硅烷薄膜的红外光谱研究

在固体表面上，硅烷薄膜的红外谱能够用傅里叶红外光谱仪得到。实验结果表明，特征吸收带的频率与基材物质的性质有关。     

混合谐振模式宽带长波红外超表面吸收器研究

为了满足红外探测器件集成化和对红外宽光谱范围吸收的需求,设计了一种工作在长波红外波段(8~14μm)的超宽带、高吸收、极化不敏感的超材料吸收器。通过在金属-介质-金属三层异质的超材料吸收器结构的顶部金属周围镶嵌一层介质形成超表面,以增加谐振强度和吸收带宽。在8~13.6μm的带宽范围内,该结构有超过90%的平均吸收率,覆盖了大部分长波红外大气窗口波段,对红外探测领域有着重要意义。研究结果表明:镶嵌的金属-介质组成的介质波导模式和谐振腔模式的结合以及传播型表面等离激元模式的激发是形成宽带高吸收的主要原因,并且谐振模式的谐振波长可以通过相关参数来进行调控。本文的研究结果为可调谐宽带长波红外吸收材料的设计提供参考,该设计方法可推广到中波红外波段、甚至长波红外或其它波段。     

显微-反射傅里叶变换红外光谱研究油酸钠与胶磷矿吸附机理

红外光谱已经成为浮选药剂作用机理研究的最重要手段之一。由于矿物本身具有较强的红外吸收,传统溴化钾压片透射光谱很难检测到矿物表面吸附药剂的微弱红外信号。采用显微-傅里叶变换红外光谱仪的反射模式,测定了不同浓度油酸钠在胶磷矿表面的吸附形式,并观察了吸附形貌。结果表明,与透射红外光谱相比,反射红外光谱对表面有更高的灵敏度,能更好地揭示实际浮选药剂浓度下的吸附机理。碱性条件下当油酸钠浓度较低时,油酸离子与表面晶格钙离子发生化学吸附,吸收峰在1 552 cm-1,同时也存在油酸钙沉淀的物理吸附,吸收峰在1 570和1 535 cm-1;当油酸钠浓度超过临界胶束浓度时,胶束使得胶磷矿表面亲水,导致油酸钠溶液残留在表面,吸收峰在1 560 cm-1,掩盖了其他吸收峰;表面经水洗涤后药剂吸收峰强度大幅减弱,是由于残留的油酸钠和物理吸附的油酸钙被洗掉。另外,随着油酸钠浓度增大,药剂二维形貌由点状吸附聚集为片状吸附,覆盖面积增大,但并不是完全覆盖,这与矿物表面异质性有关。以上研究结果有利于理解磷矿石提磷或铁矿石脱磷浮选体系中捕收剂与胶磷矿的作用机理。     

溢流氢对Pt/TiO上CO红外吸附态的影响

本文研究了CO在不同温度氢处理的Pt/TiO_2上的红外吸附态。发现CO的红外吸收峰强度随氢预处理温度的增高而有规律地逐渐变小,CO在Pt上的主要红外吸收峰逐渐向低波数位移。观察到CO在174℃和374℃氢预处理的Pt/TiO_2上的红外吸收峰随时间的加长向高波数位移。当CO和H_2在Pt/TiO_2上共吸附时,上述位移的速度加快,反映了结构氢或表面氢的溢流或解离过程。     

用于聚合物传感的表面增强红外银天线阵列

红外光谱技术因分子吸收截面较小限制了其灵敏度,采用光学性质相似且价格更低的银阵列替代金阵列,在节约成本的同时,利用表面增强红外吸收效应,以提高微量分析物的检测灵敏度。分别设计了微米尺度的中空十字形与六边形天线阵列结构,使用时域有限差分算法进行数值仿真,研究了天线尺寸对超表面光学性能的影响。利用紫外曝光技术,以银作为沉积金属,实现低成本、大尺寸天线阵列的制备。利用傅里叶红外光谱仪测量超表面基底,在400～800 cm^-1的中红外波段实现了表面增强吸收,十字形天线与六边形天线结构的消光系数最高分别可达20%与24.5%。为了评估超表面的传感性能,分别在硅基底和六边形结构的超表面基底上涂覆聚甲基丙烯酸甲酯,六边形天线结构在483.14 cm^-1处实现了2.85倍的增强吸收,增强因子为1 995。     

基于Ag三角阵列的表面增强红外基底的制备

利用聚苯乙烯(PS)微米球模板技术来制备表面增强红外基底,首先在氟化钙窗片表面自组装一层PS小球,并真空蒸镀银金属。接着除掉PS小球及其顶端的银膜之后,即可在氟化钙表面制备有序的银三角阵列结构。用光学显微镜和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对制备的银三角阵列基底进行了表征。结果表明,其表面等离子激元吸收在中红外波段。     

团簇红外吸收谱的理论研究

根据时间关联函数理论，可以结合分子动力学模拟而计算团簇的红外吸收谱. 应用正交紧束缚分子动力学模拟，计算了C₆₀的红外吸收谱. 结果与实验相符，足以识别团簇 体系的红外吸收谱. 这将是研究纳米团簇体系的有力理论分析工具. 关键词： 红外吸收谱 团簇 时间关联函数     

辉光放电聚合物薄膜的红外性质研究

为了实现惯性约束聚变 (ICF)点火,需要制备出均匀的高密度燃料靶。对于氘氘 (DD) 冰层,红外均化技术可用于改善其内表面粗糙度。本文利用红外光谱仪和红外显微镜研究了辉光放电聚合物(GDP)薄膜和靶球的红外吸收性质,得到了GDP薄膜材料特定波长处的红外吸收系数。通过比较薄膜材料和靶球的红外吸收,证实了热处理可以降低GDP材料中的氧化位点,从而抑制羟基(—OH)峰的形成,优化DD冰层的红外均化效果。利用所得实验数据对DD均化实验中红外均化积分球所需要的红外功率和国家点火装置(national ignition facility, NIF)标准靶的红外透射率进行了估算,计算结果对DD冰红外均化实验具有重要指导作用。     

纳米微粒SnO2非线性光学特性的Z—扫描技术研究

利用Ｚ－扫描技术，以调ＱＮｄ：ＹＡＧ激光器作光源，首镒在非共振区域研究了ＳｎＯ２纳米微粒的三阶非线性光学性质，获得了三阶非线性极经系数ｘ＾（３）与双光子吸收系数β等重要依据，并对其非线性响应机制进行了探讨。     

表面结构对SnO2半导体纳米粒子荧光性质的影响

本文利用荧光光谱对ＳｎＯ２纳米粒子水溶胶及其有机溶胶的光学性质进行了研究。发现粒子的表面结构对其光学性质具有极大的影响。水溶胶的荧光发射是由氧空位控制的,其发射强度工;有机溶胶由于表面活性剂的作用,改变粒子的表面结构,得到较强的荧光发射。     

Study of photophysical properties of capped CdS nanocrystals

Here, we have examined the role of capping agent on the optical properties of CdS nanoparticles by steady-state and time-resolved photoluminescence (PL) spectroscopy. The estimated particles sizes are 3.45, 2.5 and 2.39 nm for uncapped, capped with silica (SiO₂) and thiosalicylic acid (TSA), respectively. The absorption and emission spectra show a clear blue shift to shorter wavelengths in presence of TSA- and SiO₂-capped nanoparticles. It is found that the average decay time 〈τ〉 are 6.24, 4.54 and 2.84 ns for uncapped, capped with SiO₂ and TSA nanoparticles, respectively. Our analysis suggests that the hole or the electron is trapped on thiol molecule of TSA or hydroxyl group of SiO₂, then radiative recombination of the electron and hole is delayed, resulting in strong quenching of PL efficiency.     

表面修饰的二氧化钛纳米材料的结构相变和光吸收性质

采用胶体化学法制备表面修饰的二氧化钛纳米材料，并使用XRD，TEM，UV-vis光谱等手段研究表面修饰的二氧化钛纳米微粒的结构相变和光吸收性质.结果表明，表面修饰可以改变二氧化钛的晶化行为、加快锐钛矿→金红石的相变进程、引起二氧化钛纳米粒子的光吸收带边大幅度红移.光吸收系数与光子能量之间关系的计算分析显示，在吸收带边附近，二氧化钛纳米微粒溶胶及二氧化钛纳米薄膜的(αhν)^1/2vs hν(间接)和(αhν)² vs hν(直接)均呈线性关系，其间接和直接光学带隙能可以分别通过外推这种线性关系来测量. 关键词： 二氧化钛纳米材料 结构相变 表面改性 光吸收     

Dielectric and magnetic properties of(Zn,Co) co-doped SnO_2 nanoparticles

Polycrystalline samples of(Zn, Co) co-doped SnO2 nanoparticles were prepared using a co-precipitation method. The influence of(Zn, Co) co-doping on electrical, dielectric, and magnetic properties was studied. All of the(Zn, Co) co-doped SnO2 powder samples have the same tetragonal structure of SnO2. A decrease in the dielectric constant was observed with the increase of Co doping concentration. It was found that the dielectric constant and dielectric loss values decrease, while AC electrical conductivity increases with doping concentration and frequency. Magnetization measurements revealed that the Co doping SnO2 samples exhibits room temperature ferromagnetism. Our results illustrate that(Zn, Co) co-doped SnO2 nanoparticles have an excellent dielectric, magnetic properties, and high electrical conductivity than those reported previously, indicating that these(Zn, Co) co-doped SnO2 materials can be used in the field of the ultrahigh dielectric material, high frequency device, and spintronics.     

The optical properties and energy transition process in nanocomposite of polyvinyl-pyrrolidone polymer and Mn-doped ZnS

This study has been carried out on the optical properties of polyvinyl-pyrrolidone (PVP), the energy transition process in nanocomposite of PVP capped ZnS:Mn nanocrystalline and the influence of the PVP concentration on the optical properties of the PVP capped ZnS:Mn nanocrystalline thin films synthesized by the wet chemical method. The microstructures of the samples were investigated by X-ray diffraction, the atomic absorption spectroscopy, and transmission electron microscopy. The results showed that the prepared samples belonged to the sphalerite structure with the average particle size of about 2–3 nm. The optical properties of samples are studied by measuring absorption, photoluminescence (PL) spectra and time-resolved PL spectra in the wavelength range from 200 to 700 nm at 300 K. From data of the absorption spectra, the absorption edge of PVP polymer was found about of 230 nm. The absorption edge of PVP capped ZnS:Mn nanoparticles shifted from 322 to 305 nm when the PVP concentration increases. The luminescence spectra of PVP showed a blue emission with peak maximum at 394 nm. The luminescence spectra of ZnS:Mn–PVP exhibits a blue emission with peak maximum at 437 nm and an orange–yellow emission of ion Mn²⁺ with peak maximum at 600 nm. While the PVP coating did not affect the microstructure of ZnS:Mn nanomaterial, the PL spectra of the PVP capped ZnS:Mn samples were found to be affected strongly by the PVP concentration.     

Optoelectronic characteristics of close-packed HgTe nanoparticles in the infrared range

Absorption, photoluminescence (PL), photoresponse, and I-V measurements were made for a close-packed HgTe nanoparticle film without organic capping materials to investigate its optoelectronic characteristics in the infrared (IR) range. In the absorption and PL spectra taken for the close-packed nanoparticle film, the wavelength of exciton peak was red-shifted, compared with 1-thioglycerol capped HgTe nanoparticles dispersed in solution. For the HgTe nanoparticle film, dark current was below several pA level, current was increased by about three orders of magnitude at a biased voltage of 3 V under the illumination, and photoresponse was very rapid compared with 1-thioglycerol capped HgTe nanoparticles. These optoelectronic characteristics illustrate that HgTe nanoparticles are one of promising materials for the photodetector in the IR range. Finally, the origin for the increase of photocurrent with increasing temperature observed in this study will be discussed.     

TiO2/SnO2复合氧化物的制备和光谱特性

为了研究TiO2/SnO2复合氧化物的光学特性,用胶体化学方法制备了以SnO2为内核的TiO2/SnO2复合氧化物,并且用紫外-可见光吸收光谱、X射线衍射和红外光谱对TiO2/SnO2复合氧化物的特性进行了分析.结果显示TiO2和TiO2/SnO2的能带宽度分别为4.13和3.86 eV,表现出量子尺寸效应;TiO2/SnO2在紫外区域具有宽的强吸收带.X射线衍射中TiO2的(110)衍射峰的位置移动了1.6°,强度也发生了变化;与TiO2红外光谱相比,TiO2/SnO2中Ti-O键的伸缩振动由500cm-1移到了656 cm-1,并有560 cm-1的肩峰,与吸附水相应的1650 cm-1附近的吸收峰和3420 cm-1的吸收峰均有所增加.     

Synthesis and analysis of ZnO and CdSe nanoparticles

Zinc oxide and cadmium selenide particles in the nanometer size regime have been synthesized using chemical routes. The particles were capped using thioglycerol in case of ZnO and 2-mercaptoethanol in case of CdSe to achieve the stability and avoid the coalescence. Zinc oxide nanoparticles were doped with europium to study their optical properties. A variety of techniques like UV-Vis absorption spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and transmission electron microscopy (TEM) were used to carry out structural and spectroscopic characterizations of the nanoparticles.     

具有表面修饰的SnO2纳米微晶的光学性质研究

给出了裸的及包裹ＳｎＯ２纳米微晶的吸收、荧光和激发谱的实验结果。发现随着粒子尺寸的减小,包覆一层有机分子的ＳｎＯ２纳米微晶的吸收谱带边向长波方向发生位移,这与裸ＳｎＯ２纳米微晶的结果是不一致。表明纳米晶体的尺寸及其表面状态对它们的光谱性质有很大影响。从量子限域效应和介电限域效应两个方面对实验结果进行了讨论。