锡石振动光谱特征与矿物成因类型

以芙蓉矿田个别矿床为例,研究了锡石的振动光谱和成因之间的关系。芙蓉矿田锡石中含有一定量的Fe, Mn, Ti, Nb和Ta等元素。X光粉晶衍射分析得出锡石晶胞体积平均为nm3量级,明显比其他成因类型的锡石晶胞体积大,主要为锡石—硫化物型。锡石样品红外光谱中4个本征峰的相对强度表明矿田中锡石的红外光谱主要为变形谱,进一步表明芙蓉矿田锡石成因以锡石—硫化物型为主。锡石拉曼光谱中A1g峰频率为632 cm-1左右,与锡石—硫化物型接近,并且锡石中的Nb和Ta含量越高,A_1g峰向低频方向的频移越大。A_1g作为全对称伸缩振动模式是锡石以及同结构类型的AO₂氧化物的特征峰,锡石中的杂质元素将会影响它的拉曼频率。结合前人的研究结果认为锡石样品激光拉曼光谱中A_1g峰的拉曼频率对其成因有指示意义。拉曼光谱的测试结果与锡石晶胞参数和红外光谱分析的结果一致。结合锡石晶体化学特征和振动光谱特征对矿物成因研究有一定的参考意义。     

红外光谱、拉曼光谱和电子顺磁共振谱在地质研究中的应用——云龙锡矿锡石的谱学及成因研究

本文讨论了云龙锡矿锡石的红外光谱、拉曼光谱和电子顺磁共振谱的谱学特征,并深入研究了其地质意义。根据云龙锡石红外光谱的谱形、吸收峰强度和频率特征,可以将其分为两种主要类型(A、B型)。锡石成分和结构上的变化是引起红外光谱的差别的根本原因。红外光谱特征对比表明,A型谱与含铌钽花岗岩型、伟晶岩型锡矿床中锡石的红外光谱特征相同,而B型谱则与热液锡矿床中锡石的红外光谱特征相同。结合宏观地质研究表明,云龙锡石形成于氧化物阶段和硫化物阶段,前者的红外光谱为A型谱,后者的则为B型谱     

人参皂甙Re结构与振动光谱的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论方法(B3LYP/6-31G)对人参中的有效成分人参皂甙Re(Ginsenoside Re)的两种异构体20-(R)-Re和20-(S)-Re的平衡几何构型进行了优化,对其振动频率进行了计算, 二者的空间结构有明显的不同,振动光谱也有一定的区别。这些变化是因为20号手性碳4个取代基空间取向不同导致两种异构体的堆积方式不同,从而导致红外和拉曼光谱峰位以及峰形变化。根据理论上计算出来的红外强度与拉曼活性及相对应的频率,对实验得到的红外光谱和拉曼光谱进行了指认,发现计算值1 541, 1 456和1 424 cm-1等谱峰,可作为区分两种异构体的特征谱峰。计算的振动频率同拉曼光谱的实验结果较好吻合。这一结果表明,振动光谱可以用来对人参有效成分进行鉴定。     

蒜氨酸和甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱研究

利用傅里叶红外光谱和共聚焦显微拉曼光谱技术,比较分析了大蒜主要功能活性成分前体蒜氨酸和甲基蒜氨酸粉末纯品的红外和拉曼谱。在3 200～2 800 cm-1和1 700～200 cm-1波段检测到显著的红外和拉曼吸收峰,其中蒜氨酸在3 080,1 617,1 582,1 496,1 418,1 342,1 301,919 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在3 088,1 636,1 404,1 290,1 051,790,745,693,588 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为蒜氨酸的特征峰;甲基蒜氨酸在1 644,1 481,1 395,1 370,1 233,1 068,1 004,892 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在1 644,1 310,1 073,1 011,998,893,846,702,676 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为甲基蒜氨酸的特征峰。蒜氨酸和同系物甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱具有明显差异,红外及拉曼光谱技术为蒜氨酸及其同系物的快速、 简便的分析提供了方法。     

BaBPO5晶体晶格振动光谱研究与第一性原理计算

通过偏振拉曼光谱和第一性原理计算对非线性光学晶体BaBPO₅的 晶格振动模式进行了研究. 实验得到了不同几何配置下、在100–1600 cm^-1范围内的晶体偏振拉曼光 谱与傅里叶变换红外吸收谱, 结合因子群分析方法研究了晶体的外振动与内振动模式特征. 分析表明拉曼振动主要来自于PO₄四面体和BO₄四面体的振动, 且PO₄基团振动具有较强的拉曼与红外活性. 此外,根据第一性原理对晶体拉曼振动进行了数值模拟, 进一步明确了拉曼峰与晶体中原子振动的对应关系, 计算表明拉曼光谱中位于672 cm^-1峰位来自晶体中B–O–P键的伸缩振动, 这是晶体中PO₄四面体和BO₄四面体共顶点连接的特征结构在光谱中的体现.     

双酚A和双酚A二缩水甘油醚振动谱的理论和实验比较分析

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文研究双酚A(BPA)和双酚A二缩水甘油醚(EDGEBA)分子的结构和振动性质,分析了两种分子红外活性和拉曼活性特征振动的频率和对称性。计算结果表明,BPA分子的拉曼散射峰基本归属于对位取代苯的骨架振动,500~1600cm-1红外强度较强;对于DGEBA分子环氧基团指纹区的特征振动频率为860,930,1123,1260cm-1,其红外光谱强度较大,可用于DGEBA类树脂固化反应过程监控;1260cm1附近的振动模,其拉曼散射强度较高,可成为拉曼光谱研究固化反应过程的特征振动。而1160cm-1附近的振动属于芳香环的特征振动,强度基本不变。     

C74分子光谱特性及电子结构的密度泛函研究

利用第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数的方法研究了C74分子的分子轨道密度、振动光谱和态密度。结果显示C74分子的能隙0.6eV。比较C74分子的电子云分布发现，在HOMO和LUMO状态下的电子只分布在C74分子的半球表面侧，电子在成键过程中都表现出了较好的离域特性。C74分子的红外光谱和拉曼光谱显示，碳碳键的振动在有些频率处只有红外活性，有些频率处只有拉曼活性，还有一些频率处既有红外又有拉曼活性。另外，考虑电子自旋作用时C74分子态密度的极大值数量有所增加，并使简并的能级发生分裂。     

三苯基咔咯金属配合物的振动光谱和DFT计算

对三苯基咔咯金属配合物(MTPC, M=Ni, Cu, Co, Mn)的拉曼和红外光谱进行了实验研究. 用DFT方法计算了其基态几何结构以及红外和拉曼光谱,并基于计算结果对测量到的振动谱带进行了局域坐标归属. 研究发现,由于对称性降低,咔咯金属配合物的振动光谱比卟啉金属配合物更为复杂,若干咔咯骨架振动与苯取代基强烈耦合.考察了拉曼和红外谱带频率变化与咔咯环结构的关系,发现随着环内核尺寸的减小,与C^I_αC^I_α键伸缩振动和C?Cm键伸缩振动相关的拉曼谱带频率增加,其中C^I_αC^I_α伸缩振动的拉曼谱带对环内核尺寸的变化更为敏感且呈良好的线性关系,可以作为反映金属咔咯骨架结构变化的特征谱带.     

基于溶剂化效应的BDE-15分子振动光谱增强特征振动研究

利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-31+G(d)水平下分别计算气态及24种不同极性溶剂中4,4’-二溴二苯醚(4,4’-dibrominated diphenyl ethers, BDE-15)的分子振动光谱(红外光谱、拉曼光谱),以气态分子振动光谱为基准,筛选出对溶剂极性敏感的特征振动作为指标构建溶剂对BDE-15振动光谱溶剂化效应指标体系,探究溶剂对BDE-15分子振动频率、红外/拉曼峰强溶剂化效应及综合效应,并寻求显著增强BDE-15分子特征振动频移/强度的溶剂。研究表明：从分子振动频率角度,溶剂极性敏感的(频移>1 cm-1)分子特征振动均为伸缩振和面外弯曲振,但24种溶剂对BDE-15分子振动频率溶剂化效应并不显著;从分子振动峰强角度,24种溶剂对BDE-15分子振动光谱峰强的增强效应主要发生在红外光谱的中低频区及拉曼光谱的高频区,其中起显著增强(红外/拉曼效应指标值分别大于6与5)的溶剂为醇类、乙腈、二甲亚砜、硝基苯;不同极性溶剂对BDE-15拉曼峰强溶剂化效应及综合效应指标值均表现出随溶剂介电常数增长由线性到对数的增长趋势,而红外峰强只保留低介电常数溶剂时的线性关系。利用上述BDE-15分子振动光谱峰强增强方法对BDE-153,BDE-154和BDE-209进行验证,醇类、乙腈、二甲亚砜、硝基苯对三者的振动光谱红外/拉曼峰强的效应指标值分别大于6与5,且最大峰强增倍数皆大于33,说明所建BDE-15分子振动光谱增强特征振动方法有助于进一步开展基于分子振动光谱的PBDEs同系物间辨识研究。     

3,4-二氯-1,2,5-噻二唑的结构及其振动光谱

实验测量了3,4-二氯-1,2,5-噻二唑分子4000～400 cm-1区域内的红外光谱和3700～100 cm-1范围内的拉曼光谱,使用密度泛函理论计算了分子的稳定结构和振动频率.以实验测定频率为标准采用简正振动分析方法得到了各振动谱带的总能量分布,从而对该分子的振动频率做出了全面归属.     

四-(叔丁基)-四氮杂卟啉金属配合物的振动光谱和DFT计算

测量了四-(叔丁基)-四氮杂卟啉金属配合物(MT(tBu)TAP,M=Cu, Co, Ni, Zn)的拉曼和红外光谱. 在B3LYP理论水平上计算了其基态结构和振动光谱,基于计算结果对观察到的拉曼谱带进行了详细的指认. 考察了拉曼和红外谱带频率变化与四氮杂卟啉环结构的关系. 随着环内核尺寸的减小,C_βC_β′伸缩振动(A_g)、C_αN_m反对称伸缩振动(A_g)、以及C_αN_m对称伸缩振动(B_g) 的频率线性地增加,其中后两者对环内核尺寸的变化更为敏感.     

1,1''联萘-2,2''-二胺拉曼和红外光谱的实验和DFT计算研究

实验测量了1,1''-联萘-2,2''-二胺（BINAM）的红外吸收光谱、可见光激发普通拉曼光谱、紫外共振拉曼光谱.用电子密度泛函方法计算了BINAM的基态几何构型、振动频率、普通拉曼和近共振拉曼强度.通过实验和理论计算对比,对所得红外和拉曼提出了详细的指认,并且分析了各振动模式的特征.BINAM的紫外共振拉曼光谱与普通拉曼光谱相比较,发现有若干拉曼谱带出现了选择性共振增强.基于共振拉曼强度分析,讨论了BINAM可能的激发态几何结构的变形.     

1,4-萘醌的太赫兹,远红外及低频拉曼光谱研究

本文对1,4-萘醌进行了太赫兹时域光谱,远红外吸收光谱及低频拉曼散射谱的测试研究。1,4-萘醌的太赫兹吸收光谱与远红外谱仪测得的光谱取得了在1.75 THz(58.3 cm-1)/1.63 THz(54.3 cm-1)等处吸收峰位基本相同、两者相互佐证和补充的结果。将太赫兹和远红外吸收谱与低频拉曼散射谱进行比较,表明两种选择机制不同的光谱在1.04,1.72和4.59 THz等处的峰位基本重合,结合群论的不可约表示理论分析,表明该样品在低频波段具有拉曼活性和红外活性的振动属性(A1、B1或B2)。采用Gaussi-an03软件的密度泛函理论B3LYP函数和6-311基组模拟单分子红外与拉曼光谱,结合实验分析,对部分分子基团或原子振转模式给与了指认。     

C74分子光谱特性及电子结构的密度泛函研究

利用第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数的方法研究了C₇₄分子的分子轨道密度、振动光谱和态密度.结果显示C₇₄分子的能隙不足0.6 eV.比较C₇₄分子的电子云分布发现,在HOMO和LUMO状态下的电子只分布在C₇₄分子的半球表面侧,电子在成键过程中都表现出了较好的离域特性.C₇₄分子的红外光谱和拉曼光谱显示,碳碳键的振动在有些频率处只有红外活性,有些频率处只有拉曼活性,还有一些频率处既有红外又有拉曼活性.另外,考虑电子自旋作用时C₇₄分子态密度的极大值数量有所增加,并使简并的能级发生分裂.     

稀土氟碳酸盐矿物的振动光谱研究

利用红外光谱、拉曼光谱和X射线能谱研究了四川冕宁氟碳铈矿和内蒙白云鄂博稀土矿区的黄河矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钡矿的谱学特征。结果表明,振动光谱是表征稀土氟碳酸盐矿物结构和组分特征的有效手段。CO32-离子的ν3红外谱带或ν1拉曼谱带的频率位置、谱带分裂状况和谱峰数目取决于矿物分子中的CO32-离子数目。而CO32-离子的ν2红外谱带或ν4红外和拉曼谱带的特征可区分稀土氟碳酸盐矿物、钡稀土氟碳酸盐矿物和钙稀土氟碳酸盐矿物。发现氟碳酸盐矿物中混有少量的重晶石。     

加替沙星的拉曼、红外光谱和密度泛函理论研究

加替沙星作为第四代氟喹诺酮类抗生素被大量的使用,在人体以及家畜体内会有药物残留,危害每个人的生命健康。为了避免人体二次摄入,能够快速检测肉制品中是否含有加替沙星残留的方法尤为重要。为此,进行了振动光谱和密度泛函理论研究,以期为加替沙星的振动光谱检测与鉴定提供基础数据,为其在药品检测领域的应用提供参考。具体研究内容和结果如下:第一步以密度泛函理论(DFT)为基础,构建加替沙星分子空间结构,利用B3LYP/6-311+G(d)基组优化结构并计算其理论拉曼光谱与红外光谱。理论计算结果发现加替沙星分子在3 700～2 800与1 800～400 cm~(-1)范围内具有明显的拉曼与红外活性,前者主要是官能团上键的振动,后者为指纹区上键的振动。由于两种光谱信息互补的优越性,首先通过对比理论拉曼光谱与红外光谱,标记出同时具有两种或只具有一种振动活性的振动峰频率,结合Gaussian view显示加替沙星分子中每个键对应的振动频率进行全面的归属,同时给出加替沙星分子的键长、键角和二面角等空间结构参数。第二步通过实验测量了加替沙星(Gatifloxacin, Gati)的自然拉曼光谱(NRS)与红外光谱(IR)。理论计算结果误差由频率校正因子0.977修正,再与实验数据相比较,峰值波数相差大多在0～10 cm~(-1)范围内,计算结果与实验数据基本一致。     

2,3-二氯吡嗪的红外、拉曼光谱和密度泛函研究

应用KBr压片法、熔融法分别测定了2,3-二氯吡嗪(2,3-DCP)结晶相和液相下400～4 000 cm-1范围内的傅里叶变换红外光谱(FTIR),及其600～4 000 cm-1内的傅里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)。采用密度泛函(DFT)理论之B3LYP方法在6-311++G(2df,2pd)基组水平上优化了该分子的平衡几何结构,基于此结构应用谐性力场计算获得了2,3-DCP的振动频率、红外强度和拉曼活性并进一步计算了直到四阶的非谐性力场,将该力场带入标准旋振哈密顿量并利用二阶微扰理论获得了更加准确的振动频率,相应的红外、拉曼光谱。通过非谐力场获得的振动频率位置结合谐性强度与实验结果比对,对2,3-DCP的各振动带进行了详细指认,采用简正坐标分析方法得到各振动频率的势能分布(PED),首次对2,3-DCP的振动光谱进行了全面归属。结果同时显示：考虑非谐性效应后的理论结果大大提高了振动频率的预测性,用其获得的振动频率能很好的再现实验基频,其与实验值差异大多保持在10 cm-1以下,即使在谐振预期很差的高频区域,考虑非谐效应后这种差异也迅速降低到19 cm-1以下,这对正确归属和预期振动光谱是十分有帮助的。目前的结论也可推广应用到其他分子体系。     

密度泛函理论研究过渡金属对吡啶的拉曼光谱强度的影响

本文采用杂化密度泛函理论计算了过渡金属M -Py分子的基态振动频率和拉曼光谱强度。计算结果表明过渡金属对Py分子的振动频率影响较小 ,但对Py分子的A1 振动模式的拉曼谱强度影响较大。对于A1 对称性的非C -H伸缩振动模 ,吡啶分子环呼吸振动和高频的C -C对称伸缩振动有较大的拉曼散射因子 ,我们还将此结果与典型的SERS活性金属 (铜族金属 )进行了比较     

单壁碳纳米管声子谱计算

本文对单壁碳纳米管的结构对称性进行分析,并对其晶格振动模对称性进行分类。计算单壁碳纳米管的声子谱,给出了直径在0.7～10.0nm范围内的碳纳米管的拉曼活性和红外活性振动模的频率。     

单壁BC3纳米管晶格动力学研究

基于力常数模型计算了一系列扶手椅型、锯齿型和手性单壁BC3纳米管的声子色散关系.描述了单壁BC3纳米管结构的表征方式,比较详细地给出了其结构、对称性和晶格动力学分析.基于数值计算结果,讨论了拉曼活性模和红外活性振动模的频率与管径的关系.由分析结果做出推断,BC3纳米管的拉曼光谱和红外光谱比单壁碳纳米管更为复杂.