阶梯式循环冲击下煤中氢键红外光谱变化规律

煤结构中存在的大量氢键对其化学结构和性质具有重要影响。为了研究煤在冲击破坏过程中氢键的变化。设计落锤循环冲击系统,实现对煤样的循环定量冲击。利用红外光谱仪进行光谱分析。研究得出东庞1/3焦煤主要的氢键类型是free OH groups, OH…π, OH…OH, cyclic OH tetramers和OH…N以及它们随冲击破坏的变化规律。在冲击力的作用下,煤体分子间氢键吸收强度变化非常明显,自由羟基也在冲击作用下发生机械力化学反应。对红外光谱进行高斯函数拟合分峰,发现各类氢键吸收强度随着冲能量的增加而减小,但其趋势在放缓。统计两者关系,得到各类氢键的光谱吸收强度与冲击能量的拟合方程,两者符合幂函数关系。对比拟合方程的幂指数,得出氢键在受冲击破坏时发生变化的敏感性顺序：free OH groups>cyclic OH tetramers>OH…N>OH…π>OH…OH。     

基于微流控芯片的电解质溶液太赫兹吸收特性研究

由于许多生物分子的振动和转动能级均在太赫兹波段,且太赫兹波具有电子能量低（约4 meV）,不会破坏待测样品的特性,因此可以采用太赫兹光谱技术检测生物样品。然而许多生物分子在液体环境中才能保持其生物活性,需要在盐溶液中来探究酸碱环境对其的影响,以及在盐类缓冲液中研究其生物特性。但水作为极性液体对太赫兹波有强烈的吸收,因此,探究如何减少水对太赫兹吸收的方法非常必要。水对太赫兹的吸收主要因水分子间氢键造成,现阶段最常见的方法是减少水与太赫兹波的作用距离以及破坏水分子间的氢键。利用夹心式微流控芯片在太赫兹时域光谱系统下通过观察光谱强度变化来探究电解质对水分子间氢键的影响,既减少了水和太赫兹波的作用距离,又探究了电解质对水分子间氢键的作用。在微流控芯片中分别加入不同种类以及不同浓度的电解质,通过观察其在0.1～1.0 THz范围内的光谱强度变化来分析不同电解质对水分子间氢键的影响。部分电解质促进氢键的缔合,而另一部分则破坏氢键的形成,在太赫兹光谱范围内表现为光谱强度的变化。若促进氢键的缔合则对太赫兹吸收变大,光谱强度减弱;若破坏氢键的缔合则对太赫兹吸收减弱,光谱强度增加。研究结果发现：在水中加入KCl和KBr时,太赫兹光谱强度增加,表明二者对氢键有破坏作用,使得光谱强度变大;然而当加入MgCl₂和CaCl₂时,太赫兹光谱强度减弱,表明二者对氢键有缔合作用,从而使光谱强度变小。利用太赫兹技术在0.1～1.0 THz范围内研究KCl,KBr,MgCl₂和CaCl₂这四种不同浓度的电解质溶液特性,发现它们只会对光谱强度造成一定影响,不会引入新的特征吸收峰以及对待测样品造成干扰。这对于研究诸如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等在0.1～1.0 THz范围内有特征吸收谱的生物分子具有一定的实用价值。在溶液中加入所需的电解质并借助微流控芯片不仅可以识别待测样品、研究待测样品的光谱信息、探究其生物特性,而且为进一步推动太赫兹技术在生化方面的应用研究提供了先决条件。     

质子化水团簇对乙炔溶剂化作用的结构与红外光谱

利用团簇模型研究了质子化水团簇对乙炔的溶剂化作用. H⁺(C₂H₂)(H₂O)_n (n=1~5)的量子化学计算结果表明,水分子倾向与乙炔的π电子形成新型OH…π氢键作用,并且乙炔的第一溶剂层需要4个水分子来完成. 模拟的红外光谱揭示了OH…π氢键作用后的OH伸缩振动是研究乙炔与水溶剂化过程的灵敏探针. 这些红外光谱可以用红外光解离光谱实验方法测得,将为理解OH…π氢键作用以及质子化水团簇如何溶剂化乙炔提供有力的科学数据.     

苏丹红系列染料在有机溶液中的紫外-可见光谱研究

研究了苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅲ和苏丹红Ⅳ在非极性溶剂石油醚和极性溶剂乙腈及乙腈-水混合溶液中的紫外-可见光谱特征。在极性溶剂中苏丹红系列的可见区特征吸收峰比在非极性溶液中略有红移;在乙腈-水混合溶液中,苏丹红Ⅰ的特征吸收峰比在乙腈溶剂中红移,最大红移达13 nm,吸收强度最大增幅为34.5%;苏丹红Ⅲ的特征吸收峰红移8 nm,吸收强度增幅为11%;苏丹红Ⅳ的特征吸收峰先红移后蓝移,吸收强度增幅数仅为2.5%。造成这一变化的原因是在乙腈-水混合溶液中,苏丹红Ⅰ, Ⅲ, Ⅳ分子内氢键被破坏,扩大了π键离域范围所致。     

ATR-IR分析氢氧化钠对水及离子液体/水体系氢键作用的影响

利用衰减全反射红外光谱（ATR-IR）分析NaOH对水及1-乙基-3-甲基咪唑醋酸酯离子液体水溶液（EmimAc/水）氢键网络的影响,研究结果表明,NaOH的加入会影响水分子的氢键对称性和类型,对称性氢键谱带Ⅰ（3 218 cm-1）和Ⅱ（3 375 cm-1）随着NaOH浓度的提高而降低。NaOH使水溶液氢键发生极化,产生连续吸收带,连续吸收带随着NaOH浓度的提高而增强。水对EmimAc的阳离子和阴离子均有影响。水分子的OH和EmimAc的COO-产生强的相互作用,在3 400~3 200 cm-1产生宽的吸收谱带;而水分子的质子和COO-作用使得C═O吸收谱带红移。水的加入使得EmimAc指纹区的谱带蓝移或吸收强度下降,表明水可以破坏EmimAc原有的氢键网络,形成“阴离子…HOH…阴离子”团簇,减弱了离子液体阴、阳离子之间的相互作用。NaOH替代水与EmimAc混合,ATR-IR谱图的变化并不显著,主要表现在谱带的吸收强度上。与EmimAc/水相比,EmimAc/NaOH水溶液的ATR-IR谱的吸收强度更高,表明NaOH水溶液对EmimAc氢键网络的破坏不如水显著。由此可见,可利用EmimAc/NaOH体系降低离子液体体系黏度,并且降低离子液体使用成本,对木质纤维原料预处理有一定的指导意义。     

氟羟磷灰石通道离子的FTIR研究

以傅立叶变换红外光谱为表征手段,对合成的氟羟磷灰石通道离子进行研究。结果发现:F-离子替换羟基后,羟基在3573和634 cm-1的振动吸收带强度减弱,而在3542、678、715和736 cm-1左右出现新的振动谱带,且随F-离子含量不同出现规律性变化。新出现的谱带数目与群论推测的结果相符,表明该谱带属于羟基基团;羟基振动吸收带的变化,表明F-离子替换羟基的位置,形成[OH…F]氢键,使羟基的伸缩振动向低频偏移,弯曲振动向高频偏移。另外,通过3542-3573cm-1和715-736cm-1左右的谱带相对面积比与F-含量的关系,可为F-离子替换羟基行为提供一些依据。     

发光二极管归一化光谱模型的修正

受自吸收等因素的影响,由发光二极管(LED)归一化光谱模型得到的光谱与实测LED光谱之间存在差异。为得到与实测LED光谱相吻合的归一化光谱模型,将由归一化光谱模型得到的理论光谱与实测光谱相减得到近似的自吸收谱。通过分析自吸收谱的峰值强度和半峰全宽与温度之间的关系以及其峰值能量与实测光谱峰值能量之间的定量关系,结合LED光谱的高斯模型和归一化光谱模型给出了自吸收谱的拟合表达式,并作为归一化光谱模型的修正项,对归一化光谱模型进行修正。在不同测试温度下的实验结果表明修正后的平均模型误差小于4%,证明由修正后的归一化光谱模型得到的光谱与实测光谱相吻合。     

利用光谱吸收深度定量反演碳酸盐矿物的影响因素及应用分析

光谱吸收特征是矿物识别与定量反演的重要指标。为提高利用光谱吸收特征定量反演矿物精度,以方解石为代表,以线性混合光谱模型与连续统去除方法为基础,以连续统去除吸收深度(CRBD)为分析对象,按端元光谱在2.33 μm附近有无吸收特征对光谱进行分类,并分析每类数据与方解石混合光谱CRBD随丰度、反射率以及光谱特征等影响因素的变化规律,进而非线性拟合其变化范围并提出一种新的矿物含量表示方法。研究结果表明,端元丰度对CRBD值影响较大,方解石丰度越大,吸收特征越明显,CRBD值越大。同样,混合端元反射率与光谱特征对混合光谱CRBD值影响也较明显,当混合端元光谱在2.33 μm附近为无特征时,端元光谱反射率越小,CRBD随碳酸盐丰度变化上凸越明显,为反射峰特征时,端元光谱反射率越大,下凹越明显;混合端元在2.33 μm附近为吸收谷特征时,CRBD随碳酸盐丰度接近线性变化。通过交叉分析与多端元混合光谱CRBD变化分析发现,混合光谱CRBD随碳酸盐矿物丰度及混合端元反射率变化受限于一定范围,其上限拟合方程满足指数函数变化,下限拟合方程为三次多项式函数,且拟合精度较高,R2均高于0.99,RMSE低于0.005。为实现矿物含量的精确预测,根据拟合方程提出一种以变化范围替代定量值来表示碳酸盐矿物丰度分布的方法,实现碳酸盐矿物含量反演的范围表示。通过影响因素分析及范围表示法可为矿产监测、定量评估等提供新的表达方法,为建立具有普适性的地物定量反演模型提供理论参考。     

制备腈菌唑分子印迹聚合物前功能单体选择研究

为制备腈菌唑(M)分子印迹聚合物,建立了选择合适的功能单体以及功能单体添加量的方法。利用紫外光谱法研究α-甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AM)与M作用形式、作用强度、最佳浓度比和形成的结合位点数。结果表明,M与两种功能单体都会形成氢键;M的三唑环共轭双键的π电子吸收能量跃迁到π*共轭反键轨道,氢键的形成会使π→π*的吸收带发生迁移,最大吸收波长随着体系功能单体浓度增加而发生红移。M与两种功能单体最佳浓度配比分别为:M∶MAA=1∶4和M∶AM=1∶2。M与两种功能单体都具有结合能力,且结合力较强。采用AM为功能单体合成的分子印迹聚合物对M具有更好的稳定性和特异识别能力。     

Ti类氦Kα线在高温稠密等离子体中的漂移

采用离子球模型,通过自洽求解Dirac方程和Poisson方程,得到类氦Ti离子Kα线系的两条电偶极辐射光谱能量随不同等离子体环境的变化关系.同时分析了束缚电子交换能随等离子体环境的变化规律.结果表明：光谱能量漂移量随等离子体电子密度变化呈现出很好的线性关系.对此,拟合得到Ti类氦Kα线光谱能量漂移量随等离子体环境参数变化的公式,对探索高温高密度等离子体诊断方法具有一定意义. 关键词： 类氦离子 自洽场离子球模型 光谱漂移 等离子体诊断     

受激双层石墨烯量子点中的激子耦合动态变化

有机聚集体中分子间相互作用决定了聚集体的光物理性质,从而显著影响基于此类材料的光伏器件性能. 分子间激子耦合(或电偶极耦合)是一种常见且重要的分子间相互作用. 本文利用瞬态吸收光谱研究了石墨烯量子点二聚体(一种大稠环芳烃的π-π堆叠二聚体)中的激子耦合作用. 发现了瞬态吸收谱随泵浦-探测延时的演化起源于二聚体激发态中激子耦合强弱的动态变化. 通过拟合瞬态光谱,进一步证实了可利用最低能量的两个振动吸收峰的瞬态吸收动力学直接表征二聚体中激子耦合强度的动态变化.     

电场诱导水的太赫兹透射特性研究

许多生物分子自身的转动、振动或分子团的整体振动模式都位于太赫兹波段内,因此可以利用太赫兹光谱技术对生物分子进行检测。同时又由于太赫兹波的光子能量仅为毫电子伏量级,不会对分子的内部结构造成破坏,所以太赫兹时域光谱技术在生物检测方面具有良好的应用前景。众所周知,绝大多数的生物分子只有在液体条件下才能发挥其生物活性,所以研究液体环境下生物分子之间的相互作用就非常必要。然而水分子的转动模式、振动模式以及和氢键有关的能量均处于太赫兹波段,从而对其产生强烈的吸收;另外,水分子为极性分子,而极性分子对太赫兹波有强烈的共振吸收,这就使利用太赫兹技术对生物分子活性进行动态表征产生了困难。因此在研究溶液中的生物分子与太赫兹波的相互作用时,最大限度地减小水分子对太赫兹波的吸收就成为近年来的研究热点。目前,减少水对太赫兹波吸收的主要方法有：在溶液样品中加入抑制氢键缔合的离子来减小水对太赫兹的吸收;通过改变溶液的温度来调节水对太赫兹的吸收;利用微流控芯片技术,通过减小被测样品与太赫兹波的作用距离来减小水对太赫兹波的吸收。另外,激光的激励、电场或磁场的处理,也能改变水对太赫兹波的吸收,将盛有去离子水的微流控芯片放于电场中,研究经电场处理不同时间的去离子水对太赫兹吸收强度的影响。结果发现,太赫兹波的透射强度随着去离子水在电场当中静置时间的增加而增强,当在电场中静置60 min时,太赫兹的频谱强度达到最大,与空气的频谱强度接近。由此可以推断外加电场使水分子的偶极矩发生了变化,从而对整体水分子的振动和转动产生了影响,并且改变了水中的氢键结构,导致了太赫兹透射光谱强度的增强。     

���³��ܸ����������຤kα��Ư�Ƶ����

采用离子球自洽玻尔兹曼方程和泊松方程,得到了类氦Cr离子kα线系的两条电偶极辐射光谱能量随不同等离子体环境的变化关系.分析了光谱能量漂移量和kα线交换能随等离子体环境变化的关系,给出了光谱能量漂移量随等离子体环境参数变化的公式.结果表明,光谱能量漂移量随等离子体电子密度变化呈现出很好的线性.关系.     

受激双层石墨烯量子点中的激子耦合动态变化（英文）

有机聚集体中分子间相互作用决定了聚集体的光物理性质,从而显著影响基于此类材料的光伏器件性能.分子间激子耦合(或电偶极耦合)是一种常见且重要的分子间相互作用.本文利用瞬态吸收光谱研究了石墨烯量子点二聚体(一种大稠环芳烃的π-π堆叠二聚体)中的激子耦合作用.发现了瞬态吸收谱随泵浦-探测延时的演化起源于二聚体激发态中激子耦合强弱的动态变化.通过拟合瞬态光谱,进一步证实了可利用最低能量的两个振动吸收峰的瞬态吸收动力学直接表征二聚体中激子耦合强度的动态变化.     

用浓度调制光谱法测量水汽辉光放电中OH和H2O的布居数变化

本文使用波长为2.8 μm的分布式反馈激光器来测量水汽辉光放电产生的物种. 使用浓度调制光谱仅观察到OH自由基和瞬态H₂O分子的吸收光谱. 吸收峰的强度和方向随解调相位而变化，但是H₂O的一个吸收峰的方向始终与其它峰相反. OH和H₂O的不同光谱取向反映了能级中粒子数量的增加或减少. 如果在放电过程中可以检测到更多的瞬态物种，则可以更好地研究H₂O的激发、电离和分解动力学. 研究表明，浓度调制光谱的解调相位关系可以用来研究分子能级的布居数变化.     

激光靶耦合过程中的激光能量沉积方程

 激光聚变靶物理研究用激光强率I随空间的变化来反映激光能量的沉积。目前激光靶物理研究使用的激光能量沉积方程在临界面处发散,讨论了造成这一非物理结果的原因,给出了合理的激光强度方程,并讨论了新旧两种激光强度方程对激光吸收的影响。     

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。     

用浓度调制光谱法测量水汽辉光放电中OH和H_2O的布居数变化（英文）

本文使用波长为2.8μm的分布式反馈激光器来测量水汽辉光放电产生的物种.使用浓度调制光谱仅观察到OH自由基和瞬态H_2O分子的吸收光谱.吸收峰的强度和方向随解调相位而变化,但是H_2O的一个吸收峰的方向始终与其它峰相反.OH和H_2O的不同光谱取向反映了能级中粒子数量的增加或减少.如果在放电过程中可以检测到更多的瞬态物种,则可以更好地研究H_2O的激发、电离和分解动力学.研究表明,浓度调制光谱的解调相位关系可以用来研究分子能级的布居数变化.     

热氧喷嘴水煤浆扩散火焰辐射光谱特性研究

火焰的辐射光谱可为燃烧诊断提供诸多信息,因此目前对简单的气态火焰自由基辐射特性已进行了大量研究,而关于非均相火焰的辐射光谱特性研究则相对较少。采用改进的热氧喷嘴技术在敞开空间下直接点燃水煤浆,并利用光纤光谱仪和紫外成像系统,着重对甲烷和水煤浆火焰的辐射光谱及OH*的二维分布特性进行研究。结果表明：与甲烷火焰的光谱辐射相比,水煤浆火焰不仅存在OH*,CH*和C₂*特征辐射,还产生了Na*,Li*,K*和H*的发射谱线,并出现了连续的黑体辐射,这些光谱辐射特征可作为水煤浆气化或燃烧的标志,也可作为水煤浆是否点燃的判据;通入水煤浆后,OH*强度明显下降,而CH*和C₂*强度增大。对比甲烷火焰OH*二维分布,水煤浆火焰OH*峰值强度明显下降,化学反应区域面积显著减小;沿着火焰传播方向,甲烷和水煤浆火焰轴向的OH*强度均呈先增大后减小的趋势;甲烷火焰径向的OH*在反应核心区出现了双峰形态分布,而水煤浆火焰OH*径向始终呈单峰分布。随着氧碳当量比增大,水煤浆火焰OH*的存在范围扩大,说明氧气的增加促进了OH*的产生;随水煤浆流量提高,OH*的反应核心区域缩小,峰值强度明显下降,CH*,C₂*,Na*,Li*,K*和H*的强度显著增强,连续的黑体辐射强度也明显增大,这些辐射光谱的变化可用于表征操作负荷的变化。     

近红外光谱分析技术在宝石研究中的应用

运用傅里叶变换红外光谱仪对常见宝石、玉石、有机宝石的近红外光谱进行分析研究以及谱峰归属。宝石的近红外光谱表明,宝石矿物中广泛存在不同类型水的合频、倍频吸收峰,也可出现能量较低的电子跃迁吸收峰,其中水分子组合频吸收峰位于5 200 cm-1±,OH的倍频吸收峰位于7 000 cm-1±,以5 898 cm-1±和7 849 cm-1±为中心的强宽吸收谱带为能量较低的电子跃迁吸收峰,并且当只有7 000 cm-1±出现时表明水以—OH的形式存在于宝石中,当5 200和7 000 cm-1±吸收峰同时存在则表明宝石矿物中水的存在形式既有水分子也有—OH。而有机宝石近红外光谱以7 000 cm-1± NH伸缩振动的一级倍频和5 200 cm-1± NH伸缩振动与酰胺Ⅱ的组合频为特征。但是,近红外光谱吸收峰的峰位、峰型、相对强度因有机宝石的品种不同而有所区别。苯环中CH的伸缩振动与弯曲振动组合频吸收峰(4 061和4 179 cm-1±)、CH伸缩振动与苯环骨架振动的组合频吸收峰(4 621和4 683 cm-1±)为经过有机物充填处理的宝玉石的特征谱峰,其中,与苯环有关的吸收峰,表示样品经过充填处理,指示样品中环氧树脂的存在。