N-乙基丙酰胺的飞秒二维红外光谱

利用飞秒二维红外实验方法, 结合稳态红外光谱实验和计算化学手段, 对β-肽模型分子N-乙基丙酰胺(NEPA)的超快结构动力学进行了研究. 结果表明, 在水溶液中, NEPA具有类α-肽酰胺-I 带的振动特征, 并表现出对分子结构和化学环境的灵敏性. 二维红外光谱动力学结果揭示了一个1 ps 左右的光谱扩散时间, 与酰胺-水之间的氢键结构动力学时间尺度一致.     

乙二醇的分子间氢键结构动力学的飞秒非线性红外光谱

利用稳态线性红外光谱和飞秒泵浦-探测红外光谱技术, 研究了在乙腈(MeCN)、丙酮(AC)、四氢呋喃(THF)和二甲基亚砜(DMSO)溶剂中乙二醇(EG)的结构和羟基(―OH)伸缩振动动力学. 结果表明, 乙二醇的―OH伸缩振动的频率位置、峰宽以及振动弛豫动力学都表现出强烈的溶剂依赖性. 乙二醇溶液中至少存在两种形式的分子间氢键, 一种是溶质-溶剂团簇的分子间氢键, 另一种是溶质-溶质团簇的分子间氢键. 量子化学计算预测的―OH伸缩振动频率的溶剂依赖性与我们的红外光谱实验观测结果一致. 进一步, 我们发现在乙腈中参与形成溶质-溶剂团簇氢键的乙二醇―OH伸缩振动具有最慢的弛豫动力学, 丙酮和四氢呋喃次之, 而最快的弛豫动力学过程发生在二甲基亚砜中. 在每一溶剂条件下, 乙二醇/乙二醇溶质团簇中―OH伸缩振动弛豫都更快一些. 本文结果有助于认识在溶质-溶质、溶质-溶剂分子团簇共存的体系中不同分子间氢键的结构动力学特性.     

用傅立叶红外光谱研究兖州煤的煤素质

煤的不均一性、非晶态结构以及较小的溶解能力,使得用传统的有机化学和物理化学方法进行其结构测定存在不少困难。最近,Dyrkacz 等人应用等密度梯度离心技术,利用煤中各成煤物质的密度差异进行分离,为进一步研究煤的有机质的组成结构提供了新的可能。傅立叶变换红外光谱(FTIR)法是近代结构分析中的一种有力工具。Dyrkacz和Solmon,Kuehn和Painter都用红外光谱研究了镜煤富集物的红外光谱;对煤中     

乙酰乙酸乙酯在重水和环己烷中的C=O和C=C伸缩振动模式的振动衰减动力学

作为典型的β-二羰基化合物和α,β-烯酮类化合物, 乙酰乙酸乙酯在溶液中以多结构存在. 在本文中, 我们利用飞秒中红外泵浦探测光谱技术, 研究了该化合物在重水和环己烷溶液中不同互变异构体的出现在波长6 μm(频率范围1600～1800 cm^-1)区域的C=O和C=C伸缩振动的振动动力学; 并结合稳态红外实验和量子化学计算, 分析了这些吸收峰的线型特征. 结果表明: 在重水中, 乙酰乙酸乙酯以酮式存在; 而在环己烷中以烯醇式和两种酮式共存. 分析稳态红外光谱可以看到, 烯醇式结构刚性, 其红外光谱线型主要表现为均匀增宽; 而酮式的线型则兼具均匀增宽和非均匀增宽. 而且, 即使在同一种溶剂中, 酮式和烯醇式的表观红外光谱线型也有不同. 通过泵浦探测实验获得了C=O和C=C伸缩振动衰减动力学和各向异性动力学. 重水中酮式的C=O的振动能量弛豫过程比其在环己烷中要快, 这可归因于乙酰乙酸乙酯与溶剂发生的分子间氢键作用. 此外, 烯醇式的C=O伸缩振动和一些振动模式(如COH面内弯曲)之间存在费米共振, 直接影响其快速衰减过程, 这也是造成其振动衰减动力学不同于酮式的原因. 各向异性动力学过程表明, 乙酰乙酸乙酯在重水中的转动速度比其在环己烷中要慢一些, 与它们不同的溶剂化情况有关. 此外, 各向异性动力学过程表现出量子拍频现象, 在酮式中尤为明显, 意味着相关振动模式存在相干激发.     

基于超快多维振动光谱技术解析分子体系的三维空间构型

超快多维振动光谱技术目前已经被广泛应用到各种凝聚态分子体系中分子的结构以及快速变化动力学过程的测量之中,并有望成为新一代解析分子体系微观结构及超快行为的常规手段。本文从两个主线出发,介绍如何利用超快多维振动光谱技术解析分子体系的三维空间构型。一方面通过测量分子内各个振动模式跃迁偶极矩间的夹角来获得分子体系内不同基团的相对空间取向,并最终确定分子的空间构型。另一方面,通过详细解析分子间振动能量转移的机理,进而将实验中测得的振动能量转移速率转化为分子之间的距离信息。     

无定型氧化硅转变为α-方石英的振动光谱

红外和喇曼光谱是分子结构信息的重要来源,也是研究表面和催化问题的强有力手段,常用来表征活性中心及吸附物种的结构．为提高稳定性,催化剂一般都要经过焙烧处理,在焙烧过程中,载体结构可能会发生变化,有时还会形成一定的晶相．载体结构变化时,一般会伴随振动光谱的变化,因此在利用振动光谱研究催化体系时,弄清载体的振动光谱是十分必要的．二氧化硅是最常用的催化剂载体之一,但它具有比较多的结构形式,除无定型氧化硅中硅氧四面体可连接成不同的结构外,它还具有石英、鳞石英、方石英等多个晶相系列．对氧化硅的不同结构形式,…     

凝聚态化学研究中的动力学振动光谱理论与技术

化学变化的本质是化学键的形成与断裂。凝聚态化学的主要特征是分子内的物理与化学过程与周围环境之间的动态相互作用和动力学耦合,不仅会影响化学键形成与断裂的化学反应平衡与反应速率,还会改变化学反应的走向。动力学振动光谱技术是探测凝聚态体相中与表面上各种微观分子细节最为有力的当代谱学表征技术之一。与脉冲核磁技术类似,科学家们使用一组精心设计的激光脉冲在凝聚态体系中激发复杂的光学响应,所产生的信号中包含了比传统吸收光谱丰富得多的反应机理、分子与溶液结构、分子运动、电荷与能量传递等微观信息。近年来,各种动力学振动光谱被运用于凝聚态化学的各个领域,尤其是在溶液态和表界面态领域,获得了一系列突破性进展,并且处于不断发展的过程之中。在本文中,我们将回顾及展望动力学振动光谱技术的基本概念、实验方法和理论框架,以及它们在凝聚态及表面态化学中的重要应用。     

时间分辨拉曼光谱研究一氧化氮与肌红蛋白的结合过程

纳秒瞬态拉曼光谱技术是研究分子结构变化超快动态过程的重要实验手段之一.而肌红蛋白(Mb)与小分子配体的结合过程一直是人们研究的焦点.本文旨在利用纳秒瞬态拉曼光谱技术研究小分子配体NO与肌红蛋白结合的动力学过程.通过考察MbNO光解后产物脱氧肌红蛋白(DeoxyMb)与反应物MbNO的ν4特征振动峰的强度比值随激光激发功率的变化,阐述了利用纳秒瞬态拉曼光谱技术研究MbNO体系中NO与DeoxyMb结合过程的可行性.利用纳秒瞬态拉曼光谱技术,获得了与皮秒时间分辨拉曼和皮秒时间分辨吸收相一致的结合动力学实验结果.为研究其它复杂体系的超快结合动力学过程提供了一种新的思路.     

红外光谱研究以非离子型表面活性剂所组成微乳液的水结构

由烷基聚氧乙烯醚(AEO9)/正己醇/正十六烷/水所组成的微乳液,采用红外光谱对水内核的微观结构进行研究。以水分子的OH伸缩振动谱带, 由高斯分布曲线面积得出不同结构水的含量。只有少量水与表面活性剂结合, 另有部分水束缚于聚氧乙烯链段之间, 这些水与水相中的自由水呈动态平衡。当体系在剧烈振动后, 少量结合水转为束缚水, 静止后又恢复原状。     

基于光热诱导红外和热重-质谱联用的聚合物成分结构剖析

材料的结构和成分是决定材料物理化学性质的关键因素,然而高分子材料成分以碳、氢、氧为主,通过成分分析很难确定材料的结构组成.红外光谱技术与热分析技术是分析高分子材料结构信息的重要表征手段.然而传统红外光谱技术对样品要求较高,很难在不破坏样品的情况下直接进行测试.本文采用一种新型光热诱导红外光谱技术在不破坏样品的前提下直接...     

二羰基茂铁二聚体[CpFe(CO)2]2的中红外泵浦探测光谱

利用一维稳态红外光谱和5-μm泵浦探测红外光谱手段,结合量子化学计算,以非桥连三价羰基为探针,研究了二羰基茂铁二聚体[CpFe(CO)2]2在二氯甲烷中的结构和振动动力学.结果表明,[CpFe(CO)2]2两个主要结构(顺式cis和反式trans摩尔比为1.7)的振动态寿命和转动动力学都有一定不同.两种结构的两个羰基振动激发态的指数衰减过程都有一个<1ps的快组分和一个~20ps的慢组分.我们认为前者与宽带激发所产生的振动相干态的快速失相过程有关,而后者属于典型的C≡O伸缩振动态寿命.此外,cis结构与溶剂的较强作用使得其转动衰减较慢.结果表明,非桥连羰基的红外吸收频率和振转动力学对分子结构和溶剂环境都非常敏感.     

傅里叶变换红外光谱技术在超临界CO_2作用聚合物体系中的应用

超临界CO2(scCO2)作为一种物理化学性质优良、具有高扩散速率及优良溶解性能的溶剂,在科学研究及工业生产中广受青睐。将scCO2应用于聚合物体系中,CO2与聚合物间特殊的相互作用有利于CO2分子在聚合物中的吸附与扩散。同时通过CO2的吸附及其对聚合物的溶胀和塑化作用,聚合物所处微观化学环境以及整体结构性质会发生一定的变化。由于傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术能够有效地考察化学环境变化对分子结构造成的影响,这一表征技术在超临界CO2作用体系中广为应用。本文主要选取了近年来利用FTIR技术考察scCO2作用于聚合物体系的一些实例,从CO2-聚合物相互作用机理,scCO2对聚合物或生物大分子的加工过程的影响两方面,阐述了红外光谱技术在scCO2作用体系中的应用以及前景。     

微量反应系统化学动力学教学实验的设计与应用

利用光纤光谱仪构建微量反应系统,并通过偶氮染料橙黄II在铁-亚硫酸钠-溶解氧体系中的脱色反应,分别用特征动力学方程法及初始速率法进行了脱色反应动力学分析。该实验体系能够实现简单、快速的均相溶液反应动力学实验,其数据处理方法较好地巩固和提升了对反应动力学理论课教学内容的学习。整个实验体系的设计与应用能够满足物理化学、大学化学、环境化学等相关课程中有关反应动力学的实验教学需求。     

飞秒光学外差光学克尔效应和低频拉曼光谱技术研究离子液体[bmim][PF6]的低频光谱

利用飞秒光学外差光学克尔效应技术获得了咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])体系中反映分子间相互作用的低频光谱. 结果分析中, 利用Brownian振子时间相关函数的精确表达式对光学克尔效应动力学数据中的核振动部分进行模拟, 在时域上获得各个振动组分的时间演化行为, 并进而通过快速Fourier变换获得各个振动组分的频域光谱和总加和光谱. 此外还利用低频拉曼光谱技术测量了离子液体[bmim][PF6]的低频光谱, 并和飞秒光学外差光学克尔效应实验的结果进行对比, 发现两种方法获得的低频光谱相近. 实验结果表明Brownian振子时间相关函数的精确表达式可用来解析离子液体体系中低频振动的时间演化行为.     

红外光谱及其理论模拟在砷吸附过程中的应用

红外光谱技术具有分析速度快、分辨率高、灵敏度高、可以实时原位分析监测等优点。基于密度泛函理论对矿物吸附砷污染物体系红外光谱进行理论计算，分析对比红外光谱实测特征峰和理论计算特征峰，可以揭示砷吸附过程微观机制和表面化学形态。对红外光谱技术在水铁矿、赤铁矿、针铁矿等主要矿物吸附无机砷酸和有机胂酸的定性定量分析进行了综述，总结了红外光谱在无机和有机砷污染物吸附体系的定性定量研究及理论计算，为砷污染物精准检测分析和砷污染控制提供参考。     

碳氟表面活性剂复配体系的中相微乳液研究

全氟辛酸钠(OBS)/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)-正丁醇/正丙醇-油-盐水体系能形成多相微乳液, 本文应用正交试验设计寻找了最佳中相微乳液体系组成, 然后系统地研究了含盐量、表面活性剂总浓度, 醇总浓度, 油的种类对该体系中相微乳液的形成, 相态和其特性参数的影响。并且应用红外光谱对微乳液的微观结构进行了测定。最后还对碳氢表面活性剂和碳氢/碳氟表面活性剂复配体系进行了比较。本文结果对三次采油和日用化工等领域的应用以及对理论研究都具有重要的意义。     

含二联苯结构聚醚醚酮的微结构及磺化改性的性质研究

本文利用ＰＥＥＫ的ＡＭ１条件优化结果，并结合二联苯结构与不含二联苯结构聚醚醚酮的结构相似性，确定了含二联苯结构聚醚醚酮重复单元的最优构型，据此给出了此分子链的微观构型。在实验上也研究了磺化改性对此聚合物红外光谱的影响。     

阿魏酸分子结构和振动光谱的理论研究

阿魏酸是一种有效的天然油脂抗氧化剂.采用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法和从头算HF两种方法,在6-311++G**基组水平上对阿魏酸分子的几何结构进行全优化,得到其几何结构参数,进一步计算得到阿魏酸的红外和拉曼振动光谱.计算结果表明,采用B3LYP和HF 2种方法优化得到的几何结构及频率值是一致的,对在B3LYP方法下计算得到的红外和拉曼振动频率进行合理的理论归属并与SDBS数据库实验数据进行比较,发现计算得到的红外和拉曼振动频率与实验测定结果符合较好.阿魏酸分子结构和振动光谱的研究,为研究阿魏酸及其衍生物的化学结构与生理活性之间的构效关系提供依据.     

抗早老性痴呆症天然产物石杉碱甲的红外光谱与简正分析——量子化学密度函数理论(DFT)研究

运用量子化学密度函数理论B3LYP/ 6 31G 方法计算了石杉碱甲的电子结构和红外光谱 ,得到了与实验结果的谱图特征基本一致的红外振动光谱 .通过对振动模式的分析 ,指认了 1 0 2个振动模式中分离得比较完全的 45个振动模式 ,结果表明其吡啶酮CO伸缩振动的红外活性最强 ,吡啶酮NH键的伸缩振动的频率最高 .涉及可形成氢键的石杉碱甲氨基氢及吡啶酮内酰胺氢的红外振动吸收的理论值与实验值差异较大 ,其原因是在晶体中存在分子间氢键 ,这不仅改变了这些氢在空间的取向 ,而且也改变了键的力学性质 ,导致红外振动吸收频率发生改变     

Gaussian软件在红外光谱教学中的应用——溶剂效应

借助Gaussian软件帮助学生认识溶剂环境对分子特征基团振动光谱的影响,并以氮甲基乙酰胺和乙腈分子为例,在不同溶剂环境中进行分子结构的优化与红外光谱预测。研究结果表明,不同极性的溶剂与体系相互作用不同,使得分子特征基团振动光谱发生不同程度的频移。计算结果所建立的溶剂环境、分子结构和光谱频移之间的关系有助于深化学生对红外光谱中溶剂效应的认识,提高课堂教学效果,激发学生主动学习兴趣。