化学计量学―光谱法在工农业生产中的应用

化学计量学是近几年发展迅速的化学量测方法。常用的化学计量学方法有小波变换、多元线性回归、偏最小二乘法、主成分分析、人工神经网络、遗传算法等。化学计量学方法与光谱法相结合广泛运用于工业生产、农业生产和环境监测等各个领域,体现出化学计量学在数据处理、信号解析等方面的重要作用。化学计量学―光谱法的建立为工、农业生产中多组分混合物的快速、准确测定及满足质量监控等要求提供了一条有效的途径。     

时间分辨飞秒激光诱导击穿光谱的设计与研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)具有样品无需预处理,操作简单,分析快速等优点,已在多个领域获得应用。实验搭建了飞秒激光诱导击穿光谱(Fs-LIBS)装置,使用波长800 nm,脉宽100 fs的飞秒激光器作为激发光源,门控ICCD作为检测器。LIBS用于检测静态液体时会发生液体波动飞溅等问题,信号较差,该实验以液体射流的方式进样,以NaCl标准溶液为模型体相,Na(Ⅰ) 589.0 nm为分析线进行测试。该实验采用时间分辨LIBS的方法,考察了飞秒激光作用于样品后的LIBS发射光谱随时间的演化,发现在激光脉冲作用于样品表面40 ns后Na原子发射谱线达到最强,信背比也同时达到最大值。表明飞秒脉冲激发的LIBS可以通过时间分辨,有效消除宽带背景发射的影响,更高效地对样品中的待测目标进行检测。研究了激光激发功率、 ICCD门宽、激光焦点到样品表面距离等实验条件对LIBS信号强度和信噪比的影响,并优化了实验参数。在延迟时间40 ns、激发功率100 mW、门宽5μs、焦点位于样品前表面的最佳实验条件下,测试了海水样品的LIBS光谱和Na含量,检测了不同浓度NaCl标准溶液,并绘制了Na(Ⅰ) 5...     

基于径向基神经网络和遗传算法的槽内式选择性超声电合成甲基苯甲醛

以混合二甲苯为原料, Mn(Ⅲ)为氧化剂, 硫酸溶液为电解质, 采用槽内式超声电合成甲基苯甲醛. 探讨了选择性电合成甲基苯甲醛的可能性, 通过径向基(RBF)神经网络和遗传算法(GA)对选择性电合成甲基苯甲醛3种异构体的比例、 电流效率与混合二甲苯的用量、 硫酸浓度和电流强度的关系建立预测模型, 并运用GA确定模型中RBF神经网络的目标均方误差(Goal)和径向基函数的分布(Spread). 然后根据预测模型, 使用GA对电合成条件进行优化, 分别获得了电合成产物中对位甲基苯甲醛占优、 邻位和对位甲基苯甲醛占优以及电流效率最高时的电合成条件. 当采用上述条件进行实验时, 模型给出的预测结果分别为: 对位甲基苯甲醛占优的质量分数可达90.01%, 邻位和对位甲基苯甲醛占优的质量分数为80.38%, 电流效率达到最高时的邻位、 间位和对位甲基苯甲醛的质量分数分别为16.80%, 8.43%和74.77%; 而与之相对应的实际实验结果分别为90.10%和79.91%, 以及17.20%, 8.49%和74.31%, 二者之间的最大相对误差小于±2.24%, 表明所建立模型的预测值与实测值基本吻合.     

碱性体系中金电极表面硫氰根离子的宽带和频光谱研究

本文使用宽带和频光谱研究不同电位下碱性溶液中多晶金电极表面硫氰根离子（SCN^-）的吸附行为. 在-1.1 V ~ 0.2 V（vs. SCE）,C-N伸缩振动的Stark斜率的变化表明,随着电位正移,SCN^-在金电极表面从N端吸附变为S端吸附. 在较正电位下,C-N伸缩振动具有Fano线型. 这是因为金的费米能级随电位的正移而降低,和频过程中金的电子跃迁方式从带内跃迁（sp→sp）变为带间跃迁（d→sp）,造成金基底与表面吸附SCN^-和频信号的相对相位改变. 实验表明,通过研究和频光谱线型随电位的变化可以获取电极表面电子能级相对位置的信息.     

间接电合成甲基苯甲醛产物中3种异构体的同时测定

将迭代算法、PLS与紫外吸收光谱法相结合,建立了同时测定二甲苯间接电合成甲基苯甲醛混合6组分中3种甲基苯甲醛含量的新方法。该方法将PLS镶嵌在迭代算法内部,通过多次迭代计算逐步逼近样品真值,提高了光谱的识别能力。将该方法用于4组模拟样本的测定,邻、间、对甲基苯甲醛的平均回收率分别为101%、100%和101%,预测均方差(RMSEP)分别为0.214、0.148和0.057。而应用于5批实际电合成产物中3种甲基苯甲醛同分异构体的同时测定,邻、间、对甲基苯甲醛的平均回收率分别为106%、92%和100%,相对偏差≤±19.7%,与高效液相色谱法测定结果基本吻合。     

异硫氰基孔雀石绿受激拉曼光谱研究

本文报道了具有时间分辨能力的全频宽带受激拉曼（BBSRS）系统和关于异硫氰基孔雀石绿（MGITC）受激拉曼光谱（sRs）的研究．BBSRS系统的探测光为450-800nm宽带连续白光,泵浦光为280～900nm范围内连续可调谐的ps窄带可见光（带宽≈7．5cm-1,脉宽≈2．5ps）．在合适的泵浦波长下,该系统可同时获取拉曼损失和拉曼增益光谱．MGITC的SRS研究结果表明,当拉曼损失谱峰出现在最大吸收波长（≈627nm）时,共振SRS谱峰强度最大;当泵浦或增益谱峰在最大吸收波长附近时,未观察到明显的共振拉曼信号;共振峰强度随浓度增大而增大,随泵浦功率增大而迅速增大,后趋于饱和;共振和非共振峰强在延时零点附近达到最大值,并随延时绝对值的增大而减小．     

瓶装饮用水凝固特性分析

从水的过冷度和凝固点降低值2个角度对天然水、矿泉水与纯净水的凝固特性进行理论分析，并通过实验对分析结论进行了验证。阐明了稀溶液的依数性和离子水合作用(离子-偶极作用)对水分子之间氢键的破坏是饮用水凝固点和过冷度改变的主要原因。旨在为饮用水在低温下的选择和储存提供理论参考，并使人们从多角度正确理解水的凝固特性，促进科学认识。