土壤养分的红外衰减全反射与漫反射光谱同步测量方法

光谱学分析技术因具有快速、实时、无损等优势,被广泛用于土壤养分检测等各个领域,也是现代农业检测控制中广泛应用的一种有效方法。实验采集不同养分含量的土壤样本,分别获取中红外衰减全反射(ATR)和漫反射(DRIFT)光谱数据。通过不同的光谱预处理算法结合偏最小二乘法(PLS)建立土壤中全碳、全氮、碱解氮的定量分析模型,对土壤养分的ATR和DRIFT光谱分别进行独立模型和叠加模型的分析。并以土壤养分中的全碳和全氮为例,发现经过标准正态变量变换处理的两种光谱建立的PLS模型相关系数均有所提高。全碳的两种光谱模型校正集的R2分别提高至0.826和0.919,而全氮两种模型校正集R2分别提高至0.841和0.928。我们进一步对全碳、全氮各自叠加后的光谱进行分析,模型的R2分别提高至0.942和0.951。用同样的方法分析土壤中的碱解氮,联用两光谱后的R2提高至0.919。研究结果表明,两种光谱的联合使用,为提高模型的相关系数和预测能力提供了一种合理有效的方法。     

黄铁矿氧化的原位衰减全反射红外光谱表征

黄铁矿是自然界普遍存在的一种矿物,容易发生氧化反应,是酸性矿山废水(AMD)的主要来源。研究黄铁矿氧化有助于揭示其产生污染的机制。通过黄铁矿氧化生成硫酸,硫酸再与黄铁矿中所含碳酸盐(钙)反应生成二氧化碳这一设计实验,实现了黄铁矿在大气环境和水环境中氧化的原位衰减全反射红外光谱表征。通过对反应生成的CO₂进行原位表征,发现黄铁矿在空气和水中均存在明显的氧化作用,二者的氧化速率随时间而下降,差别在于,黄铁矿在水环境中的氧化速率下降较之在大气中显著,表明黄铁矿在水中的氧化较之在大气中要慢。在衰减全反射测量中,2 350 cm-1处表征CO₂的双吸收峰的选择性好,并可实现原位分析。     

衰减全反射红外光谱对易燃液体的快速筛选

纵火是一种严重危害公共安全和社会稳定的个人极端暴力犯罪行为。在纵火案件调查过程中,火灾残留物中的易燃液体(ILs)是确定火灾性质和判断起火原因的重要物证,ILs的分析一直是法庭科学工作者关注的热点。利用衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)对汽油、柴油、煤油、植物油等常见ILs进行检验,结合主成分分析(PCA)、层次聚类分析(HCA)、判别分析(DA)三种化学计量学方法,实现了常见易燃液体的快速筛选。通过红外光谱定性分析,汽油、柴油、植物油与含氧有机溶剂的红外光谱图差异明显,可相互区分,而柴油、煤油、航空煤油、溶剂油、汽轮机油五类ILs的红外谱图无明显差异,仅通过图谱的直接比较,无法进行区分。重点选取1 136~976 cm-1范围的红外特征吸收峰,结合PCA,PCA-HCA,PCA-DA化学计量学方法进行比较,成功将航空煤油与与其余四类ILs区分开;最后选取837～400 cm-1范围的红外特征吸收峰,利用PCA,PCA-HCA,PCA-DA方法,可将其余四种ILs实现互相区分。研究结果表明,ATR-FTIR结合化学计量学方法对常见ILs进行定性分析,具有方便、快捷、准确的优点,可作为ILs种类的快速筛选方法。     

衰减全反射红外光谱法快速检测沥青性质的研究

沥青质量的优劣直接影响路用性能和公路寿命。其中蜡含量、软化点和针入度是沥青三大重要指标,其分析过程繁冗耗时。提出了一种快速准确的沥青性质检测方法。实验共收集了220个已依照标准方法JTJ052-2000获得蜡含量、软化点和针入度标准值的沥青样品,采用偏最小二乘法(PLS)建立其红外光谱定量模型,交互验证标准偏差(SECV)分别为0.13,0.88,3.18,预测标准偏差(SEP)分别为0.14,1.06,3.90,小于标准方法的再现性偏差,任意选取不同厂家所生产的3个样品进行重复性测试,均满足标准方法的精密度要求。该方法具有重复性好、分析速度快,操作简单,可显著提高沥青的分析效率,在沥青质量检测与评价领域有着光明的应用前景。     

农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征

原位衰减全反射红外光谱用于农药残留动态研究。通过对果蔬(西红柿)表面敌敌畏和乙酰甲胺磷两种农药的原位表征,发现敌敌畏具有显著的挥发性,喷淋20min后降解达80%,同时,表征CO的1 734cm-1吸收峰在20min转为负峰,结合3 073cm-1吸收峰显著减弱,1 277cm-1吸收峰在减弱的同时发生了显著的红移(30cm-1),表明敌敌畏可能存在一定程度的水解;而喷淋乙酰甲胺磷后120min无明显变化,表明乙酰甲胺磷相对稳定。     

衰减全反射红外光谱用于人乳腺癌组织的研究

通过对32例人乳腺良、恶性肿瘤的衰减全反射红外光谱的对比研究发现,它们之间存在明显而规律的光谱差异,反映了乳腺良、恶性病变组织中,蛋白质、核酸和脂类等生物大分子的构型与构象以及相对含量上的差别.研究表明:傅里叶变换红外光谱可以从分子水平上揭示良、恶性肿瘤的分子结构信息,极有潜力成为一种临床原位诊断肿瘤的新方法.     

衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术的临床应用研究进展

系统回顾了衰减全反射傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflection Fourier transform infrared, ATR-FTIR)技术在临床医学领域中的应用研究进展。ATR-FTIR光谱技术具有实时、简单、无创扫描生物组织样品的优势,通过结合多模式识别统计学方法并对照临床及病理学诊断结果,可对生物组织样本进行判别分析。目前,对甲状腺、乳腺,以及肺组织等新鲜离体组织的光谱学检测中,ATR-FTIR技术可达到较高的判别敏感性、准确性与特异性;尤其在对甲状腺和乳腺疾病患者的前哨淋巴结活检的研究中,应用ATR-FTIR技术,可对良、恶性组织进行敏感性、准确性与特异性均较高的鉴别研究,对辅助临床诊断具有潜在的重要价值。此外,利用ATR-FTIR光谱技术对生物体液进行光谱分析并进一步诊断疾病的研究也在逐步开展。由于血清中所含成分的改变对于提示疾病状况具有重要价值,因而血清ATR-FTIR光谱学诊断方法成为研究热点,已有应用ATR-FTIR技术对脑胶质细胞瘤、心肌梗死、肾衰、阿尔茨海默病、卵巢癌与子宫内膜癌等多种疾病进行分析的研究报道。目前已可通过ATR-FTIR技术对卵巢癌进行疾病分期的判别诊断,该技术有望成为卵巢癌筛查的重要方法。由于血清ATR-FTIR光谱学技术具有检测快速、判别准确、性价比高等优势,有望成为今后生物医学发展的重要方向之一。     

基于衰减全反射红外光谱(ATR-MIR)的混合鱼糜及其制品的鉴别分析研究

利用ATR-MIR光谱分析技术对掺杂了不同水平带鱼糜的鲢鱼糜进行了分类。文中采用了五种化学计量学方法(SIMCA, KNN, SVR, PLS-DA和 ID3决策树)分别结合ATR-MIR光谱数据建立判别模型,并对各个分类模型性能和分类效果进行了分析和比较。结果表明：无论是对生鱼糜样品进行鉴别还是对其熟制品进行鉴别,基于SIMCA方法建立的分类模型都获得了较好的分类效果。对鱼糜制品和生鱼糜正确分类率分别达到了96.59%和96.43%,相应的交互验证均方根误差(RMSECV)值分别为：0.185 7和0.189 8,相关系数r值达到了0.988 0和0.994 1。这表明ATR-MIR结合化学计量学方法可以对掺假的鲢鱼糜进行鉴别,也表明ATR-MIR在鱼糜品质监测方面具有很广阔的应用前景。     

PVC敏感膜离子识别作用的傅立叶变换——衰减全反射红外光谱研究

为了观察PVC敏感膜各成分在对离子识别时发生的变化,应用傅立叶变换-衰减全反射红外光谱研究了含有二苯并24冠8的PVC敏感膜对多种离子的识别作用。傅立叶变换-衰减全反射红外光谱显示,在PVC敏感膜与浓度为0.1mol/L的CdSO4、ZnSO4、Pb(NO3)2、Na2SO4、KCl、NaCl溶液分别反应后,归属于二苯并24冠8的吸收峰,峰高明显增高,其他一些吸收峰也有增高;而PVC敏感膜与浓度为0.1mol/L的Li2SO4、MgCl2分别反应后,PVC敏感膜各吸收峰无显著变化。还讨论了影响识别作用的一些因素,如反应时间、阴离子的作用、敏感膜发生识别作用的位置。结果表明:含有二苯并24冠8的PVC敏感膜对不同离子有选择识别的作用,可选择识别Cd2+、Zn2+、Pb2+、K+、Na+,不能识别Li+、Mg2,PVC敏感膜中的中性离子载体二苯并24冠8对离子的识别起主要作用,四(4—氯苯)硼钾也参与了识别作用。     

薰衣草精油的衰减全反射红外光谱辨别分析

为建立薰衣草精油品种品质的快速辨别分析模型,采用衰减全反射红外光谱法测定三个品种共96个薰衣草精油样品,对原始光谱数据求二阶导数,通过方差计算,确定1 750～900 cm-1波长段为判别分析用数据。分析结果表明,主成分分析(PCA)基本能实现精油品种区分,前三个主成分主要代表着酯、醇和萜类物质。使用68个样品的校正集建立正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型,三个品种薰衣草精油的回归曲线测定系数分别为0.959 2, 0.976 4, 0.958 8,验证集中三个品种精油预测均方根误差(RMSEP)分别为0.142 9, 0.127 3, 0.124 9,OPLS-DA法建立的模型对校正集和验证集的判别率和预测率都达到100%,模型对薰衣草精油品种品质有很好的识别能力。为薰衣草精油品种品质提供一个快速、直观的方法。     

虎杖中防晒成分的提取与脱色研究

采用紫外分光光度法,以紫外吸收值为指标,研究了虎杖中防晒成分的超声波提取以及脱色对其防晒能力的影响。50%乙醇为虎杖中防晒成分超声波提取的较好溶剂,虎杖具有较强紫外线吸收即防晒能力,是具有广谱防晒作用的天然植物,但脱色对虎杖防晒能力有较大影响。     

首乌总提取物对乙酰胆碱酯酶的抑制

研究了首乌总提取物对乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制活性的筛选及抑制动力学。结果表明,首乌乙酸乙酯组分和水组分的抑制能力随着抑制剂浓度的增大而逐渐减弱,甚至表现出一定的增强作用,而水组分没有AChE抑制能力。水饱和正丁醇组分和石油醚组分均对AChE具有显著的抑制能力,两者对AChE的抑制作用类型分别为非竞争型和混合型的可逆抑制,水饱和正丁醇组分对AChE的非竞争型抑制常数Ki、Kis分别为3.2668μm ol/L和4.8194μm ol/L,石油醚组分对AChE的混合型抑制常数Ki、Kis分别为2.6985μm ol/L和4.7192μm ol/L,表明两种组分对游离酶的抑制作用均强于其对于酶-底物复合物的抑制作用,且后者较前者对AChE的抑制作用更强。     

虎杖白藜芦醇浸提工艺的研究

以干中药材虎杖为原料,通过实验优选了虎杖白藜芦醇的浸提工艺。以HPLC面积归一化法衡量浸提液中白藜芦醇的含量。浸提效果以浸提液中白藜芦醇的含量或浸出率为指标参数。结果表明,虎杖白藜芦醇的最佳浸提工艺为:干中药材虎杖采用95%乙醇浸提、料液比为1g∶16mL、室温(30℃)、静浸6天。     

火焰原子吸收光度法测定何首乌中锰的研究

本文对中草药何首乌中的锰 ,以络合萃取、分离富集后 ,用火焰原子吸收光度法直接测定有机相 ;并对测定锰的最佳实验条件等进行了试验。该方法测定锰的灵敏度为 7 6ng·mL- 1 ,检出限 (K =3) 8 4ng·mL- 1 ,线性范围 0 0 0～ 2 0 0 μg·mL- 1 ,相对标准偏差 1 77%。     

鱼腥草中总黄酮的微波辅助萃取研究

对鱼腥草进行微波处理,考察微波对鱼腥草中总黄酮提取的影响.以鱼腥草中总黄酮的提取量为指标,考察微波功率、微波作用时间、溶剂用量、鱼腥草粒度、水浸泡时间等因素的影响.鱼腥草中总黄酮提取的最佳工艺条件:鱼腥草用微波功率640W、间歇作用时间5min、固液比1∶40、粒度为细粉、浸泡时间为60min.     

ATR-FTIR快速检验蔬菜表面残留氯氰菊酯

用FTIR、ATR技术对青菜表面残留的氯氰菊酯进行了定性、定量分析，并研究了氯氰菊酯在白菜类蔬菜表面残留情况。结果表明，ATR、FTIR测定蔬菜表面农残的灵敏度高于透射光谱法，具有快速、简便、无需预处理等优点。     

原位漫反射红外光谱研究SAPO-34分子筛的吸附性能

采用漫反射红外光谱原位考察了298－773K范围H2O，NH3和NO在SAPO－34分子筛上的吸附行为结果表明，SAPO－34对水的吸附是可逆的，对NH3和NO的吸附则是不可逆的。吸附水在623K完全脱附，脱水后的分子筛在3625－3600cm^-1出现表征桥式羟基（Si-OH-Al）的特征峰。发现SAPO－34对NH3和NO均有良好的吸附－催化活性。吸附NH3后，桥式羟基消失，位于3135，3032和1399cm^-1处在423K时出现三个吸收峰，在673K达最大，且峰高分别是SAPO－34骨架峰高的3.9,1.7和6.7倍；吸附NO后，在室温下位于1364cm^-1也观测到一强而尖锐的峰，其强度与骨架峰强度相当。对这些峰进行归属表明，吸附NH3和NO后产生了新的物种NO3^-。     

掺杂碱金属与碱土金属的CuO-CeO_2催化剂的漫反射红外光谱分析

CuO-CeO2系列催化剂是高效的CO选择性氧化反应的催化剂,通过原位漫反射红外光谱对掺杂碱金属和碱土金属氧化物的CuO-CeO2催化剂表面的吸附物种进行了研究。结果表明CuO-CeO2系列催化剂上,2 106 cm-1处出现CO的红外吸附峰。在反应气氛中,此峰的强度随着温度先升高后降低,说明Cu+是CO主要的活性吸附中心。低温下催化剂表面吸附的CO主要以可逆形式脱附出来,而高温下CO则以不可逆的形式脱附出来。催化剂表面在3 660 cm-1处出现尖锐的红外峰,归属于CeO2经还原产生的Ce-(OH)2偕式基团。在1 568,2 838和2 948 cm-1附近处出现甲酸根的红外谱峰,以及1 257和1 633 cm-1处出现碳酸根物种的红外峰。甲酸根物种是气相的CO与表面的羟基反应生成的产物,该物种的C—H键断裂生成碳酸根物种,这两物种均会降低催化剂的高温活性。Cu1Li1Ce9Oδ催化剂出现较强的CO2和甲酸根的红外峰,温度高于180℃时,该催化剂上还能看到微弱的CO红外峰,说明锂离子的给电子性质有利于提高Cu1Li1Ce9Oδ催化剂上CO的不可逆脱附,抑制氢的活化吸附,同时促进了甲酸根物种的生成。低温下Cu1Mg1Ce9Oδ和Cu1Ba1Ce9Oδ催化剂上CO的吸附量较多,但主要以可逆脱附形式脱附出来,对CO选择性氧化没有贡献。     

原位DRIFTS研究CH4部分氧化和CO2重整的耦合

8%Ru-5?/γ-Al2O3催化剂对于甲烷的低温活化具有较好的催化活性,在500℃下甲烷、二氧化碳和氧气的耦合反应中,吸热反应二氧化碳重整和放热反应甲烷部分氧化进行耦合强化,使得耦合反应中的甲烷转化率为38.8%。用原位漫反射傅里叶红外光谱法对钌系催化剂耦合甲烷部分氧化和二氧化碳重整反应体系机理进行研究。CO在8%Ru-5?/γ-Al2O3上吸附,表明CO在催化剂表面上波数为2 167 cm-1(2 118 cm-1)和2031 cm-1(2 034 cm-1)处形成孪生态Ru(CO)2和Ce(CO)2吸附物种,而且高温下CO吸附物种很容易从催化剂表面脱附出来。原位漫反射红外实验结果表明甲烷部分氧化反应时催化剂表面上有吸附物种碳酸根、甲酰基(甲酸盐)和一氧化碳的形成,其中表面的甲酰基和甲酸盐物种是甲烷部分氧化反应的主要活性中间物,这些中间活性中间体由甲烷吸附态CHx和催化剂表面的氧吸附态结合而形成的,随后这种中间物种再分解为CO产物;甲烷和二氧化碳重整反应时没有新的吸附物种产生,由此提出重整反应的机理是吸附态的甲烷和二氧化碳在催化剂活性中心上进行活化解离而生成合成气;甲烷、二氧化碳和氧气耦合反应过程中出现新的羟基物种(桥式羟基Ru-(OH)2),耦合反应机理复杂可能是由部分氧化和重整两类反应机理的复合,其中桥式羟基Ru-(OH)2参与了反应的进行。     

SO2在CaCO3颗粒表面转化的DRIFTS研究

碳酸钙 (CaCO3 )是大气中矿物颗粒物的重要组分 ,其非均相大气化学行为很不清楚。利用原位漫反射红外傅里叶变换光谱 (DiffuseReflectanceInfraredFourierTransformSpectroscopy ,DRIFTS)研究了二氧化硫(SO2 )在CaCO3 颗粒物表面的转化情况。通过比较不同条件下 ,亚硫酸盐和硫酸盐的原位光谱 ,探讨了SO2在CaCO3 表面氧化中臭氧 (O3 )所起的作用。结果表明 ,利用DRIFTS原位分析反应器研究CaCO3 表面硫酸盐的生成是可行的。在存在O3 条件下 ,SO2 在CaCO3 表面能够被氧化成硫酸盐 ,反应分为吸附和氧化两个步骤进行。