某些金属酞菁配合物的单体电子吸收光谱和荧光光谱

研究了某些金属酞菁配合物在单体状态下的电子吸收光谱和荧光光谱,并探讨了溶剂、中心离子和取代基的影响效应。     

磺化金属萘酞菁聚集倾向的光谱研究

在磺化金属萘酞菁的荧光光谱和电子吸收光谱的Q谱带上观察到激基缔合物的荧光光谱峰和基态聚集物的吸收光谱峰。荧光光谱和吸收光谱实验说明 ,溶液中聚体分子和单体分子同时存在 ;聚体放出或吸收光子后都解离为单体 ;在荧光光谱中金属萘酞菁的激基缔合物荧光峰相对于单体荧光峰发生红移 ,在吸收光谱中金属萘酞菁基态聚集体的吸收峰相对于单体吸收峰发生蓝移 ,聚集体的荧光光谱和吸收光谱有镜像对称关系。磺化萘酞菁钴浓度较大时 ,其荧光光谱的猝灭较大。     

二氧化硅凝胶玻璃基质中原位合成镍酞菁的动力学研究

实现酞菁材料化进而器件化的一个重要途径是将其引入到固相基质制备酞菁掺杂的复合材料。文章以邻苯二腈和可溶性镍盐为反应试剂,通过一定温度的热处理,采用原位合成技术在二氧化硅凝胶玻璃基质中原位合成镍酞菁,制备了复合凝胶玻璃材料, 并用紫外-可见吸收光谱表征了其制备过程。由于镍酞菁在可见光区域有明显吸收,以镍酞菁物理掺杂的复合凝胶玻璃作为参照,用670 nm处的吸光度来计算原位合成镍酞菁的量。研究了原位合成动力学,拟合出原位合成NiPc的量与加热时间的关系曲线。拟合曲线呈“S”形,与Avrami-Erofeev公式相符。由此推导出在180, 185, 190, 195和200 ℃时的反应级数分别是4.5, 4.5, 3.7, 3.2, 1.9。     

四氨基钴酞菁的分子结构和红外光谱量子化学研究

四氨基钴酞菁作为一种很有前途的光敏剂,其光谱研究具有十分重要的意义。以密度泛函的B3LYP/3-21G*方法对四氨基钴酞菁的四种构型进行结构优化,计算出最稳定结构的能量,并模拟计算四氨基钴酞菁的红外光谱,模拟得出的红外光谱与实验所得的振动带有很好的拟合性。     

锌酞菁配合物的线性与非线性光学性质研究

利用UV-Vis吸收光谱、荧光光谱及开孔Z扫描技术对五种锌酞菁配合物的DMF溶液进行了线性与非线性光学性质的表征;并以无取代锌酞菁为例,研究了酞菁溶液线性与非线性光学性能的浓度效应。结果表明五种酞菁均具有显著的荧光和非线性光学效应,其非线性吸收系数在10-9 cm·W-1数量级范围。且随酞菁浓度的改变,其荧光和非线性吸收明显改变,表现出强烈的浓度效应。     

取代基对双酞菁铥LB膜及光谱特性的影响

采用紫外-可见吸收光谱的方法研究了三种稀土夹心双酞菁铥化合物在溶液和LB膜中的聚集性和光谱特性。实验结果表明三种稀土双酞菁化合物在氯仿溶液中形成了H-聚集体,但当浓度比较低时,溶液中表现出单体的吸收。取代基OC₈H₁₇的加入使氯仿溶液中双酞菁铥化合物的聚集性减弱,而且使得吸收峰发生红移,对吸收峰的强度也有较大的影响,造成了Soret吸收带的分裂。另外,取代基OC₈H₁₇对LB膜中双酞菁分子的存在状态有较大的影响,在LB膜中,TmPc₂和TmPcPc*分子以H-聚集体的形式存在,而TmPc*₂分子以T-聚集体的形式存在。形成LB膜后,由于双酞菁分子之间排列紧密,相互作用加强,使得薄膜中分子聚集体的吸收峰相对于溶液中聚集体的吸收峰发生了一定的红移,薄膜中分子排列方向的不同对吸收光谱也有一定的影响。     

四氨基钴酞菁紫外-可见光谱量子化学研究

四氨基钴酞菁是一种很有前途的可见光催化剂,为丰富和完整该物质结构性质及反应活性的理论体系,尤其是其光谱性质的量子化学研究,利用量子化学计算模拟和实验研究相结合的方式对四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱进行了比对研究。通过实验证明,四氨基钴酞菁的二甲基甲酰胺(DMF)溶液在324.98和709.94 nm处出现两个明显的吸收峰。在密度泛函法的B3LYP/3-21G*水平上,采用含时密度泛函(time-dependent density functional theory,TD-DFT)方法模拟四氨基钴酞菁的紫外-可见吸收光谱显示,得到了两个吸收谱带分别在321.41和709.92 nm处,与实验值基本吻合,证明密度泛函理论在四氨基钴酞菁的量子化学理论研究是有效可靠的。通过量子计算还确定了每个吸收峰中各个电子跃迁的贡献率：在326.22 nm处的吸收主要是电子从轨道152到163 LUMO的跃迁;在314.42 nm处的吸收主要是电子从轨道149到164 LUMO+1的跃迁;在747.57 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到163 LUMO的跃迁;在676.01 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到164 LUMO+1的跃迁。这些模拟数据对实验研究提供了极大的理论补充,四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱量子化学研究对后续实验指导及应用有十分重要的理论意义。     

单壁碳纳米管吸附酞菁类有机物的研究

利用苯氧基酞菁修饰单壁碳纳米管,并利用透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱以及拉曼光谱进行了表征分析.在透射电镜下观察到结合物呈现糖葫芦状,吸附后吸收光谱以及荧光光谱中峰的强度明显下降说明单壁碳纳米管吸附了大量的苯氧基酞菁,通过拉曼光谱发现吸附后单壁碳纳米管的拉曼光谱中主要峰的位置向长波数方向移动,原因是单壁碳纳米管吸附苯氧基酞菁前后状态的改变导致的.     

查尔酮及其与丙二酸二乙酯Michael加成产物的合成与光谱学性质

以取代苯甲醛和苯乙酮,用水作溶剂,以碳酸钠为催化剂,制备了一系列查尔酮化合物.将所得查尔酮与丙二酸二乙酯及碳酸钾置于玛瑙研钵中常温无溶剂研磨,得到相应的Michael加成产物.采用紫外光谱和红外光谱法对合成出的查尔酮化合物以及相应的查尔酮与丙二酸二乙酯的Michael加成产物进行了分析,研究不同取代基对紫外吸收波长和红...     

1,8,15,22-四(3-戊氧基)自由酞菁的结构、性质和红外光谱研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G(d)基组水平上对1,8,15,22-四(3-戊氧基)自由酞菁的分子结构、分子轨道、原子电荷分布和红外光谱进行了研究。对酞菁骨架结构计算的键长 和晶体结构相差最大仅0.002 nm,最小的不足0.000 3 nm,表明了计算的酞菁骨架结构与晶体数据很吻合;对实验红外光谱图上的峰和模拟的峰的波数进行对应线性拟合,得出拟合直线的斜率为1.039, 截距为58 cm-1,说明计算的红外光谱和实验测得的对应得非常好。上述结果验证了所选取的理论方法和基组的可靠性。通过与未取代自由酞菁结构和性质的比较,发现烷氧基取代后的酞菁 分子中原子电荷仍然主要分布在酞菁环的内部,烷氧基的氧原子也带有较多负电荷。但是α-位烷氧基取代对整个酞菁分子结构和性质都产生很大的影响,烷氧基取代升高了HOMO和LUMO的能量,降低了 HOMO-LUMO能级,从而降低了其稳定性。借助正则坐标分析,对红外光谱中的重要吸收峰进行了详细的指认。     

水热法合成红色绿柱石的光谱特征研究及应用

采用常规宝石学测试方法,配合紫外可见光谱技术（UV-Vis）及傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）,对美国犹他州天然红色绿柱石及俄罗斯水热法合成红色绿柱石的宝石学特征、紫外可见吸收光谱特征、中红外光谱（MIR）特征及近红外光谱（NIR）特征进行了综合对比研究。结果表明,常规宝石学测试方法很难将上述两类宝石区别开来;紫外可见光吸收光谱对鉴定天然和合成红色绿柱石的能力很有限;同时这两种宝石的中红外吸收光谱（MIR）没有明显的特征差异,其吸收位置和吸收强度基本一致。但在2 000~9 000 cm-1红外波段,天然红色绿柱石与水热法合成红色绿柱石的吸收频率差异明显,因此具有独特的鉴别特征。进一步研究表明,天然红色绿柱石在3 500~4 000 cm-1之间没有强吸收峰,几乎不含结构水,但在3 300~3 600 cm-1之间有非常弱的吸收带（峰值为3 418 cm-1）,因此有可能有其他形式的水。水热法合成红色绿柱石样品的近红外光谱特征表明,其在3 500~4 000 cm-1之间及5 000~5 800 cm-1之间均显示有强烈的水的振动吸收：其在5 000~5 800 cm-1有弱的Ⅰ型水吸收峰和强Ⅱ型水吸收峰,可以归属为分子水的弯曲和伸缩的合频振动;其在7 000~7 500 cm-1之间显示的弱Ⅰ型水的吸收峰和强的Ⅱ型水的吸收峰可以归属为水的倍频振动。因此,水热法合成红色绿柱石中的结构水归属Ⅰ型水与Ⅱ型水的混合型,其在3 500~4 000及5 000~5 800 cm-1范围水的近红外吸收光谱特征可作为区别天然和水热法合成红色绿柱石的依据。通过紫外可见光光谱、中红外光谱以及近红外光谱等光谱分析手段可以初步判断红色绿柱石中是否含水、水的赋存状态、以及不同类型水的相对强度和频率,为区分天然与水热法合成红色绿柱石提供诊断性证据。     

唐卡主色矿物颜料光谱分析

唐卡作为一件艺术品,具有较高的历史价值和艺术价值。对唐卡的矿物颜料进行鉴别分析,对唐卡的鉴定、修复、数字化存档、再现等具有非常重要的意义。该研究对唐卡主色矿物颜料进行体系性的光谱分析,选用唐卡绘制过程中5种主色常用的矿物颜料,深入分析矿物颜料的可见光、近红外、短波红外光谱特征产生机理,总结了不同色系矿物颜料可见光、近红外、短波红外谱段光谱特征。通过分析同一矿物颜料粉末、调和骨胶颜料以及颜料上布色卡光谱特征,发现粉状颜料调和骨胶后,反射率整体下降,在1 447和1 928 nm附近出现两个水的强吸收特征。而当骨胶溶物涂绘上布后,随着膏状颜料中水分的减少,上述两个吸收特征均变弱,个别颜料在1 447 nm处的吸收特征甚至消失。因此,矿物颜料粉末和颜料上布色卡光谱极为接近,可以在后期的唐卡颜料分析中直接利用唐卡矿物颜料粉末光谱进行匹配分析。唐卡红色矿物颜料为朱砂,矿物成分主要为HgS,其光谱在可见光波段先降后升,500 nm附近形成一个较深的吸收特征,且吸收峰较宽（430～530 nm）,红光谱段附近反射率急速升高,近红外波段反射率变化较为平直,在1 940和2 250 nm附近有弱吸收特征。唐卡黄色矿物颜料主要有三种：土黄（雄黄、雌黄）,赭石及金箔,主要成分分别为硫化砷、氧化铁及金。其特征光谱在可见光谱段集中在400～500 nm之间,不同颜料的吸收特征位置和吸收深度均不同。赭石在近红外波段的反射率整体较低,且860 nm附近还出现了吸收特征;而雄黄、雌黄和土黄则在近红外和短波红外谱段表现出反射率较高且波形平直,在1 890和2 230 nm附近有弱吸收特征;金箔在可见光波段的吸收特征窄浅,可作为区分的依据。唐卡蓝色矿物颜料为石青,主要矿物成分为蓝铜矿,其光谱在500～1 000,1 500,2 040,2 285和2 350 nm附近均有较强吸收特征,而在1 885和1 980 nm处有弱吸收特征。唐卡绿色矿物颜料为石绿,主要矿物成分为孔雀石,其光谱在550～1 000 nm有较强的宽吸收特征,在2 270和2 350 nm有明显吸收特征。尽管石青和石绿主要矿物成分皆为碳酸铜,但石绿在900～1 900 nm红-近红外谱段反射率增加较缓,1 500 nm无吸收特征,可以作为区分石青和石绿的依据。唐卡白色矿物颜料为砗磲和白土,主要矿物成分分别为碳酸钙和高岭土。在可见光谱段范围,砗磲在370 nm有弱吸收特征,而白土则在370和730 nm处有两个明显的吸收特征,可作为区分。在短波红外和近红外谱段,白土在1 425,1 930和2 230 nm均具有明显吸收特征,砗磲则在1 930和2 320 nm有明显吸收特征,1 440 nm处吸收特征较弱。且同种矿物颜料粉末,矿物粉末颗粒越大,颜料颜色越深,其光谱特征反射率越低。     

高折射率Nd,La共掺杂氧化钇透明陶瓷的光谱性质及其Judd-Ofelt理论分析

采用液相法和真空烧结技术制备了2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷样品.样品晶粒均匀,大小在22μm左右,在晶粒和晶界处都未见气孔.元素线扫描结果表明,Nd离子和La离子均匀地分布于陶瓷晶粒和晶界处.并测试了样品的吸收光谱和荧光光谱.样品在主吸收峰821nm处的吸收截面为4.3×10-24m2,主荧光发射峰位于1078nm处,实测荧光寿命为0.287ms.采用Judd-Ofelt理论计算了Nd3+在掺La氧化钇陶瓷晶体场中的强度参数Ωλ(λ=2,4,6),自发辐射概率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数.通过F-L公式计算得到2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷中Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁对应的受激发射截面大小为2.0×10-24m2.结果表明,La离子的掺入可以调节氧化钇透明陶瓷的晶体场,有助于制备符合实际需求的固体激光器材料.     

混凝土硫酸钠腐蚀产物的高光谱检测方法研究

目前混凝土化学腐蚀损伤程度的检测主要是扫描电镜、能谱、XRD衍射等方法,这些方法对于在役的混凝土结构来说,易造成破坏,检测时间长,连续性差。提出了一种基于高光谱的混凝土腐蚀产物无损检测新方法。高光谱检测具有非接触、方便快捷、连续无损的优点,但是受腐蚀混凝土实测光谱的解混模型和分析方法是实际应用的难点。该研究根据混凝土遭受硫酸钠侵蚀生成产物的特点,将硫酸钠侵蚀后混凝土的光谱划分成两个组分光谱的线性混合,一个组分是水泥的水化产物光谱反射率,另一个组分是硫酸钠侵蚀下生成主要产物钙矾石和石膏的光谱反射率。在光谱比值导数模型的基础上,建立混凝土腐蚀产物的光谱解混模型。以在清水和10%Na₂SO₄溶液中连续浸泡的混凝土试块为研究对象,按照15 d的采集周期,在30～120 d连续测量两组混凝土的反射光谱。数据经过平滑、包络线去除后,利用混凝土腐蚀产物的光谱解混模型进行处理。数据一次解混后,分析解混后光谱曲线光谱特征和变化规律,与钙矾石和石膏混合物的标准光谱曲线进行SFF匹配拟合分析。并结合扫描电镜和X射线衍射方法检测此次试验中钙矾石和石膏腐蚀产物的生成情况。利用混凝土比值后的光谱曲线除以石膏光谱曲线,完成了实测光谱的二次解混处理,分析了钙矾石的生成量在30～120 d腐蚀过程中变化趋势。试验结果表明,（1）试验中清水和10%Na₂SO₄溶液中不同龄期的两组混凝土,反射光谱特征随着腐蚀时间的增加区分度明显。两组试块均在1 445和1 945 nm附近有较强吸收特征,但吸收深度不同,10%Na₂SO₄溶液混凝土光谱曲线的吸收深度、吸收面积明显大于清水中的混凝土;（2）实测光谱曲线经过混凝土光谱解混模型一次处理后的曲线,在1 450和1 945 nm左右处有明显的吸收深谷,与石膏和钙矾石混合物标准光谱的光谱特征一致,两者光谱曲线的SFF匹配拟合数值达到了0.96;（3）利用比值后的光谱除以石膏光谱后的曲线很好的突出了腐蚀产物钙矾石的光谱特征。发现随着腐蚀龄期的增长,钙矾石在30～120 d生成量的丰度呈现先降后升趋势。（4）根据混凝土试块腐蚀状态下的高光谱数据分析、扫描电镜和X射线衍射的检测结果,验证了混凝土光谱解混模型在混凝土检测中能够正确解算出腐蚀产物的类型和丰度,为混凝土高光谱无损检测提供了理论基础。     

绿色植被可见-近红外反射光谱模拟材料研究进展

成像光谱技术能够同时获取目标的图像特征和光谱特征,很容易识别与背景环境光谱特征区别较大的传统伪装材料。近年来,成像光谱得到了迅速发展,经历了多光谱技术到高光谱技术的跨越,传感器的探测波段数、光谱分辨率、空间分辨率的显著提高。得益于各国ISR无人机技术的应用,高光谱传感器由星载拓展到机载,可以在更近距离对军事伪装目标进行识别,对具有重要价值的军事目标的生存能力构成巨大挑战。目前,应对高光谱的伪装材料主要设计思路是,选择材料或材料体系具有与环境背景相似的颜色和光谱反射特征（传感器探测范围内）进行复合,目的是与环境背景达到“同色同谱”来躲避高光谱侦察。绿色植被是最常见的伪装背景,也是本领域绝大部分研究的光谱模拟对象,其反射光谱曲线在可见近红外波段具有：“绿峰”、“红边”、“近红外高原”和“水吸收带”四个主要特征,分别由叶片的组织结构以及叶绿素和水分产生。离体叶绿素光热稳定性较差,不能直接用作伪装材料,所以寻找和合成稳定性好、具有类叶绿素结构及光谱特征的分子是当前的研究热点之一。此外,铬绿和钴绿是常用的伪装颜料,具有类似绿色植被“绿峰”、“红边”和“近红外高原”光谱反射特性,研究者将其与高吸水填料复合来引入“水吸收峰”,大致模拟出绿色植被反射光谱,但是想要实现精确模拟,仍存在一些难以解决的问题。从绿色植被光谱特征出发,分别阐述了模拟绿色植被可见光区和近红外光区光谱特征的材料选择依据及体系;同时介绍了它们在精确模拟植被光谱时存在的问题,以及通过改性和复合来提升光谱相似度和耐候性的相关研究工作,总结并展望了绿色植被光谱模拟材料要解决的重难点问题和发展方向。     

Study of spectral properties of zinc phthalocyanines used as sensitizers in photodynamic therapy

Some features of the influence of the structure of water-soluble zinc phthalocyanines on their spectral parameters and state in solutions are studied. It is shown that the position of the long-wavelength electronic absorption band only weakly depends on the type of ionogen substituents in the zinc phthalocyanine macrocycle. It is found that the state of the dye in aqueous solution substantially depends on the type of a substituent in the dye macrocycle.     

温度对掺铒光纤光谱特性影响研究

不断提高以掺铒光纤为核心的光纤器件功率是研究与应用领域中的一个重要课题。高功率光纤器件内能量聚集会发热升温,造成器件光谱参数性能显著变化,进而造成以掺铒光纤为核心的光学器件的性能发生显著变化。因此对掺铒光纤在大温度范围下的光谱性能进行研究具有重要意义。利用斯塔克能级展宽理论建立了掺铒光纤吸收系数与温度的关系模型,在此基础上结合McCumber理论仿真计算了掺铒光纤荧光寿命与温度的关系。以OFS-MP980型掺铒光纤为实验对象,测量了掺铒光纤在常温至900 ℃范围内的吸收光谱、发射光谱。结果表明,温度升高造成980 nm波段吸收系数整体下降,且吸收系数的峰值波长增加,平均增加率0.625 nm/100 ℃。1 530 nm波段吸收系数整体展宽,且峰值吸收系数下降,平均下降率为-0.19 dB/100 ℃。600 ℃以内荧光寿命随温度呈近似线性下降,下降率为-0.23 ms/100 ℃。600 ℃以内理论模型能够反应温度造成峰值吸收系数、荧光寿命近似线性变化的趋势。     

“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征探究

“黑青”指颜色近黑色,主要成分为透闪石的青玉。“黑碧”指颜色近黑色,主要成分为阳起石的碧玉。采用电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和红外光谱测试分析手段,确定“黑青”“黑碧”的矿物种属。采用拉曼光谱、显微紫外-可见分光光度计、红外光谱对“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征进行探究。“黑青”为标准透闪石拉曼谱峰,“黑碧”的谱峰位置与“黑青”存在几个波数的偏差,向波数小的方向移动。可见-近红外波段,“黑青”出现445 nm吸收峰,680和940 nm宽吸收带,为Fe2+和Fe3+作用;“黑碧”出现445 nm吸收峰,660和690 nm双吸收峰以及970 nm吸收峰,为Fe2+,Fe3+,Cr3+作用。显微紫外-可见光谱可分析到样品的近红外区,“黑青”在1 397,2 310,2 387和2 466 nm出现强吸收峰,1 915和2 120 nm出现弱吸收峰;“黑碧”在1 400,2 313和2 394 nm出现吸收峰。红外光谱分析“黑青”在5 225,4 738,4 692,5 349,4 317,4 190和4 064 cm-1存在吸收峰;“黑碧”在4 708,4 307,4 178和4 031 cm-1存在吸收峰。显微紫外-可见光谱与红外光谱分析结果虽然存在小的差异,但基本保持一致,以红外光谱分析结果为准。将透闪石质的“黑青”、阳起石质的“黑碧”、广西大化阳起石质玉进行对比,综合红外光谱和显微紫外-可见光谱分析结果得出“黑青”（透闪石）与“黑碧”（阳起石）近红外光谱的鉴别特征：“黑青”（透闪石）在4 800～4 600 cm-1存在两个吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在分裂双吸收峰;“黑碧”（阳起石）在4 800～4 600 cm-1存在一个弱吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在一个吸收单峰。且“黑碧”（阳起石）的近红外吸收峰相较于“黑青”（透闪石）整体向低波数方向移动。