高温高压下方解石相转变的拉曼光谱原位实验研究

用热液金刚石压腔装置结合拉曼光谱技术研究了高温高压下方解石的相变过程及拉曼光谱特征。结果表明:常温条件下,体系压力增至1 666和2 127 MPa时,方解石的拉曼特征峰155cm-1消失,1 087cm-1峰分裂为1 083和1 090cm-1两个谱峰、282cm-1峰突然降至231cm-1,证明其转变为方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ。在起始压力为2 761MPa和低于171℃的升温过程中,方解石-Ⅲ的拉曼散射的各个特征振动峰没有变化。当温度达到171℃,方解石晶体完全变成不透明状,其对称伸缩振动峰1 087cm-1、面内弯曲振动峰713cm-1和晶格振动峰155和282cm-1均发生突变,说明方解石-Ⅲ相变生成一种碳酸钙新相。体系降至常温,该新相一直保持稳定不变,表明高温高压下方解石向碳酸钙新相的转变过程是不可逆的。方解石-Ⅲ与碳酸钙新相之间的相变线方程为P(MPa)=9.09.T(℃)+1 880。碳酸钙新相的对称伸缩振动峰(ν1 087)随压力、温度的变化率分别为dν/dP=5.1(cm-1.GPa-1),dν/dT=-0.055 3(cm-1.℃-1)。     

高温高压下水溶液中硫酸根离子浓度的拉曼光谱定量测定研究

当前,拉曼光谱通常被应用于定性研究,拉曼光谱的定量研究明显不足。通过理论分析,拉曼光谱的定量研究应当基于其相对强度来进行。据此,通过对三种不同浓度的Na2SO4溶液进行拉曼光谱分析,得到了常温常压下水溶液中SO2-4离子浓度的定量方程为:c(SO2-4)=4.779 6R(r2=0.999 4)。此外,对高温高压下硫酸根水溶液的拉曼光谱也进行了研究。光谱分析表明,温度和压力将影响拉曼谱峰强度比值与SO2-4浓度的关系。高温高压下水溶液中SO2-4浓度的定量方程为:c(SO2-4)=4.779 6(R+1.469×10-4ΔT+1.340×10-4ΔP),式中c(SO2-4)为待测溶液中SO2-4的浓度,R为拉曼谱峰强度的比值R(SO2-4/H2O),ΔT为相对于常温(23℃)时的温度差,ΔP为相对于常压(0.1MPa)时的压力差。该方程适用的温度范围为23℃≤T≤360℃,浓度范围为0.5~1.5mol·L-1,测量的相对误差为6.5%。对于具有拉曼活性的物质,拉曼光谱实验技术可以用来进行水溶液中物质浓度的定量研究。     

高压下正戊醇的拉曼光谱原位研究

在室温(23℃)高压条件下,利用立方氧化锆压腔研究了正戊醇在波数800~3 000 cm-1范围内的拉曼光谱。拉曼谱峰随着压力的增大变得越来越尖锐,C—H伸缩振动峰在高压下不易被分离。在0.1 MPa~1.75 GPa,其C—H伸缩振动峰均随着压力的增大向高波数方向线性移动,拉曼频移与压力的线性拟合方程分别为:P(MPa)=69.652 65.(Δνp)single,T=23℃+105.806 93,0(Δpν)single(cm-1)≤23;P(MPa)=77.974 04.(Δpν)2 960,T=23℃+95.390 5,0(Δνp)2 960(cm-1)≤21;P(MPa)=126.956 39.(Δpν)2 863,T=23℃-110.648 09,0(Δpν)2 863(cm-1)≤13。正戊醇的C—H伸缩振动单峰拟合的波数随压力的变化关系为(sνingle/P)T=(14±1)cm-1,适合用来标定体系压力。在压力为1.75 GPa时,正戊醇的拉曼谱峰有明显跳跃,同时镜下观察到其液-固相转变。液-固相转变过程中的摩尔体积变化为ΔVm=1.84×10-6m3.mol-1。     

高温高压下NaCl-CaCl_2-H_2O体系Raman光谱的定量研究（英文）

三元体系NaCl-CaCl2-H2O是一种重要的天然水-盐体系。然而,研究人员在过去只研究了低温下该体系的相变,但在高温高压条件下拉曼位移和物理参数之间的定量关系却并没有被报道。利用利用热液金刚石压腔(HDAC)和石英压标,对高温高压下三元体系NaCl-CaCl2-H2O的拉曼光谱特征进行了系统的研究,并获得了水的O—H伸缩振动谱带的拉曼位移、溶质质量分数和压力之间的定量关系。其中盐的质量分数相等(NaCl与CaCl2),分别为4.0mass%,8.0mass%和12.0mass%。实验结果表明,当盐的质量分数和体系的压力保持不变时,O—H伸缩振动的标准拉曼位移差(Δν(O—H))伴随着温度的升高而增大。当温度和压力恒定时,Δν(O—H)随盐的质量分数的增加而增大。对于这个三元体系,其Δν(O—H)与压力近似为线性关系,且不同盐度条件下的关系斜率相近。Δν(O—H)与温度(T)、压力(P)、溶质质量分数(M)之间的定量关系为P=-31.892Δν(O—H)+10.131T+222.816 M-3 183.567,其中该方程的有效PTM范围为200MPa≤P≤1 700MPa,273K≤T≤539K以及M≤12mass%。该公式可以用来作为地质压力计,用于研究等盐度条件下在NaCl-CaCl2-H2O体系流体包裹体。该方法作为一种直观的地质探测技术,具有潜在的应用价值。     

硅油作为压力计的拉曼光谱研究

在金刚石压腔中,硅油作为传压介质,红宅石作为压标,在298.1 K,0.1～5 140.2 MPa下对硅油C-H伸缩振动圪v2906和v2967进行了拉曼光谱的原位测量.实验结果表明:在实验压力范同内,硅油v2906和v2967的拉曼位移与压力具有良好的线性关系.此外,探讨了在实验条件内利用压力介质硅油v2906和v2967的拉曼位移作为压力计的可行性,并且得到了硅油在298.1 K下的压力标定公式:p=0.14[(△vP)2906]2+81.92(△vP)2906+92.01,R2=0.99和P=-0.05[(△vP)v2967]2+73.07(△vP)2967+91.54,R2=0.98(0.1～5 140.2 MPa).     

模拟深海极端环境下烷类气体的拉曼光谱实验研究

利用高温高压深海模拟实验系统,进行了深海热液环境下烷类气体水溶液的拉曼光谱探测,分析了烷类分子的拉曼特征峰随温度和压力的变化规律,建立了温度与光谱之间的数学模型.结果表明:由于水的氢键作用,导致溶于其中的烷类分子的拉曼特征峰频移量较其气态时减小;常温下,在≤40 MPa 压力范围内,烷类分子的拉曼特征峰均未见明显变化;...     

常温0.1～2GPa压力下文石的拉曼光谱研究

利用碳化硅压腔结合拉曼光谱分析技术,研究了常温0.1～2GPa压力下文石的拉曼光谱特征,并得出文石拉曼位移与压力之间的关系:ν153(cm-1)=0.0035p(MPa)+154.0,ν206=0.0060p+206.3,ν704=0.0021p+704.2,ν1085=0.0035p+1085.3。在实验的压力范围内,未观察到文石的相变。另外,与其他碳酸盐矿物(菱镁矿、白云石)类似,0～2GPa压力下文石的对称伸缩振动拉曼位移随压力变化的dν1025/dp值大于超高压条件下的dν1025/dp值,表明碳酸盐矿物[CO3]基团中C—O键的可压缩性和压力有关,其可压缩性在0.1～2GPa时较大,压力升高可压缩性降低。     

常温0～1GPa压力下重晶石的拉曼光谱研究

利用碳化硅压腔装置研究了高压下重晶石的S-O对称伸缩振动v987和对称弯曲振动v452及v462的拉曼光谱变化特征.实验结果表明:在常温和0～1GPa压力范围内重晶石稳定,其拉曼谱峰随压力升高向高波数方向移动,二者的关系表达式分别为:v987=0.004 4p+987.42,v452=0.002 3p+452.6,v462=0.001 8p+462.42,而且伸缩振动受压力的影响比弯曲振动大.重晶石的987 cm-1拉曼谱峰强度约为石英464 cm-1拉曼谱峰的六倍,可作为压腔中良好的压力标定物.实验得到压力与重晶石987 cm-1峰偏移量的关系为:p(MPa)=223.16×(△vp)987-90.35(987 cm-1相似文献   

297 K和0.13～1 GPa压力下菱镁矿的拉曼光谱实验研究

在T=297 K,130 MPa＜P＜967 MPa下用拉曼光谱对菱镁矿1 094 cm-1峰随压力变化关系进行了测量,结果表明随着压力增大,1 094 cm-1峰往高波数方向移动,其波峰位置与压力关系为：ν(cm-1)=0.007 44×P(MPa)+1 093.3。在T=297 K,130 MPa＜P＜967 MPa时,菱镁矿可用作地质压力计。压力与菱镁矿1 094 cm-1峰偏移量关系为：P(MPa)=125.8×(Δν_p)_{1 094}+124.7,(1 094 cm-1＜ν_p＜1 101 cm-1)。在实验的压力范围内未观察到菱镁矿的相变和有机物的生成。     

苯甲酸脱羧反应过程的拉曼光谱研究

应用水热金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了升温过程中苯甲酸在水中的变化及拉曼谱图。结果表明：低温升温过程中,苯甲酸的拉曼谱图中各个特征振动谱峰没有变化,苯甲酸没有与水反应。随着温度的继续升高,苯甲酸的拉曼谱图中的特征振动峰逐渐变弱。升至150 ℃时,羧基的拉曼特征谱峰消失,说明此过程中苯甲酸发生了脱羧反应。继续升温至170 ℃,苯甲酸溶解消失。随后将体系降至常温,发现有晶体析出。由其拉曼谱图可知,重结晶的晶体含有苯环的特征峰,说明有芳香烃析出。但是没有测到羧基的特征拉曼谱峰,说明重结晶的晶体不是苯甲酸。整个过程可以说明,芳香烃在溶解重结晶过程中是可逆的,羧基是不可逆的。     

方解石高压相变的拉曼光谱研究

应用金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了方解石-Ⅰ在静水高压作用下相转变为方解石-Ⅲ的过程.结果表明,压力增大的过程中,方解石-Ⅰ晶体的三个拉曼特征峰均向高频移动;在1 103 MPa条件下,体系中的水介质结冰,冰点处方解石-Ⅰ晶体性质没有变化;继续加压至1 752 MPa时矿物的拉曼特征峰发生了突变,表明晶体由方解石-Ⅰ相转变为方解石-Ⅲ相中的的A型方解石;相变后矿物的拉曼特征峰显示了从矿物内部向边缘的过渡中,相变程度逐渐增大的趋势;该研究也体现了金刚石压腔结合拉曼光谱技术在定性分析矿物结构相变过程中原位测试的优势.     

碱金属碳酸盐的拉曼光谱研究

报导了用高温激光Raman光谱仪测定了不同温度 (至 1 2 73K)下固体和熔融态的Li2 CO3、Na2 CO3和K2 CO3的Raman光谱 ,分析了CO2 -3 对称伸缩振动模随温度升高的波数移动情况和半高宽的变化 ,结合前人的振动光谱和X射线测试结果以及分子动力学模拟工作 ,讨论了碳酸盐熔体的结构特征 ,以及不同的碱金属离子对碳酸根离子的振动造成的不同影响     

Raman spectroscopy of hot compressed hydrogen and nitrogen: implications for the intramolecular potential

Raman measurements of molecular hydrogen ( and ) and nitrogen () have been made under simultaneous conditions of high temperature and high static pressure. Measurements have been made on H2 and D2 to 50 GPa and 1600 K, and on to 50 GPa and 2000 K. In all three materials the familiar molecular stretching mode (vibron) is accompanied in the high-temperature Raman spectra by one or more lower-frequency peaks due to transitions from excited vibrational states. We find that the frequency differences between these bands decreases with pressure, implying that the anharmonicity of the corresponding part of the intramolecular potential also decreases. This is accompanied by an increase in the measured linewidths of the bands that is consistent with a decrease of the depth of the potential and an approaching molecular dissociation.     

Vibrational properties of RbNd(WO4)2: high pressure Raman study, structural and phonon calculations

RbNd(WO(4))(2) was investigated by high pressure Raman spectroscopy in the 0.1-12.3 GPa pressure interval. The assignment of modes was made based on lattice dynamics calculations and the results of these calculations helped us to also discuss the high pressure behavior of phonon spectra in this material. Our results show that a double oxygen bridge plays a fundamental role in the vibrational properties of this system. A density functional theory (DFT) calculation of hydrostatic pressure effects on RbNd(WO(4))(2) was performed in order to understand the effect of internal bond changes on the vibrational properties of RbNd(WO(4))(2). No pressure induced structural phase transition was observed in the Raman study at room temperature, and the DFT calculation (T = 0 K) is consistent with this result. The anomalous softening of the bridge stretching mode at 770 cm(-1) was attributed to the decrease of W-O1-W bond angle with increasing pressure.     

Effects of high pressure on unsaturated fatty acids

The objective of this study is to investigate the effects of high pressure processing on the molecular structure of some unsaturated fatty acids. Samples of elaidic acid, linoleic acid, ZE and EE conjugated linoleic acid are treated at 293 or 333?K at pressures up to 700?MPa. It is observed that the adiabatic heat generated from compression is able to bring the sample temperature above 373?K after 700?MPa. These relatively extreme conditions are of great interest for food sterilization, but they may induce undesirable change in fatty acid quality characteristics. To check for structural changes, Raman spectra of the samples are analysed after treatments. The comparison with Raman spectra of samples kept at atmospheric pressure shows that pressure induces some conformational changes at the hydrocarbon skeleton in solid samples, while the liquid ones remain unchanged. No cis/trans isomerization occurs, but gauche conformers are likely to be present.     

枪晶石变温拉曼光谱及其固液相微结构研究

枪晶石在传统冶金连铸保护渣中起着十分重要的作用。采用紫外激光光源和电荷耦合器件(CCD)探测器,测定了枪晶石晶体和高温拉曼光谱(温度范围:298~1 723 K),观察了其在变温状态(升温和降温过程)下的特征谱变化。谱图结果显示,枪晶石熔态微结构单元与固态的相比更为多元化,表明熔体状态下多种团簇结构共存。同时,利用枪晶石晶胞结构模型,通过Dmol3密度泛函(DFT)理论计算了其分子振动频率,将其与实验值相结合,确定了特征谱峰的归属,为进一步采用拉曼光谱法原位研究保护渣中枪晶石的结构变化与行为特征提供了重要依据。     

Al2O3-P2O5-H2O反应体系产物以及高温产物的光谱特征

以磷酸和氢氧化铝为原料,选取不同工艺合成了系列磷酸铝。用FTIR,XRD,Raman和SEM研究了相关产物阴离子基团的红外图谱变化和三聚磷酸二氢铝的热变化过程的光谱性质以及颗粒形貌的变化。当改变P2O5/Al2O3摩尔比或者缩合温度时,可以看到磷酸根形式H2PO4-,PO34-,H2P3O130-和PO3-的红外光谱特征的变化,P—O键的振动峰随着聚合程度的增加向短波长方向移动,而且峰宽增加。当三聚磷酸二氢铝经高温处理后,拉曼和红外光谱显示了聚合磷酸根中微结构间的相互作用引起P—O键伸缩振动频率增大以及结晶水的变化趋势,随着组成变化的同时,其颗粒的层状结构层厚度增加,层边界趋于模糊,直至呈现熔体状态。     

高压下正己醇的拉曼光谱研究

利用碳化硅压腔在25 ℃和163.4～793.4 MPa条件下对正己醇进行了拉曼光谱研究。发现在163.4～767.6 MPa压力下正己醇性质稳定,没有相变发生。在此压力条件下,CH对称伸缩振动和反对称伸缩振动的波峰都随着压力的增大而向高波数偏移,拉曼位移与压力的关系分别为ν_{2 876}=0.009 1P+2 875.1和ν_{2 931}=0.005 7P+2 930.5。到793.4 MPa压力条件下出现了结冰现象。在前人资料的基础上,对甲醇、乙醇和正己醇等醇类的高压性质进行了对比,发现CH对称伸缩振动的波峰偏移与压力的关系不受CC键的影响,即与碳原子数无关。     

甲醇作为压标的拉曼研究

 利用立方氧化锆压腔研究了甲醇在温度301 K、压力169.2~713.8 MPa下C—H伸缩振动ν_{2 835}的拉曼特征,实验结果表明：在试验的压力范围内甲醇稳定,其拉曼位移和压力具有很好的线性关系。加上常压下的数据,拟合后得出压力与甲醇2 835 cm^-1拉曼线频率位移的关系为：p= -3.508 9[(Δν_p)_{2 835}]²+135.17 (Δν_p)_{2 835}+54.397(0.1~713.8 MPa)。因此在实验的压力范围内甲醇作为压标非常合适。