BaBPO5晶体晶格振动光谱研究与第一性原理计算

通过偏振拉曼光谱和第一性原理计算对非线性光学晶体BaBPO₅的 晶格振动模式进行了研究. 实验得到了不同几何配置下、在100–1600 cm^-1范围内的晶体偏振拉曼光 谱与傅里叶变换红外吸收谱, 结合因子群分析方法研究了晶体的外振动与内振动模式特征. 分析表明拉曼振动主要来自于PO₄四面体和BO₄四面体的振动, 且PO₄基团振动具有较强的拉曼与红外活性. 此外,根据第一性原理对晶体拉曼振动进行了数值模拟, 进一步明确了拉曼峰与晶体中原子振动的对应关系, 计算表明拉曼光谱中位于672 cm^-1峰位来自晶体中B–O–P键的伸缩振动, 这是晶体中PO₄四面体和BO₄四面体共顶点连接的特征结构在光谱中的体现.     

木糖醇的红外光谱和拉曼光谱研究

实验测量了木糖醇的拉曼光谱和红外光谱,在相关文献的帮助下,对其谱带进行了初步指认。在拉曼光谱中,1000cm-1～1110cm-1之间的中等强度振动属于C-O伸缩振动和H-C-O弯曲振动。850cm-1到920cm-1之间的振动属于C-C伸缩振动。羟基面内弯曲振动在红外吸收光谱中出现在1300～1500cm-1,O-H的变形振动δO-H出现在1420～1380cm-1。     

宝石级钠沸石的振动光谱表征

国际珠宝交易市场上最近出现了一批价值不菲的无色透明的宝石级钠沸石刻面成品,为提供快速区分其与仿制品材料的依据,文章通过红外光谱和拉曼光谱对三颗钠沸石样品的振动光谱进行了研究。结果表明, 其红外光谱主要表现为：4 000～1 200 cm-1的吸收峰是结构中水导致的吸收;1 200～600 cm-1 的强吸收与TO₄四面体的内部T—O(T为Si或Al)的反对称和对称伸缩振动有关。拉曼光谱散射峰主要分布在300～600和700～1 200 cm-1两个区间。300～360 cm-1处较弱强度的拉曼散射峰是由于结构中水分子所导致。482 cm-1处中等强度的峰归属于硅氧四面体内部由于变形导致的拉曼位移。726 cm-1处的拉曼散射峰归属于Al—O的伸缩振动;974,1 038,1 084 cm-1的三处拉曼散射峰都是Si—O的伸缩振动导致的拉曼位移。     

CO32-掺杂纳米羟基磷灰石晶体的合成与表征

CO32-掺杂是提高纳米羟基磷灰石(n-HA)生物活性的有效方法之一。以Ca(NO3)2·4H2O和Na3PO4·12H2O为主要原料,Na2CO3作为CO2-3来源,合成纳米碳羟基磷灰石(n-CHA)晶体。采用TEM,XRD,FTIR,RS对合成晶体形貌和结构进行表征。结果表明:合成的n-HA晶体长度约为60~80nm,宽度在20~30nm之间,形状为针状,具有良好的结晶度,与自然骨磷灰石形貌相似;n-CHA晶体随CO2-3掺入量的增加,结晶度降低;合成的n-CHA晶体的晶胞参数a值随着CO2-3加入量的增大不断收缩,但c值增大,参数比c/a值增大,符合B型取代(取代PO3-4)的晶胞参数变化规律。红外谱图中,872cm-1附近出现AB混合型取代(同时取代OH-,PO3-4)的CO2-3面外弯曲振动特征红外峰,同时CO2-3的不对称伸缩振动红外峰在1 454和1 420cm-1附近出现分裂峰,1 540cm-1附近出现弱CO2-3峰;1 122cm-1附近出现CO2-3对称伸缩振动拉曼峰,1 071cm-1附近出现CO2-3的B型替代特征拉曼峰,通过计算PO3-4,CO2-3,OH-拉曼峰的积分面积比PO3-4/CO2-3,OH-/CO23,PO3-4/OH-,表明CO2-3在替换时,先以B型为主,随着CO2-3掺入量的增加,发生A型替代(取代OH-)。实验结果表明,合成的磷灰石晶体为B型取代(取代PO3-4)为主的AB混合型取代的n-CHA。与人骨磷灰石晶体在形态、尺寸、晶体结构和生长方式上具有相似性,可称为类骨磷灰石。     

湖南郴州铅磷灰石矿物光谱学特征

近期,在湖南郴州市东南15 km柿竹园铅锌矿区黏土层中发现宝石级铅磷灰石标本。因该矿物罕见,且与多种磷酸盐矿物的谱学特征类似,难以鉴别。本文采用常规测试方法结合红外光谱、拉曼光谱、能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）和X射线粉末晶体衍射（XRD）分析技术,对该地区的4块铅磷灰石样品的微观结构、元素组成和光谱特征进行了综合测试和对比分析,并将其与鉴定特征类似的磷酸盐矿物进行了简单比较,以探讨该矿物的光谱鉴别特征。常规测试显示,该矿物为半透明黄绿~绿色六方柱微晶簇;晶面呈玻璃~油脂光泽;粒径0.1~0.8 mm,高0.1~1 mm;相对密度为4.487~5.331 g·cm3;白色条痕;Mohs（莫氏）硬度为4。样品的红外指纹光谱主要由磷氧四面体分别位于~1 090~1 010和~589～546 cm-1的伸缩和弯曲振动组成,与氟-铅磷灰石的特征指纹光谱一致。除PO3-₄特征谱带外,部分样品在804~797和843~852 cm-1出现AsO3-₄和CO2-₃振动弱带,可能是结构中的部分PO3-₄被替代所致。拉曼光谱分析显示,样品具有铅磷灰石特有的磷酸根基团位于976/936 cm-1的拉曼位移,402/426/558/586 cm-1系列PO3-₄弯曲振动和170~214 cm-1晶格振动带。此外,820~826 cm-1谱带为(AsO₄)3-特征振动。EDXRF半定性分析显示,样品主要由Ca,Pb,P,和Cl等元素组成,与铅磷灰石（Ca₂Pb₃(PO₄)₃Cl）的主要组成元素一致。XRD主要谱线的2θ角、d值和相对强度分别为10.603/22.351/28.261/31.047°,8.336 5/3.974 4/3.155 3/2.878 2°,59.1/36.4/30.0/100,分别对应100/110/210/ 211面网,与氟-铅磷灰石的衍射d值基本一致。综合样品的相对密度值、振动光谱和XRD数据等分析结果可知,实验样品属于铅磷灰石系列矿物中的氟-铅磷灰石。该工作对国内首次发现的氟-铅磷灰石的多种光谱特征进行了分析,为认识、准确鉴别该类矿物和进一步研究提供参考。     

CO2-3掺杂纳米羟基磷灰石晶体的合成与表征

CO2-3掺杂是提高纳米羟基磷灰石（n-HA）生物活性的有效方法之一。以 Ca（NO3）2·4H2O 和Na3PO4·12H2O为主要原料，Na2CO3作为CO2-3来源，合成纳米碳羟基磷灰石（n-CHA）晶体。采用TEM ， XRD ，FTIR ，RS对合成晶体形貌和结构进行表征。结果表明：合成的n-HA晶体长度约为60～80 nm ，宽度在20～30 nm之间，形状为针状，具有良好的结晶度，与自然骨磷灰石形貌相似；n-CHA晶体随CO2-3掺入量的增加，结晶度降低；合成的 n-CHA晶体的晶胞参数 a值随着CO2-3加入量的增大不断收缩，但 c值增大，参数比c/a值增大，符合B型取代（取代PO3-4）的晶胞参数变化规律。红外谱图中，872 cm -1附近出现AB混合型取代（同时取代O H -，PO3-4）的CO2-3面外弯曲振动特征红外峰，同时CO2-3的不对称伸缩振动红外峰在1454和1420 cm -1附近出现分裂峰，1540 cm -1附近出现弱CO2-3峰；1122 cm -1附近出现CO2-3对称伸缩振动拉曼峰，1071 cm -1附近出现CO2-3的B型替代特征拉曼峰，通过计算PO3-4，CO2-3，O H -拉曼峰的积分面积比PO3-4/CO2-3，O H -/CO23，PO3-4/O H -，表明CO2-3在替换时，先以B型为主，随着CO2-3掺入量的增加，发生A型替代（取代O H -）。实验结果表明，合成的磷灰石晶体为B型取代（取代PO3-4）为主的AB混合型取代的 n-CHA。与人骨磷灰石晶体在形态、尺寸、晶体结构和生长方式上具有相似性，可称为类骨磷灰石。     

成都金沙遗址古人类与古动物牙齿的FTIR与XRD分析

利用FTIR与XRD判断成都金沙遗址古人类与古动物牙齿釉质和牙本质中羟基磷灰石受埋藏环境和成岩作用的污染程度。XRD图谱结果反映牙釉质和牙本质样品中最主要成分是羟基磷灰石,但衍射峰宽,且部分重叠,表明羟基磷灰石结晶度差。所有样品FTIR图谱中H₂O和OH-的振动带显著,PO3-₄和CO2-₃主要振动带的特征峰明显,近似现代生物羟基磷灰石。表征羟基磷灰石结晶程度的PCI指数值在2.4至4.0之间,同时利用BPI指数估算的羟基磷灰石中CO2-₃含量较高, 说明样品结晶程度不高。上述结果表明,所取的金沙遗址古人类与古动物牙釉质和牙本质中羟基磷灰石受埋藏和成岩作用的污染小。     

一种“冻地”鸡血石相似玉石的宝石学及谱学研究

研究对象是一种与“冻地”鸡血石外观高度相似的玉石,该种玉石半透明“地”中含有橙红色矿物。利用X射线粉晶衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪、拉曼光谱仪对该玉石的宝石学及谱学特征进行研究。结果表明：该玉石“地”的主要组成矿物为有序度较高的地开石、橙红色矿物为雄黄;地开石晶体为自形假六边形片状,约15～20 μm,厚2～4 μm,粒径均一且形态一致,集合体在三维空间无序排列;部分样品“地”中含有少量黄铁矿、萤石、石英、方解石等矿物。“地”的红外光谱指纹区具有高岭石族矿物的主要特征峰,分别位于430,470,540,698,755,795,913,937,1 002,1 034和1 118 cm-1;官能团区以3 622,3 653和3 706 cm-1处的吸收峰为特征,3 622 cm-1吸收峰由内羟基OH1的面内伸缩振动引起,3 653 cm-1归属于内表面羟基OH2和OH4的同相伸缩振动;从高频峰到低频峰强度依次增大,且内表面羟基OH3伸缩振动引起的吸收峰位于3 706 cm-1,表明“地”为有序地开石;拉曼光谱测试表明“血”为雄黄,具有186,222,235,273,346和355 cm-1的特征拉曼位移,其中186和222 cm-1归属于S-As-S的弯曲振动,346和355 cm-1由As-S的伸缩振动引起;拉曼光谱同样可用于“地”的矿物组成研究,低频区具有133,241,266,336,436,463,747,792和914 cm-1的高岭石族矿物的特征位移,高频区可见三个与红外光谱相似的阶梯状谱峰,3 624 cm-1强度最大,归属于OH1的伸缩振动,次强峰3 646 cm-1由OH2和OH4的同相伸缩振动引起,归属于OH3的伸缩振动峰强度最小且位于3 706 cm-1,高频区拉曼位移特点指示“地”为地开石,且有序度较高,与红外光谱测试结论一致。尽管研究样品的“地”与“冻地”鸡血石的主要组成矿物相同,为地开石,且具有外观细腻、温润等特点,但其“血”并非辰砂而是雄黄,所以不应与鸡血石混淆,其正确的珠宝玉石名称应为“粘土矿物质玉”。     

云南龙陵黄龙玉的振动光谱及XRD光谱表征

黄龙玉是云南省龙陵县近年发现的新玉石品种,在国内市场热度较高。目前对其矿物组成和光谱特征还未有报道。在常规的宝石学测试基础上,重点采用激光拉曼光谱仪、红外光谱仪和X射线粉晶衍射(XRD)分析方法,对其振动光谱特征和矿物组成进行了细致的研究。结果表明,黄龙玉显示典型的石英质玉石的振动光谱特征,主要红外吸收谱带位于1 162,1 076,800,779,691,530和466 cm-1处,分别属于Si—O—Si非对称伸缩振动、Si—O—Si对称伸缩振动、Si—O—Si弯曲振动。其中在800 cm-1附近谱带有分裂,表明黄龙玉结晶程度较好。拉曼光谱中,归属Si—O—Si弯曲振动的谱带强度较高,主要拉曼散射峰为463和355 cm-1。XRD结果证实,其矿物组成为较纯的石英,红色样品中还含有微量的赤铁矿,是其产生红色的原因。这是首次系统研究黄龙玉的红外光谱、拉曼光谱及XRD谱学特征,为其鉴定、定名及后续的研究提供科学依据。     

乙烯基酯树脂光固化的拉曼光谱研究

文章利用理论计算(DFT,密度泛函理论)和实验两种方法得到了乙烯基酯树脂的拉曼光谱.通过对比分析,再结合相关文献,对其光谱的振动模式进行初步的指认,拉曼光谱中苯环平面内的变形振动在1598 cm-1、C=C的伸缩振动和C=O的伸缩振动分别在1628 cm-1和1702 cm-1.3007 cm-1和3062cm-1的振动归属于=C-H的伸缩振动和苯环上C-H的伸缩振动,而-C-H的伸缩振动在2800 cm-1~3000 cm-1.并且对比了可见光固化树脂固化前后的拉曼光谱图,可见光固化树脂的固化,主要由于1630cm-1C=C的交联反应产生.     

DKDP晶体的拉曼散射谱分析

根据空间群理论分析和指认了磷酸二氘钾晶体[K(D_xH_1-x)₂PO₄,简称DKDP]的拉曼活性晶格振动模,测量了其室温拉曼光谱。结果表明DKDP晶体的晶格振动谱主要是由D₂PO-₄阴离子团簇的内振动引起的。与H₂PO-₄阴离子稀溶液的拉曼谱和NaD₂(PO₄)₂晶体的拉曼谱比较,DKDP晶体中D₂PO-₄阴离子的四个特征内振动模可被指认为881 cm-1(ν₁),357 cm-1(ν₂),514/541 cm-1(ν₃),965 cm-1(ν₄)。     

BSO晶体的高温拉曼光谱与高温结构特征

阐述了BSO晶体在常温下的结构特征,通过测量晶体在常温下的拉曼光谱,对晶格主要振动模式进行了指认,测量晶体升温至熔化过程中不同温度下的拉曼光谱,分析研究了其微观结构在升温过程中的变化以及在高温状态下的结构特征。     

Phosphate group vibrational signatures of the osteoporosis drug alendronate

The infrared (IR) and Raman spectra of the osteoporosis drug alendronate in the monosodium trihydrate alendronate crystal were measured. In order to interpret them, density functional theory (DFT) calculations for the solvated alendronate molecule were performed following the structural features revealed by X‐ray data. A comparison between the DFT‐calculated IR and Raman of the converged species and the measured spectra unveils relevant phosphate group signatures in the 400–1400 cm⁻¹ wavenumber range, especially IR absorption bands at 1015, 1049, 1067, 1131, 1177, and 1235 cm⁻¹, which were related to CP and OP bond length stretching, and Raman lines at 449, 661, and 969 cm⁻¹, involving phosphate scissors and bond length vibrations. A comparison with experimental data of alendronate incorporated into hydroxyapatite (HAP) indicates that, for wavenumbers below 1500 cm⁻¹, the interaction of alendronate with HAP does not affect significantly the alendronate vibrational spectra, while for the 1600–3000 cm⁻¹ interval the interaction with HAP changes the normal mode wavenumbers by about −100 cm⁻¹. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

磷酸钠结构的高温拉曼光谱研究

用高温拉曼光谱仪测定了固态和熔融态磷酸钠(Na3PO4)晶体的光谱,分析了磷酸钠晶体的结构及其随温度的变化。通过对从常温谱到高温谱的解析,得出主峰波数随温度的变化及主峰半高宽的变化,可以观察到在600 K附近及1773 K有两个相变产生。此外,磷酸钠晶体的相关高温DSC检测分析,也和拉曼谱中发现的两个相变符合。量子化学理论计算同时对该体系的P-O键振动和平均键长进行了模拟,随着键长的增加,对应的振动频率会降低。还确认了磷酸钠Raman光谱中各个峰的归属,938 cm-1波数处的峰属于(PO4)3-中P-O键的对称伸缩振动,是Na3PO4的特征峰,425及580 cm-1处峰属于磷氧四面体的弯曲振动。     

The vibration spectrum and high temperature phase transition of NaBF_4 single crystal

The polarized Raman spectrum of NaBF_4 single crystal measured by use of different geometric arrangements are reported. The obvious anisotropy of the crystal results in the degradation of degenerated modes of BF_4. Experiments show that the vibration frequencies decrease with the increasing of temperature. But when it above the phase transition point the v_1 symmetric stretching vibration is restored. From this, the phase transition temperature can be estimated to be 250℃ (523K).     

明永乐青花瓷片的显微拉曼光谱分析

利用显微拉曼光谱对明永乐青花瓷釉及釉中的结晶物进行了分析,釉的拉曼谱中Si-O弯曲振动与伸缩振动峰的面积比(Ip=A500/A1000)与陶瓷的烧成温度相关连。同时在釉中还发现有Fe3O4、α-Fe2O3、Co3O4、MnO、Mn2O3、硅酸钙、磷酸钙等结晶物。研究结果表明,显微拉曼光谱是一种简便、可靠的无损检测手段,对古陶瓷的鉴定与分析有重要的应用意义。     

变温过程中二甲基亚砜与水之间氢键行为的拉曼光谱研究

测量了在降温过程中体积比为1∶1的二甲基亚砜(DMSO)水溶液的拉曼光谱,并对DMSO水溶液的拉曼光谱进行了归属。对实验数据进行分析发现: 在降温过程中DMSO分子与水分子的分子间氢键、DMSO分子与DMSO分子和水分子与水分子间氢键的作用行为引起了DMSO的SO双键和水分子的O—H键的拉曼谱带的变化。进一步分析表明：在27～-30 ℃降温过程DMSO与水之间氢键加强,-30～-60 ℃降温过程水与水之间氢键代替DMSO与水之间的氢键。这为丰富水溶液的氢键理论提供了实验依据。     

绿松石的激光拉曼光谱研究

对湖北、安徽地区绿松石进行了激光拉曼光谱测试分析。结果表明,绿松石中H₂O,OH-及PO3-₄的基团振动是导致其激光拉曼光谱形成的主要原因。3 510～3 440 cm-1的谱峰是由ν(OH)伸缩振动所致,其中ν(OH)振动导致的强拉曼特征谱峰在3 470 cm-1附近,ν(H₂O)伸缩振动致拉曼谱峰位于3 290～3 070 cm-1附近的较为宽缓的弱谱峰处;由ν₃(PO₄)伸缩振动致强拉曼特征谱峰在1 200～1 030 cm-1之间,其中ν₃(PO₄)振动导致的强拉曼特征谱峰在1 039 cm-1附近,ν₄(PO₄)弯曲振动位于650～540 cm-1范围,ν₂(PO₄)的弯曲振动谱峰位于500～410 cm-1处;不同产地、不同结晶类型的绿松石表现出的拉曼谱峰特征基本一致。     

Sr3TaGa3Si2O14(STGS)单晶的晶格振动

根据空间群理论,预测了Sr3TaGa3Si2O14(STGS)单晶的振动模式,并分别计算了非极性和极性振动模式的Raman散射强度。测量了STGS晶体的Raman光谱,并对其振动模式进行了指认。实验结果表明STGS晶体具有6个A1对称类特征振动模式:波数为126cm-1的振动峰可指认为SiO4团簇、Sr原子和TaO6团簇间的相对平动;245cm-1的振动峰是SiO4团簇的扭曲振动和Sr—TaO6—Sr伸缩振动耦合的结果;特征峰557和604cm-1分别来源于O—Ta—O和O—Ga—O的伸缩振动;896cm-1谱带对应着两个SiO4四面体的O—Si—O伸缩振动;991cm-1的谱带对应着两个SiO4四面体的Si—O伸缩振动。实验结果和理论计算结果均确证了STGS晶体的层状结构,其弱的各项异性和压电模量归因于十面体结构单元的微弱形变。