甲烷水合物的固体核磁共振碳谱与激光拉曼光谱研究

甲烷水合物（CH₄·nH₂O）是主要由甲烷和水分子构成的冰状笼型化合物,在自然界储量巨大．固体核磁共振（NMR）波谱和激光拉曼光谱是在分子水平分析甲烷水合物的重要手段．该文利用低温固体核磁共振碳谱（¹³C NMR）对合成的甲烷水合物结构进行了研究,分别使用¹³C交叉极化（¹³C CP）和高功率质子去偶（¹H HPDEC）2种脉冲程序采集甲烷水合物的¹³C NMR谱图,结合实验结果分析及理论推导可知,使用¹H HPDEC方法得到的¹³C NMR谱图信号更强,更利于定量分析;甲烷气体与冰粉合成的甲烷水合物为I型,其大笼和小笼占有率分别为0.988和0.824,水合数为6.07;甲烷气体与SH2站位沉积物和冰粉合成的甲烷水合物也为I型,其大笼和小笼占有率分别为0.987和0.887,水合数为5.98;SH2站位沉积物使合成的甲烷水合物的小笼占有率提高、水合数降低、水合物饱和度提高．激光拉曼光谱结果证实了上述结果的准确性．该文为甲烷水合物测试提供了重要的方法参考．     

显微激光拉曼光谱测定甲烷水合物的水合指数

甲烷水合物是由甲烷气体分子与水分子在低温高压下形成的一种笼型结构化合物,广泛存在于海底陆架区和陆地冻土区,被认为是一种潜在的能源资源。在水合物的晶格中,水分子在氢键的作用下形成大小不同的笼子,甲烷分子可分别进入大笼(51262)和小笼(512)中。在自行研制的实验装置上,分别合成了一系列不同体系下的甲烷水合物,包括十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液-甲烷体系、冰粉-甲烷体系以及冰粉-不同粒度砂-甲烷体系。对这些甲烷水合物样品进行了激光拉曼光谱分析,测定了其水合指数,笼占有率等结构参数。结果表明,这些甲烷水合物都为Ⅰ型结构,其水合指数和笼占有率基本不受沉积物粒径大小的影响。在3种体系中生成的水合物,大笼中甲烷分子基本占满,占有率大于97%;小笼中甲烷分子占有率为80%～86%,测得的水合指数为6.05～6.15。     

Raman Spectroscopy of Nitrogen Clathrate Hydrates

在253 K和16 MPa的压力下,于实验室内合成了氮气水合物,用显微共焦拉曼光谱对其N-N和O-H键伸缩振动的光谱特征进行了研究．结果表明,氮气水合物中的N-N和O-H键的拉曼峰分别为2322.4和3092.1 cm^-1,与天然的空气水合物中的数据十分接近．另外,还测定了液氮和溶解于水中的氮分子中N-N键的拉曼峰值,分别为2326.6和2325.0 cm^-1．氮气笼型水合物分解的拉曼谱图表明,氮分子同时进入水合物的大笼和小笼中,但由于氮分子在大、小笼中的环境氛围十分接近,其拉曼位移相差不大,故拉曼谱图只能显示N-N键伸缩振动一个峰．     

氮气水合物储氢的激光拉曼光谱研究

近年来,笼型水合物储氢已成为储氢研究的热点之一。采用激光拉曼光谱开展了以氮气水合物为载体的储氢实验研究。在较为温和的条件下(15 MPa, -18 ℃),使合成的氮气水合物与氢气发生反应,对反应产物的拉曼光谱分析结果显示,氢气分子进入到水合物的笼型结构中,并且呈现出多分子的笼占有状态;氮气水合物与氢气的反应时间是影响储氢效果的重要因素。研究结果表明,氮气水合物有希望成为一种有效的储氢介质。     

丁基苯酞衍生物的红外与拉曼光谱研究

丁基苯酞是我国脑血管领域第一个拥有自主知识产权的一类新药,常温下为一种淡黄色或者无色粘稠油状液体,具有众多优点,但在临床使用中会出现转氨酶升高、肝功能异常和消化道反应等不良反应。将卤素原子引入到丁基苯酞的6位,获得了3个固态的丁基苯酞类似物,并对其进行了IR和Raman光谱测定。两种光谱提供了互为补充的信息,引入卤原子后,双取代苯环的特征峰消失,出现了三取代苯环的特征峰。在红外中比较弱甚至检测不到的3位C—H伸缩振动在Raman中非常明显,在Raman的低波数区间检测到了可被指认为—C—C—C—C—的变形振动。根据这两种光谱的研究结果确认了所合成化合物的结构。     

二氧化碳-甲烷混合气体水合物四相区实验研究

以水合物的形式封存CO₂和置换海底的天然气（CH₄）水合物需要对CO₂-CH₄混合水合物的四相平衡状态及数据有清楚的了解。本文通过实验和模型计算对不同组分的CO₂-CH₄混合水合物的较高四相区（Q2）相平衡进行了测定和表述。实验温度范围为273.16～297 15 K,压力范围分为0～10 MPa。四相区的温度压力范围分别是283.51到287.04 K和4.74到8.37 MPa,甲烷的摩尔组份为0～0.225。结果揭示了相平衡温度和压力随着甲烷组分而变化情况以及四相区的范围和临界点,同时还给出了CO₂-CH₄混合气体水合物在四相状态下的融化开始和融化结束点。实验结果与热力学模型计算得出的CO₂-CH₄混合气体水合物相平衡结果进行比较,两者很好吻合,四相平衡区域的存在范围得以明确。     

纳米二氧化铈的高压拉曼光谱研究

本文利用金刚石对顶砧高压技术,在0.1MPa～47.5GPa压力范围内对粒径为8nm的纳米CeO2进行了高压拉曼光谱研究。研究结果表明,常压下萤石结构的纳米CeO2(空间群Fm3m)在24.3GPa时开始发生萤石结构到PbCl2类型(空间群Pnam)的结构相变。这个相变为可逆相变,卸压至零压时样品恢复至萤石结构。     

高温下正十五烷的拉曼光谱研究

文章在金刚石压腔下研究了正十五烷从室温到350℃的拉曼光谱特征.结果表明:随着温度的升高,体系压力也在不断增大;CH3,CH2对称和反对称伸缩振动同时受到温度和压力的影响,但2种作用相反.由于压力效应大于温度效应,随温度压力的增大CH3,CH2对称和反对称伸缩振动的拉曼位移均向高频方向移动,说明C-H键键能在增大.另外,由于新物质的生成导致过强荧光产生而无法测出正十五烷的拉曼光谱,而且过强荧光出现的时间早晚与温度和压力有一定的关系.     

天然流体包裹体中甲烷水合物生成条件原位变温拉曼光谱研究

准确获取流体包裹体中气体水合物的生成条件一直是传统包裹体分析方法面临的一个难题。文章采用原位拉曼光谱技术分析了天然流体包裹体中甲烷水合物的生成条件。并由常温拉曼光谱分析表明,研究流体包裹体的流体组成为CH4-H2O体系。通过三种方法控制实验温度的变化,在第三种方法实验条件下获得了-170 ℃时甲烷水合物与冰的拉曼光谱,逐渐升温原位观测甲烷水合物的消失温度。原位拉曼光谱检测结果表明,研究包裹体中甲烷水合物的生成温度为7.5 ℃。结合CH4-H2O体系水合物形成条件相平衡计算,得到包裹体中甲烷水合物生成时的压力为5.587 3 MPa。研究结果表明,原位拉曼光谱技术是准确获取流体包裹体种气体水合物生成条件的一种有效方法。     

铁电极表面拉曼光谱的初步研究

本文成功地把表面 Raman光谱研究拓宽到重要的过渡金属之一的铁电极上。实验尝试了多种粗糙处理方法 ,如 :化学刻蚀、现场和非现场电化学氧化还原等法对铁电极表面进行处理 ,并首次获得吸附在粗糙铁电极上的吡啶分子的高质量表面拉曼光谱。经过比较发现表面拉曼光谱信噪比的提高与电极表面粗糙度有很大的关系 ,合适的表面粗糙度极有可能诱导出弱的表面增强拉曼散射效应     

氢气拉曼光谱压缩感知方法分析研究

气体监测与我们的生活息息相关,氢气作为一种理想的研究模型更是受到广泛关注.拉曼光谱作为一种气体分析手段,具有无损非接触等优点.气体拉曼光谱测量存在的一个主要问题是拉曼散射信号弱.在一些特定场景下,需要信号采集时间较短,因此获得的拉曼光谱信噪比低.压缩感知方法作为一种新发展起来的信号处理手段,不仅可以压缩采样,缩短采样时...     

甲烷水合物拉曼光谱法研究进展

介绍了甲烷在气相、水合相中的拉曼光谱特征,从水合物生成热力学、生成动力学、分解动力学和分解机理几方面对甲烷水合物实验室拉曼光谱分析和深海拉曼光谱检测的最新进展进行了综述。生成热力学方面重点介绍了基于拉曼光谱技术的水合物生成条件的原位观测、水合物结构的鉴定及水合物孔穴占有率和水合数的求算,生成动力学方面主要介绍了水合物生成过程中孔穴形成随时间的变化关系及水合物形成后流体中甲烷浓度的变化规律等内容。水合物分解方面着重介绍了水合物分解的微观机理、孔穴占有率的变化规律及多孔介质中水合物分解速率表达式。针对目前拉曼光谱法研究水合物存在的问题,对未来的发展方向和重点提出了建议。     

微过氧化酶的共振拉曼和表面增强拉曼光谱研究

采用电化学、共振拉曼和表面增强共振拉曼光谱研究了溶液态和吸附态微过氧化酶－１１（ＭＰ－１１）的电子传递及溶液和界面结构特征。结果表明,ＭＰ－１１在溶液中中心血红素铁以六配位状态存在,吸附于粗糙银电极表面时,则因ＭＰ－１１分子的重新取向而部分转化为五配位状态,氧化还原反应进一步促进这种配位状态的转化,并且配位状态也直接影响ＭＰ－１１的氧化还原性质。     

一维纳米材料的拉曼光谱学研究

本文将报告对硅纳米线、多孔硅、Si C纳米棒和碳纳米管等一维纳米体系的本征拉曼光谱及其特征的研究结果 ,并讨论拉曼光谱在上述材料的几何和物理特性研究中的应用。     

拉曼光谱研究聚噻吩微米/纳米管

分别具有 2 0 0nm和 2 0nm管径的聚噻吩微米 /纳米管通过用微孔氧化铝过滤膜作为模板在三氟化硼乙醚溶液中电解聚合噻吩制得。在一张厚度约为 2 0nm的金箔上这些具有单分散长度的微米管能很好平行站立起来形成阵列 ,而纳米管则相互粘附不能形成很好的阵列。用 6 3 3nm激发的拉曼光谱研究表明 :微米管具有较高的掺杂程度 ,而纳米管的掺杂程度很低。这主要是由于两种管子的壁厚不同引起的     

天然气水合物拉曼光谱研究进展

介绍了常见的几种类型气体水合物的拉曼光谱特征,从水合物晶体结构、生成和分解动力学过程、自然界水合物的分析鉴定及激光拉曼光谱原位探测等几方面对天然气水合物拉曼光谱研究的最新进展进行了综述,探讨了激光拉曼光谱技术目前存在的问题与挑战,指出了其在天然气水合物研究方面的发展趋势与工作重点。     

Raman Spectroscopic Study of Nanophase Titanium Dioxide

ＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃＳｔｕｄｙｏｆＮａｎｏｐｈａｓｅＴｉｔａｎｌｕｍＤｉｏｘｉｄｅＰｅｉＦｅｉ￣＋；ＨｕａｎｇＱｉａｎｇａｎｄＺｈａｎｇＭｉｎｇ一Ｓｈｅｎｇ（ＰｈｙｓｉｃｓＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ￣＋，ＣｏｍｐｕｔｅｒＣｅｎｔｅｒ，Ｃｅｎ...     

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。     

人体不同组织的拉曼光谱研究

测试了人体甲状腺、卵巢、输卵管、肺、子宫平滑肌、子宫颈等组织的拉曼光谱。结果显示,用氩离子激光514.5 nm激发,人体组织拉曼光谱的荧光背景强,在500～3 500 cm-1范围,肺和宫颈组织未显示特征带,甲状腺和子宫组织则显示了较多的带。在600～1800 cm-1范围,子宫、输卵管组织只显示了类胡萝卜素的拉曼带。正常甲状腺组织的光谱和甲状腺滤泡癌组织的光谱之间显示出明显差异,后者没有呈现1 585和1 634 cm-1特征带;正常肺组织与肺癌组织的拉曼光谱也有较大区别,肺癌组织的光谱强度比正常组织的低得多。拉曼光谱技术在临床医学诊断方面将会发挥重要的作用。