毛竹材表面光化降解的FTIR和XPS分析

竹材光变色和光化降解过程比较复杂。该文以我国资源丰富的毛竹为研究对象,利用氙光衰减仪对竹材进行表面劣化处理,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对竹材表面化学组成和结构的变化进行表征。XPS测试结果表明,竹材表面光劣化处理后其O元素含量及氧碳比(O/C)明显增加;从C原子结合形式来看,C1(C—C)含量减少,C2(C—O)含量增加,C3(CO)和C4(OCO)含量增加明显,C的氧化态显著升高。FTIR分析表明,光劣化处理使得与木质素有关的吸收峰(如1 604,1 512及1 462 cm-1)强度明显降低,木质素发生降解,同时1 735 cm-1处非共轭羰基吸收峰强度明显增强,表明有新的羰基类物质生成,竹材表面发生光氧化反应。竹材表面的多糖物质(纤维素和半纤维素)受光劣化影响较小,其表面多糖相对含量在劣化处理后明显提高。     

X射线光电子能谱与13C核磁共振在生物质碳表征中的应用

近年来,生物质碳(biochar)作为新型吸附剂被广泛研究。但由于制备biochar的生物质原料和热解温度的不同,使biochar的结构和组成存在差异,从而影响其对污染物的吸附。目前关于biochar的结构和组成的研究还不够全面。因此,结合了能谱与光谱分析的手段,对biochar的结构和组成进行了深入的分析。选取木质类(柳树枝条)和草类(水稻秸秆)作为原料,分别在不同热解温度(300,450和600℃)下制得biochars,并对biochars样品进行元素分析、X射线光电子能谱分析(XPS)和固态13 C核磁共振(13 C NMR)研究,以阐明不同热解温度和生物质来源的biochars的结构和组成。结果显示:biochar的H/C,O/C和(O+N)/C的比值随着热解温度的升高而降低;草类biochar比木质类biochar具有更高的灰分含量和表面极性;木质类biochar的矿物主要分布在样品颗粒内部,其表面被有机质覆盖,而草类biochar部分矿物暴露在样品颗粒表面;13 C NMR显示低温制得的biochar主要由芳香碳、脂肪碳、羧基和羰基碳组成,高温制得的biochar主要由芳香碳组成,且低温制得biochars中,木质类biochars比草类biochars含有更高的木质素的残留碳结构,这是由于木质类biochars原材料中含有更高的木质素。     

小分子有机酸改性尿素的多谱学分子结构表征

尿素是我国主要的氮肥品种,但其活性高,在土壤中水解后极易通过挥发和淋洗损失,利用率低,造成养分资源浪费并污染环境。使用有机酸对尿素进行改性可以延缓尿素分解,提高尿素利用率,但有机酸与尿素的结合方式及其增效机理尚不明确。研究中选取柠檬酸和水杨酸两种小分子有机酸作为添加剂,分别加入到熔融尿素中,获得柠檬酸尿素与水杨酸尿素。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析材料的化学结构,利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）研究材料的物质组成及相对分子质量,尝试通过以上多谱学的分析方法,明晰两种有机酸与尿素的结合方式。结果表明,柠檬酸和水杨酸与尿素结合后,FTIR在3 348 cm-1处产生了加强的伯胺振动峰,推测小分子有机酸与尿素在伯胺处发生了反应。XPS C(1s)和N(1s)图谱分别出现新的碳结构（-CX）和新的氮结构（-NX）,降低了柠檬酸/水杨酸中原有羧基碳结构和尿素中酰胺基氮结构的相对含量,O(1s)图谱出现C-OH化学键断裂,表明,柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基相互作用生成了新的物质。LC-MS分析发现柠檬酸尿素/水杨酸尿素中的新物质可能是柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基发生脱水反应,生成含有O═CNHC(O)NH₂结构的物质。因此,利用光谱分析等手段明晰了有机酸与尿素的结合方式与结合产物特征,为有机高分子与尿素反应机理的研究提供了理论依据,为后续高效肥料增效剂的筛选提供了方向。     

烧绿石型富氧相Ce_2Zr_2O_8与缺氧相Nd_2Zr_2O_7的振动光谱及XPS对比研究

采用石墨还原法成功制备了富氧相Ce2Zr2O8,选用缺氧相Nd2Zr2O7替代其前驱体CeZrO3.5+δ进行结构对比分析,利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)及X射线光电子能谱(XPS)对样品体、表晶体结构进行表征。XRD结果表明,Ce2Zr2O8相具有典型烧绿石结构特征,表征Ce/Zr阳离子有序排列的超结构峰非常明显,但其Zr—O配位体由前驱体中的[ZrO6]八面体转变为[ZrO8]立方体,[ZrO8]配位体形成大大降低了Ce2Zr2O8的结构稳定性。Raman和IR结果表明,Ce2Zr2O8相的振动光谱谱带比其前驱体替代物Nd2Zr2O7显著增多,说明氧离子的富集导致Ce2Zr2O8相中某些振动简并峰消除简并,该结果进一步证实了其结构对称性较前驱体更低。XPS结果表明,Ce2Zr2O8相表面Ce(Ⅳ)特征峰(916.3eV)非常明显,没有Ce(Ⅲ)特征峰(885eV)出现,说明该相前驱体中的Ce3+已被完全氧化成Ce4+;Ce2Zr2O8相中Zr(3d)结合能与萤石相Gd1.2U0.8Zr2O7+y接近证实其表面形成了与体相一致的[ZrO8]配体;O(1s)低位结合能升高表明Ce2Zr2O8体相氧种介于晶格氧和吸附氧之间,高位氧峰出现说明其表面含有吸附氧,吸附氧与Ce2Zr2O8体相结合强度介于CeO2和Nd2Zr2O7之间。     

腐植酸增值尿素的多谱学分子结构表征

尿素生产过程中加入腐植酸生产腐植酸增值尿素,可以有效延缓尿素水解,提高作物产量与氮肥利用效率,然而在此过程中腐植酸(HA)与尿素(U)主要发生什么反应还未见报道。利用风化煤源HA生产含腐植酸5%, 10%及20%的腐植酸增值尿素(HAU5, HAU10及HAU20),采集并分析了HAU5, HAU10, HAU20及U的红外谱图及其二阶导数谱图,用XPS与O(1s)NEXAFS分别对HAU20, HA及U进行表征;通过无水乙醇溶解HAU20的方式去除了HAU20中的尿素,并利用FTIR与XPS对醇不溶物(UHA)进行表征。结果表明：(1)FTIR原谱图及二阶导数谱图表明,腐植酸增值尿素伯胺C—N振动强度低于普通尿素,且振动强度随着HA添加量的提高而降低,XPS N(1s)与O(1s)NEXAFS检测到HAU20中分别存在较多仲胺氮与非羰基氧,且FTIR发现UHA酰胺特征明显,表明腐植酸增值尿素制备过程中HA与U发生了反应。(2)XPS C(1s)表明,HAU20与UHA羧基碳比例少于HA, FTIR结果表明,UHA中不存在HA中检测到的羧酸C—O—H面内弯曲振动,羧基CO伸缩振动位置发...     

FTIR，XPS和SEM研究聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯颗粒表面的吸附性能

采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜相结合的方式,从微观角度研究梳状聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯颗粒表面的吸附性能,为聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯悬浮剂中的应用提供理论依据。研究结果表明：吡唑醚菌酯吸附聚羧酸盐分散剂后,红外谱图未出现新的吸收峰,聚羧酸盐分散剂与吡唑醚菌酯之间主要是物理吸附,范德华力是聚羧酸盐分散剂与吡唑醚菌酯颗粒表面结合的主要作用力。吡唑醚菌酯颗粒吸附聚羧酸盐分散剂后,吡唑醚菌酯颗粒界面的N和Cl电子峰强度减弱,C和O电子峰强度明显增强,还出现了Na的电子峰,这主要是聚羧酸盐分散剂中C,O和Na的贡献,说明聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯颗粒表面形成了良好的吸附。并以Cl元素为特征元素,计算出聚羧酸盐分散剂在吡唑醚菌酯颗粒表面的吸附层厚度约为1.22 nm。用扫描电子显微镜研究了样品的形貌,吸附聚羧酸盐分散剂后,原本光滑的吡唑醚菌酯颗粒表面吸附了很多细小的颗粒,且有序分布,这是由于分散剂疏水集团对吡唑醚菌酯颗粒形成了包覆,亲水基团充分外露,从而有效阻止吡唑醚菌酯颗粒间的团聚,提高了吡唑醚菌酯悬浮剂的物理稳定性。     

原位FTIR和XPS研究汽油选择性加氢脱硫催化剂的活性和选择性

为减少汽车尾气排放,应对越来越严格的燃油质量标准,对催化裂化汽油进行选择性加氢脱硫(HDS)是生产低硫汽油的重要技术.提高HDS活性、减少烯烃的饱和是选择性加氧脱硫催化剂研制的关键,而催化剂中活性相状态及其分布将决定催化剂的性能.认识催化剂的活性相状态及其与催化剂性能的关系,有助于研制、开发高性能的HDS催化剂.采用C...     

土壤和沉积物中不同形式有机质的表征

从北京通州地区3个河流沉积物和天津渤海湾地区4个土壤样品中提取胡敏酸(HA)和非水解碳(NHC),并进行了元素分析、X射线光电子能谱分析(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和固态13 C核磁共振(13 C NMR)等一系列定性定量的研究。结果显示:同一来源的NHC中H/C和O/C比值低于HA的H/C和O/C比值;NHC和HA表面含氧官能团的含量分别为7.6%～10.7%,40.9%～46.7%;13 C NMR和FTIR显示NHC主要由脂肪碳和芳香碳组成;从土壤中比从沉积物中提取的NHC的芳香度高。研究结果表明,与HA相比,NHC的热成熟度高,疏水性强。     

不同培肥土壤颗粒有机碳的13C核磁共振与红外光谱对比分析

为明确颗粒有机碳在土壤固碳中的作用机制,对比研究了不同有机培肥土壤颗粒有机碳的结构差异。以单施化肥处理为对照,选择了四种有机物料进行定位培肥试验,利用13C NMR和红外光谱技术对比分析不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响。结果表明：颗粒有机碳以脂肪碳和含氧基团为主,脂化度高于75%,含氧官能团含量高于50%;不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响差异性显著,树叶培肥在提高颗粒有机碳芳香度的同时,亲水性也大幅度提高,比单施化肥处理(对照)提高了0.78%;短期内,牛粪、秸秆和树叶培肥均可提高土壤颗粒有机碳的芳香度,但从长远角度分析,牛粪和秸秆培肥更利于土壤颗粒有机碳的稳定,尤其是秸秆培肥,其颗粒有机碳的芳香度分别比对照和牛粪培肥高0.35%和0.11%,而亲水性远低于二者;红外光谱与核磁分析的结果基本一致,红外光谱可用于大量样品的颗粒有机碳结构初步筛选。     

利用SEM，XRD和FTIR研究四种化学预处理对楸木木屑酶解的影响

利用 NaOH ,Ca（OH）2,H2 SO4和 HCl 四种溶液对楸木木屑进行化学预处理,发现两种碱预处理均能显著提高楸木木屑的酶解效率。采用扫描电镜（SEM ）,X 射线衍射（XRD）和傅里叶红外光谱（FTIR）对四种化学预处理后的楸木木屑进行观察和分析。SEM 观察发现,四种化学预处理对楸木木屑的纤维表面均有不同程度的破坏与侵蚀,其中 Ca（OH）2的破坏效果最为明显。XRD 谱图表明,碱预处理对楸木木屑纤维素的非晶体结构产生破坏,导致其结晶度升高,而经过酸预处理后楸木木屑纤维素的结晶度没有明显变化。FTIR 谱图显示,酸碱预处理对楸木木屑中半纤维素和木质素的分子结构均有不同程度的破坏,碱预处理过程中木质素的高效溶出可能是楸木木屑酶解效率显著提高的主要原因。     

13C NMR在新型灵芝三萜类化合物的应用

高等真菌灵芝属的子实体作为著名的中药,灵芝三萜类化合物是中药灵芝主要活性化学成分,近年来灵芝三萜类化合物仍然不断被大量发现, 而且结构越来越新奇. 本文总结了10年来文献报道灵芝三萜化合物的¹³C NMR化学位移,找出了一些规律, 对进行灵芝三萜化合物类结构的研究,将提供十分便捷的途径.     

羰基化合物分子距边矢量与其13C NMR δC的关系

通过对155个羰基化合物中羰基碳原子的¹³C NMR谱与其分子距离-边数矢量(MDE)、立体效应参数(γ 效应)关系的研究，发现羰基化合物羰基碳的¹³C NMR谱化学位移可表示为：
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δ_C=a+bμ₅₁+cμ₅₂+dμ₅₃+eμ₅₄+fγ
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此式不仅在一定程度上表明了羰基化合物¹³C NMR谱化学位移与其分子结构信息之间的关系，同时也提供了一种计算羰基化合物¹³C NMR化学位移的新方法，并对解析和预测其¹³C NMR谱提供了理论依据.      

应用13C NMR-DEPT技术确证红霉素衍生物的结构

由红霉素A衍生物经二氯亚砜消除反应制备12, 21-双键-2′-O, 4″-O-二苯甲酰基-(9S)-9-O, 11-O-异丙基红霉素A 5时，同时得到另一化合物：6, 7:12, 21-二双键-2′-O, 4″-O-二苯甲酰基-(9S)-9-O, 11-O-异丙基红霉素A 6. 应用¹³C NMR-DEPT技术，确证了6的结构为二双键产物, 双键位于红霉素内酯环6, 7位.      

二苯铬及其衍生物的核磁共振碳谱的理论研究

用量子化学从头算（ab initio）方法，在B3LYP/6-31G(d，p)水平上，优化了二苯铬及其衍生物的构型，并进行了振动分析. 3种化合物的振动光谱中均未出现虚频率. 在此基础上，在B3LYP/6-31++G(d，p)水平上，采用GIAO方法，计算了3种化合物的核磁共振碳谱，所得结果与实验值基本吻合.     

原子电性作用矢量用于氨基酸化学位移计算

提出了用于表征分子内部化学微环境的结构描述子：原子电性作用矢量(AEIV)，并将其应用于20个天然氨基酸103个¹³C 原子核磁共振化学位移CS建模：δ =-190.514+7.352×ν₁+63.998×ν₂+49.252×ν₃+39.678×ν₄，取得优良效果. 模型值、留一法(LOO)和留分法(LMO)交互校验的复相关系数分别为R_MM=0.966 0,RLOO=0.957 7和R_LMO=0.957 7.     

离子性指数、极化效应指数与醇13C NMR δC的关系

通过对64个饱和醇类化合物中348个碳原子的¹³C NMR谱化学位移与其部分结构参数关系的研究，发现各个碳原子的¹³C NMR谱化学位移与离子性指数(INI)、极化效应指数(PEI)以及结构信息参数[Nⁱ_H(i=α、β、γ)和γ_OH]的关系可表示为： 
δ_C=[-2.3-0.8577(INI)+10.623 3(∑PEI)+0.563 0(INI/∑PEI) -0.420 8(∑PEI/INI)     

金银花的13C NMR指纹图谱研究

利用PFT-NMR 核磁共振波谱仪测定了金银花特征提取物的¹³C NMR图谱,对金银花提取物的¹³C NMR指纹图谱进行了解析,与其有效成分绿原酸进行了比较,获得了金银花提取物的特征峰,并比较了不同金银花的优劣. 结果表明不同金银花提取物(M1, M2, Z1, Z2)的¹³C NMR指纹图谱都显示出绿原酸的特征共振峰,并具有很好的重现性和高度的特征性,可以成为金银花真伪鉴别的依据;优质(M1, Z1)与劣质(劣质M1,劣质Z1)金银花¹³C NMR图谱的差异进一步说明¹³C NMR指纹图谱可作为鉴别金银花质量的依据.     

取代基对多取代氮苄叉苯胺化合物分子桥键（CH=N）的13C NMR和1H NMR的影响

Fifty-three samples of multi-substituted benzylideneanilines XArCH=NArYs (abbreviated XBAYs) were synthesized and their NMR spectra were determined. An extensional study of substituent effects on the ¹H NMR chemical shifts (^δH(CH=N)) and ¹³C NMR chemical shifts (^δC(CH=N)) of the CH=N bridging group from di-substituted to multi-substituted XBAYs was made based on a total of 182 samples of XBAYs, together with the NMR data of other 129 samples of di-substituted XBAYs quoted from literatures. The results show that the substituent specific cross-interaction effect parameter (Δ(Σσ)²)plays an important role in quantifying the ^δC(CH=N) values of XBAYs, but it is negligible for quantifying the ^δH(CH=N) values; the other substituent parameters also present different influences on the ^δC(CH=N) and ^δH(CH=N). On the whole, the contributions of X and Y to the ^δC(CH=N) of XBAYs are balanced, but the ^δH(CH=N) values of XBAYs mainly rely on the contributions of X.     

新阳炼焦煤结构的FTIR和XPS谱学表征

认知煤中主要元素的结构与赋存是获取煤结构参数的基础,对构建煤结构模型,研究煤的反应特性,合理利用煤炭资源具有重要意义。目前煤结构研究多是针对中低变质程度煤的,对炼焦煤结构研究较少,炼焦煤的结构模型尚未见报道。应用FTIR对新阳炼焦煤中羟基基团、脂肪结构、芳香结构、含氧官能团及杂原子结构进行谱学表征,通过XPS解析煤中氮和硫的赋存形式,掌握炼焦煤中主要元素的禀赋特征。结果表明： 新阳煤中与芳香环上的π电子形成的羟基π氢键是羟基的主要存在形式,多聚体是煤结构中缔合结构的具体表现;次甲基、甲基、亚甲基的含量依次增加,亚甲基和次甲基含量占煤中脂肪烃总量的82.05%,煤中烷基侧链较多;苯环二取代、苯环三取代是煤中芳香烃的主要结构,占芳香烃总量的86.74%;含氧官能团中,羟基和羰基是主要组成基团,羧基和醚基含量不足10%。新阳煤中硅的含量比较丰富,主要以Si-O-Si和Si-O-C的形态赋存。吡啶、吡咯和氮氧化物为氮的主要存在形式,绝大多数氮分布于煤分子结构单元的边缘;噻吩硫是煤中有机硫最主要的赋存形式,超过有机硫总量的60%,砜和亚砜的含量次之,硫醇和硫醚的赋存最少。     

12C+13C在库仑位垒以下能区的熔合截面测量

深垒下能区的12C+13C熔合截面测量对检验天体中熔合反应外推模型具有很重要的意义。目前在库仑位垒以下能区存在的各种测量结果,都利用了统计模型来修正得到熔合截面,但对于这些方法间的系统误差仍没有很好地研究。实验采用离线活度测量的方法,在E_c.m.=4.4～5.8 MeV能区内对12C+13C熔合截面进行测量。经Hauser-Feshbach统计模型对分支比的修正后,熔合总截面由24Na活度推导出。通过本实验数据与其它实验方法获得的数据进行比较,确定了统计模型的系统误差为14%。The study of fusion reactions of 12C+13C at the deep sub-barrier energies is very important for the test of predictive power of the extrapolation models for nuclear reactions for astrophysics. Until now, all the measurements below Coulomb barrier energies have to use the statistical model calculations to estimate the branching ratios to deduce the total fusion cross sections. However, the systematic uncertainty induced by the calculated corrections has not been studied well. In this experiment, the fusion cross sections of 12C+13C have been measured using an offline activity measurement in the range of E_c.m.=4.4 to 5.8 MeV. The total fusion cross sections have been deduced from the 24Na activities after correcting the branching ratios estimated with the Hauser-Feshbach statistical model. Through the comparison between our result and other data obtained with other methods, the systematic uncertainty of statistical model has been determined to be 14%.