二维相关分析光谱技术

给出推导二维相关光谱和推广至普遍意义上的数学过程,其物理含义和二维相关光谱的性质及其解释规则。以应用实例给出了该光谱技术在分析结构、相互作用等相关性方面的独特性质。还给出紫外可见二维相关光谱。     

二维相关振动光谱技术

从发展历史、计算方程、性质规则等方面系统地介绍了近年来发展起来的二维相关光谱技术.结合各种常见的一维振动光谱, 如红外、拉曼、荧光、近红外-红外等光谱举例阐述了二维振动光谱的优势及其普适性.介绍了在广义二维相关光谱理论上最新延伸发展起来的二维样品-样品相关技术和二维杂化相关技术的基本理论, 并将之与传统的二维变量-变量相关技术(广义二维相关光谱)进行了比较.     

广义二维相关光谱及其在分析领域中的应用

广义二维相关光谱(generalized two-dimensional correlation spectroscopy)的理论提出至今, 得到了国际学术界的极大关注, 其分析方法已经在分析领域中被广泛应用. 文中在叙说广义二维相关光谱的数学处理过程及其谱图的物理意义的同时, 列举了在化学分析和分子生物学等领域中的有机溶剂成分分析、生物分子在不同pH中的特性分析和蛋白结构分析等应用实例, 并详细地对广义二维相关光谱理论和分析方法进行了评述.     

二维相关荧光光谱技术

从发展历史、计算方程、一般规则和特有性质等方面系统地介绍了近年来在二维相关荧光光谱技术方面的方法探索和应用进展。以不同的外扰方式,如浓度、激发波长、猝灭以及其他如pH等分类,举例阐述了二维荧光相关光谱的可操作性及其应用,并与普通一维荧光光谱比较,说明了二维荧光相关光谱技术的优势。     

广义二维相关光谱在红外和拉曼光谱研究中的应用

介绍广义二维相关分析方法 ,给出了二维相关光谱的广义数学公式及其推广过程。阐述了广义二维相关光谱的基本性质。给出了二维相关在傅立叶变换拉曼和近红外的应用实例 ,以证明广义二维相关光谱在结构分析以及相关性方面的独特效用。     

二维相关红外光谱分析技术在高分子表征中的应用

二维相关红外光谱作为一种先进的光谱分析方法,具有提高谱图分辨率、解析动态过程等优势,近来在高分子表征中引起了越来越多的关注.高分子体系涉及了丰富的相互作用和复杂的结构,分子光谱是常用的表征手段,而借助二维相关光谱分析技术,能够有效识别精细结构、判别动态变化机制,从而显著丰富和完善分析结果 .本文重点围绕二维相关红外光谱,简述了发展历史和基本原理,随后结合实际过程,介绍了相关实验和分析技巧,最后列举了其在高分子表征中的典型应用,展示了二维相关红外光谱分析的特点,具体涉及温度响应高分子的响应机制、可拉伸离子导体中复杂相互作用、小分子在聚合物基质中的扩散、天然高分子的结构表征等研究.希望通过本文的介绍,能够帮助读者更好地理解二维相关光谱,进一步拓展其在高分子领域中的应用.     

真伪大黄的二维相关红外光谱

采用红外光谱法并结合二维相关光谱(two-dimensional correlation spectroscopy)分析技术，对药用西宁大黄和伪品华北大黄进行了无损快速鉴别研究。西宁大黄和华北大黄在一维谱图上差别不显著，而在二维谱图上显示出较大的差别。在1200-1700cm-1波段范围内，西宁大黄在同步图上有两个较强的自动峰，分别在1460和1560cm^-1附近，而华北大黄只有一个较强的自动峰，在1460cm^-1附近；同样在1030-1170cm-1波段范围内西宁大黄有两个较强的自动峰，分别在1060和1080cm^-1附近，而伪品大黄也只有一个较强的自动峰，在1080cm^-1附近。两个波段的异步谱也显示出较大的差别。结果表明：二维相关谱可以提高谱图的分辨率，增加谱图的识别能力，可用于药材真伪品的鉴别。该法快速、准确，为客观评价中药材的来源提供了一种新的方法。     

广义二维相关光谱学进展

介绍了一种重要的广义二维相关光谱方法,对其基本原理、获取谱图的方法、数学计算过程、谱图的性质及其解释规则等作了详细的介绍,并介绍了其在化学、物理、生物、医药等领域中的应用。     

基于移动窗口-迭代遗传算法的近红外光谱波长选择方法

光谱样本数据常会受到环境噪声和其它组分的干扰，应作波长选择，以提高分析精度。近红外光谱谱区宽，搜索空间过大，难以直接采用遗传算法进行波长选择。为此本研究提出先用移动窗口偏最小二乘法（MWPLS）从宽谱区中初选出信息区间，再采用改进的迭代遗传算法（IGA）从中选出最优的信息子区间。MWPLS用移动窗口沿全谱区扫描，对信息区间的定位效果好，而IGA将顾及光谱数据的连续相关特性，运行多轮GA，并以上轮选择结果平滑处理后作为先验知识支持下轮的种群初始化。由此选出的连续相邻的波长点作为自变量，进行PLS建模，既可显著地简化模型，又保留一定的数据冗余，模型的稳健性好、分析精度高。将其用于小麦水分的近红外分析，效果良好，预测性能明显优于其它方法。     

红外光谱及二维相关光谱在讲解聚合物"玻璃化转变"概念的应用

玻璃化转变是聚合物的一种普遍现象,也是高分子物理教学过程中的一个重点内容.对玻璃化转变的本质进行深入透彻地讲解,有利于学生加深对高分子结构、高分子材料的性能和高分子链运动的统计学三个紧密相连部分的融会理解.针对目前教学过程中主要基于差示扫描量热法进行非晶态聚合物玻璃化转变温度概念讲解的不足,本论文交流了在教学过程中采用...     

β-环糊精变温红外光谱的二维相关分析

基于热分析和变温红外光谱，借助于二维相关分析法，揭示了β-CD在空气中的热变行为，22—150℃，脱出吸附水和结晶水；150—260℃，伯羟基被空气中的氧气氧化为醛；当温度高于20℃时，β-CD发生了强烈的氧化反应，糖环和大环均被破坏，最终生成C02和H2O。该法为环糊精热稳定性机理的研究提供了一个有价值的理论依据。     

二维红外相关光谱在双氰胺固化环氧树脂体系中的应用

利用原位红外加热炉模拟双氰胺固化环氧树脂体系的固化反应过程,实时测试并记录反应过程中官能团结构的变化;将一维红外光谱和二维红外光谱相结合进行分析,给出固化过程中各官能团的变化顺序和趋势。 在双氰胺固化环氧树脂体系中,双氰胺首先分解成氰基胺,然后再和环氧树脂发生开环加成反应,生成亚胺结构,通过重排生成酰胺结构。 双氰胺分解为氰基胺的反应是可逆反应。 将原位红外、一维红外与二维红外三者结合是阐明热固性树脂固化反应机理的非常有效的手段。     

基于移动窗口-迭代遗传算法的近红外光谱波长选择方法

光谱样本数据常会受到环境噪声和其它组分的干扰,应作波长选择,以提高分析精度.近红外光谱谱区宽,搜索空间过大,难以直接采用遗传算法进行波长选择.为此本研究提出先用移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)从宽谱区中初选出信息区间,再采用改进的迭代遗传算法(IGA)从中选出最优的信息子区间.MWPLS用移动窗口沿全谱区扫描,对信息区间的定位效果好,而IGA将顾及光谱数据的连续相关特性,运行多轮GA,并以上轮选择结果平滑处理后作为先验知识支持下轮的种群初始化.由此选出的连续相邻的波长点作为自变量,进行PLS建模,既可显著地简化模型,又保留一定的数据冗余,模型的稳健性好,分析精度高.将其用于小麦水分的近红外分析,效果良好,预测性能明显优于其它方法.     

二维相关红外光谱研究再生蚕丝蛋白膜的构象与温度之间的关系

通过二维相关红外光谱,研究了再生蚕丝蛋白膜的构象及其转变与温度之间的关系.实验结果表明,将样品从130℃升温到220℃、或在180℃的恒温过程中,丝素蛋白分子链的构象会发生变化,且不同构象对温度升高过程或180℃恒温过程响应的顺序是无规线团变化先于β-折叠、α-螺旋的形成.     

二维紫外相关光谱研究复方载药PMMA膜的释放过程

用紫外-可见光谱(UV-Vis spectroscopy)表征载有布洛芬(ibuprofen)和吡罗昔康(piroxicam)复方药物的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的释放过程, 观察两种药物在时间外扰下的释放情况. 随着时间的推移, 两种药物都保持了持久的释放. 同时, 通过二维紫外相关光谱(two-dimensional UV correlation spectroscopy)来进一步探究两种药物从PMMA膜内释放到缓冲溶液中的先后顺序, 推断出布洛芬与PMMA之间形成了一定的氢键相互作用, 导致释放速度变缓. 复方载药膜的红外光谱证明了这种相互作用的存在, 验证了二维紫外相关光谱在药物缓释领域的潜在应用价值.     

抗坏血酸升温氧化过程的二维相关红外光谱分析

采用傅里叶变换红外光谱法 (FTIR)和二维相关分析 (2DCorrelationAnalysis)技术研究了固态抗坏血酸在 2 0℃～ 1 60℃的升温氧化过程。结果表明 :抗坏血酸随着温度升高的红外光谱的特征峰在一维图上变化不明显。借助于二维相关分析 ,不仅提高了谱图的分辨率 ,将一维红外谱图上 1 674cm- 1 处的单峰分解为两个自相关峰 ,显示了抗坏血酸的互变异构体中酮式结构的CO基团和醇式结构的CC基团的振动 ;还揭示了分子内各官能团之间的相互作用 ,反映了在升温氧化过程中这些基团之间的协同关系和变化的先后顺序。抗坏血酸分子中CO、CC和COC基团发生了相互作用 ,其变化的顺序是CC先于COC发生偶极矩的变化 ,最后是CO发生变化 ,此现象与抗坏血酸的氧化反应机理相一致。总之 ,二维相关红外分析可以作为研究抗坏血酸升温氧化过程中结构动态变化的一种新方法 ,也为抗坏血酸在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。     

二维红外光谱研究聚碳酸酯薄膜中水的扩散

利用二维衰减全反射红外光谱方法,研究了水在聚碳酸酯(PC)薄膜中的扩散过程,发现水的羟基弯曲振动谱带中可以分辨出分别位于1672、1646和1621 cm-1的吸收峰,而羟基伸缩振动谱带中可以分辨出分别位于3560、3425和3255 cm-1的吸收峰,由此可知水分子在聚碳酸酯薄膜中存在3种状态,分别为与羰基形成强、中强氢键作用的水分子和进入PC微孔中的弱氢键作用的水分子。 经过二维相关分析得到水分子进入PC薄膜的顺序为首先形成中等强度的氢键,然后形成弱和强2种强度的氢键。     

运用二维相关红外光谱分析技术研究芦丁的热微扰过程

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和二维相关分析(2D correlation analysis)技术研究了固态芦丁20℃～160℃的升温过程。实验结果显示，芦丁红外光谱的特征峰在红外图上随着温度升高变化不明显，说明实验中芦丁分子没有发生氧化反应。借助于二维相关分析，提高了谱图的分辨率，将芦丁分子中不同苯环的骨架振动峰在二维同步图上显示并区分开来。同时还揭示了芦丁分子内各官能团之间的相互作用，反映了在热微扰过程中这些基因之间的协同关系和变化的先后顺序。分析结果表明；芦丁分子中两个苯环，杂环的C=O及=C-O-C基因发生了相互作用。其变化的顺序是和含氧杂环相连的苯环，C=O，=C-O-C和含氧杂环相并的苯环。此结论与芦丁的氧化反应机理相一致。总之，二维相关红外分析可以作为研究芦丁热微扰过程中结构动态变化的一种新方法，也为芦丁在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。     

二维红外相关光谱研究缠结对冷冻升华无规聚苯乙烯分子运动的影响

用冷冻升华法制备了浓度为1×10^－4 和2×10^－5 g/mL的单链无规聚苯乙烯(a-PS). 利用FTIR测试方法, 测定a-PS在等温处理时红外吸收峰的时间依赖性与温度依赖性, 研究样品中链缠结和链结构单元的堆积等因素对红外吸收峰的影响, 进而探讨链缠结对a-PS分子运动的影响. 同时, 也通过二维相关分析来研究a-PS等温实验过程中, 链缠结的变化情况以及官能团之间的变化顺序, 推断在a-PS等温时, 与链结构单元的堆积相联系的苯环振动首先发生, 其次才是与链缠结相关联的CH₂振动发生变化, 并由此确定缠结对冷冻升华a-PS分子运动的影响.     

二维相关红外光谱与奶粉的品质分析

采用红外光谱法(FT-IR)并结合二阶导数谱对几种奶粉产品进行了无损快速鉴别。结果表明：不同脂肪含量的奶粉其最主要的差别直观地表现在1747cm^-1对应的脂肪C=O吸收峰强度的不同;同理,不同糖含量的奶粉红外谱图上的主要差别就体现在糖的特征峰带(1150—900cm^-1)的强度上。最后,采用二维相关红外光谱法(2D-IR)对全脂奶粉和全脂甜奶粉进行了热扰动过程研究,发现由于糖类物质的加入,奶粉蛋白成分在常温下变得相对稳定。该法为研究奶粉的稳定性提供了一条新的途径。