地球化学样品中有机碳的光谱分析

有机碳已成为多目标地球化学调查、土地质量地球化学调查等项目研究的必测指标,对有机碳的准确定量是地球化学调查工作的重要内容,准确测定有机碳含量具有重要意义。然而传统的重量法、容量法流程长、速度慢,已经不能满足大批量及快速测定地球化学样品的要求。采用稀盐酸去除样品中的无机碳,应用高频红外碳硫分析仪对不同类型地球化学样品中有机碳的测定进行了研究,着重从称样量、酸的选择、最佳浓度及用量、助熔剂的选择和最佳加入量进行对比实验,优化出适合分析地球化学样品中有机碳含量的条件,并采用国家一级地球化学标准物质建立校准曲线,建立盐酸预处理-红外吸收光谱法测定地球化学样品中有机碳含量的分析方法。结果表明：陶瓷坩埚经1 200 ℃灼烧处理可以有效降低碳空白,减小对分析结果的影响;选择50.0～70.0 mg称样量,测试准确度高且样品熔融时不易喷溅;0.40～0.60 mL稀盐酸（1+7）除尽样品中的无机碳同时减少有机碳流失损失;0.40～0.50 g纯铁屑和1.50～1.70 g钨粒作为助熔剂,助熔效果稳定;采用国家一级地球化学标准物质建立校准曲线,校准曲线线性良好（R2=0.998 5）。该方法的检出限为69 μg·g-1,测定结果的相对标准偏差（RSD,n=12）均小于8%。经63个不同类型国家一级地球化学标准物质（土壤、岩石、水系沉积物）验证,测定结果与标准值相符。本方法操作简便,检出限低,灵敏度高,结果准确可靠,适用于地球化学样品中有机碳含量的测定。     

作物生长的土壤中氧气浓度场的稳态数值模拟

建立了一个描述土壤中热、湿、气耦合迁移的数学模型,对有冬小麦生长的圆柱形土壤床中的氧气浓度场进行 了数值模拟。结果表明,土壤床中的氧气浓度场与冬小麦的生长发育阶段、上壤的孔隙率以及土壤床的高度等因素密切相 关。     

两亲性壳聚糖基聚合物碳点的合成及其在载药方面的应用

通过水热法合成了系列具有高荧光量子产率（42.9%）辛基化壳聚糖基两亲性聚合物碳点荧光材料。利用红外光谱、紫外吸收光谱、光电子能谱、透射电镜、X射线衍射及荧光光谱对聚合物碳点进行了表征。以阿霉素为模型药物,研究了聚合物碳点对阿霉素的载药性能。当辛基取代度为76.42%时,其最大载药量和包封率分别为49.6%与47.4%。在磷酸盐缓冲液中,载药纳米胶束呈前期快速释放,后期缓慢释放的双相特征。将载药纳米胶束与鼻咽癌细胞作用,发现其存活率随着载药纳米胶束加入量的增加而降低,说明该纳米胶束对鼻咽癌细胞有一定的抑制作用。总之,该聚合物碳点材料在药物载体与荧光示踪方面有潜在的应用价值。     

基于碳量子点的Cu2+检测的创新实验设计

以谷氨酸为碳源,采用一步水热法制备碳量子点并将其制成检测试纸.通过检测试纸与溶液中金属铜离子的荧光增强作用,从而快速定性地检测出Cu2+的浓度,该检测试纸具有良好的抗干扰性和选择性.该实验从材料合成到应用的完整流程,有利于材料专业相关学生对于材料合成方法、相关表征手段的认识,有利于激发学生在实验教学活动中的学习热情,掌...     

窗口可变滑动相关分析方法在激光诱导击穿光谱谱线自动识别中的应用

激光诱导击穿光谱(LIBS)谱线具有很窄的展宽,且光谱仪因外界温度条件的变化存在波长漂移,光谱数据为离散数字信号,受噪声、谱线重叠及连续背景的影响,信号存在失真和变形。而目前光谱仪自带谱线识别分析软件主要以"就近原则"为主,错误率较高,必须依赖于人眼的观察对比。针对这个问题,在研究LIBS光谱特性的基础上,提出了一种窗口可变滑动相关分析方法(CAASW),用于激光诱导击穿光谱谱线自动识别。以土壤标准物质为样品,对该方法进行了实验分析和评价,与光谱仪自带分析识别软件相比,CAASW明显提高了识别准确率和识别速度,最终实现了谱线的自动识别。     

基于高光谱技术的土壤水分无损检测

利用高光谱成像仪(光谱范围400～1 000 nm)对土壤含水率进行了无损检测。比较了208个土样不同天数下土壤含水率与光谱变化、不同质量含水量光谱的差异;对比分析了不同光谱预处理方法、不同方法提取特征波长、采用多元线性回归(multiple linear regression,MLR)、主成分回归(principal component regression,PCR)与偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)建模,优选出最佳模型。结果表明：光谱曲线的反射率随着土壤含水率的增加而减小。当超过田间持水率时,光谱曲线的反射率会随着土壤含水率的增加而增大。对比分析了不同预处理方法,近红外波段优选出单位向量归一化预处理方法。采用无信息变量消除法(UVE)、竞争自适应加权采样(CARS)、β系数法、连续投影算法(SPA)方法提取特征波长为49,30,5和7。为了减少数据冗余,对UVE与CARS提取的特征波长进一步采用SPA方法进行特征提取,UVE+SPA,CARS+SPA提取特征波长数分别为5和8个。在此基础上,利用MLR,PCR和PLSR方法对400～1 000 nm范围的特征波长建立模型,对比分析不同建模效果,优选出β系数提取的特征波长的MLR模型。最优的特征波长为411,440,622,713和790 nm,最优模型的预测相关系数R_p=0.979,预测均方根误差RMSEP为0.763。因此,今后可采用不同波段对土壤含水率进行定量分析。     

激光烧蚀脉冲放电激发的土壤等离子体电子数密度和温度的研究

以激光烧蚀快脉冲放电激发土壤为例,研究了激光烧蚀快脉冲放电等离子体技术产生的土壤等离子体的电子数密度和温度。根据实验测得的Si原子和离子谱线的强度和萨哈玻尔兹曼方程,计算了等离子体的电子温度,并从分析Si I 250.69nm谱线的斯塔克展宽中导出了等离子体的电子数密度。与使用同样激光能量激发的激光等离子体相比,激光烧蚀快脉冲放电激发等离子体的电子数密度和温度都明显增加,与观察到的光谱信号强度是一致的。     

水分子辅助的一碳单元转移机理的密度泛函研究

为验证甘氨酰胺转甲酰基酶 (Glycinamideribonucleotidetransformylase ,GARTfase)催化的一碳单元转移反应是嘌呤“从头合成”过程中一个关键步骤的实验推测 ,用B3LYP方法 ,在 6 31G 基组水平上研究了GARTfase催化反应中水分子辅助的一碳单元转移机理 .该反应一共有两条可能的反应通道 :协同的 (patha)和分步的(pathb) ,计算表明 ,后者具有较低势垒 ,更占优势 .计算结果较好地证实了实验假设 ,并进一步表明 :水分子的参与能够缓解体系的张力 ,更有利于一碳单元转移反应的进行 .     

不稳定分布的碳烟消光表征方法及规律分析

碳烟的消光表征方法有很多种,但对于评价不稳定分布的碳烟体系,需要花费较大的代价。基于RDG-FA理论提出了一种相对简便易行的适用于不稳定分布碳烟的消光表征方法,即以碳烟的质量浓度权重的平均质量消光系数来评价碳烟的消光特性。根据理论推导,碳烟的消光系数为平均质量消光系数和总质量浓度之积,而平均质量消光系数表达式中的各项均可通过理论分析、计算和实验方法得到。另外,对平均质量消光系数随碳烟粒径和聚合粒子尺寸的变化规律进行了理论分析,预测随着碳烟粒径和聚合粒子尺寸减小,碳烟的平均质量消光系数先快速减小,然后进入缓变区,慢慢减小。