^(13)C NMR、FT-IR、Raman和建模技术对烟煤和无烟煤分子结构的应用研究

【目的】探究高精度煤的结构演化及其机理的定量表征。【方法】通过显微组分鉴定、镜质体反射率、工业品质、元素分析和光谱分析,确定了烟煤(FS1)和无烟煤(ZY1)碳骨架结构、官能团的赋存状态等信息,并通过计算机辅助分子设计建立2个分子结构模型。【结果】结果表明,随着煤化作用的进行,烟煤到无烟煤过程中,亚甲基的损失速率比甲基的损失速率快,芳香性增强,芳香环的脂肪族链变短且支化度较高,含氧官能团逐渐减少,煤结晶程度增强,煤的化学结构趋于成熟稳定,且煤中的脂肪碳减少,芳香碳增加,甲基碳和亚甲基碳含量减少。经过多次尝试确定了芳香炭、脂肪族侧链和氧官能团之间的键合模式,获得最终的分子结构模型:C_(175)H_(162)O_(13)N_(2)(FS1)、C_(190)H_(159)O_(5)N_(3)(ZY1).该模型较好地反映煤的真实结构,模拟的^(13)C NMR光谱与实验光谱具有良好的一致性。上述研究为不同变质程度煤的分子结构演化提供了理论参考,为建立高可信度的分子结构表征提供了方法。

Py-GCMS结合FT-IR快速测定聚烯烃中马来酸酐接枝率

以十二烯基丁二酸酐(DDSA)作为马来酸酐(MA)在聚烯烃中标准物质,通过密炼将DDSA与聚烯烃混合均匀,控制平板硫化机温度和热压时间,可以获得一系列不同DDSA含量的聚烯烃薄膜。采用热裂解-气相色谱与质谱联用仪(Py-GCMS)快速定量出薄膜样品中DDSA的含量,从而可换算得到相对应MA的含量。结合红外光谱(FT-IR)法可得到薄膜样品吸光度的比值A1791/A1167,并以MA含量对A1791/A1167进行标准曲线直线拟合,直线方程截距绝对值即为聚丙烯样品MA接枝率。研究结果表明:经Py-GCMS、FT-IR测试及曲线拟合,得到样品PP-1#、PP-2#的接枝率分别为0.099%和0.254%。曲线拟合方法与滴定法测试结果相比较,PP-1#、PP-2#相对偏差分别为4.04%和2.36%,结果接近一致。该方法用于测试聚乙烯、乙烯-辛烯聚合物的MA接枝率,与滴定法结果相比较,相对偏差都小于10%,曲线拟合方法准确性好。重复性试验表明,相对标准偏差均小于5%,曲线拟合方法具有较好的重复性。该曲线拟合方法可进一步用于其他聚烯烃类样品MA接枝率的测定。

响应曲面法优化梅花鹿茸多糖提取工艺

以梅花鹿茸多糖为研究对象,首次采用超声波提取法、热水浸提法、水提醇沉法相结合的方式优化提取工艺。单因素实验基础上,利用BBD实验设计原理进行四因素三水平的响应面实验。苯酚硫酸法测定多糖含量,紫外光谱和FT-IR光谱分析检测纯度。结果表明:最佳提取工艺条件下,超声液料比34∶1、超声时间43 min、浸提温度54℃、浸提时间2 h,多糖提取率达2.02%,多糖含量70.05%,不含核酸和蛋白质等成分并具有典型多糖结构,表明优化的梅花鹿茸多糖提取工艺切实可行,优化结果优于先前工艺。

木材炭化机理的FT-IR光谱分析研究

结合炭化物的性质,采用傅立叶变换红外光谱,对木材炭化过程中碳网构造、表面官能团变化情况进行分析,揭示了其演变规律.结果表明:FT-IR光谱中1600cm-1附近芳环振动吸收强度的变化和波数的位移、3100～3200cm-1间v(Ar-H)及900～650 cm-1间v(Ar-H)的吸收强度的变化,与炭化过程中碳网构造的变化是相对应的.随炭化温度升高,炭化物聚合度升高,表面官能团也发生了明显变化.600～700℃间,炭化物中发生了大量-OH的脱水反应,碳网构造开始迅速发达.700℃之后,碳网的平面有序化并进一步生长.慢速升温有利于形成结构更规整的平面碳网,炭化物的表面官能团更少.

东胜长焰煤热解含氧官能团结构演化的^(13)C-NMR和FT-IR分析

以东胜煤田色拉一号井田2号煤层长焰煤为研究对象,利用浮沉离心法富集其镜质组。基于工业分析、元素分析、13C-NMR、FT-IR、谱图分峰拟合技术和化学分析测试,求取镜煤及一系列热解煤含氧官能团结构与含量参数,从不同角度研究了含氧官能团的分布规律与演化特点。镜煤中羧基、羰基含量分别为8.91~10.90 mol/kg、1.61~1.79 mol/kg,随热解温度升高羧基显著减少。热解作用促使以端基形式连接在脂肪链或脂肪环结构氧上的甲基和亚甲基首先脱去,且在温度高于350℃后基本稳定。氧在热解过程赋存状态的变化是芳香体系与脂肪体系相互竞争的结果,510℃热解煤中芳香类氧和脂肪类氧的含量分别为7.49、3.45 mol/kg。羟基的演化过程与热解过程中氧的赋存状态密切相关。随着热解过程的进行,在热解温度低于440℃时,各种羟基含量均减少,热解过程对于大分子网络的破坏干扰了各种氢键作用,而羟基π作用则暂时增强,至510℃时各种氢键含量均降为最低。东胜长焰煤中含氧官能团化学活性顺序为:[COOH]>[R-O]>[Ar-O-Ar,Ar-O-C,C-O-C]>[C=O]。镜煤非活性醚键含量为0.68 mol/kg,活性醚键为0.48 mol/kg,主要为非活性醚键。

FT-IR法研究聚氨酯的固化行为

用 FT- IR研究了 TDI- PPG- MOCA体系的固化动力学 ,得到了不同温度下固化反应速度、反应程度与固化时间的关系及反应的活化能。讨论了固化剂用量、温度对固化动力学参数、交联反应的影响。结果表明 ,固化剂的用量、温度对固化动力学参数、交联反应有较大影响 。

不同类型的CO_3^(2-)替换羟基磷灰石固溶体晶体化学FT-IR研究

利用FT-IR结合XRD对不同类型的CO32-替换磷灰石固溶体进行了晶体化学研究,结果表明:B型替换碳羟磷灰石(CHAP)的替换方式是犤CO3·OH犦四面体替换犤PO4犦四面体;A型替换CHAP的替换方式是犤CO3犦三角形配位体替换通道位置的OH-;AB混合型替换CHAP的FT-IR谱中非对称伸缩振动ν3分裂为ν3-1、ν3F、ν3-4,高斯函数法拟合表明ν3F峰是A型替换的ν3-2与B型替换的ν3-3的叠合。当WCO2-33.34%时,随CO32-含量增加,A型替换量增大,替换指数(SI)增大,且当WCO2-3=3.34%时,SI达最大值,当3.34%<WCO2-37.52%时,随CO32-含量增加,SI减小,B型替换量增大,且当WCO2-3=7.52%时总固溶量饱和。

纸浆ECF和TCF漂白过程中纤维形态变化和FT-IR分析

通过SEM观察发现,未漂竹浆抄成的纸张,暴露于表面的长纤维较少,纤维形状扁平,纤维之间空隙很少。经氧脱木素后,纸张表面细小纤维减少,纤维间空隙较多,而经二氧化氯漂白后,纸张表面保留了一部分形态扁平的纤维,纤维间空隙相对较少;未漂浆纤维较粗,纤维表面光滑,结构密实,而经氧脱木素后,纤维变细,纤维表面轻微帚化,结构较疏松。浆料经CEH漂白后纤维受到较大程度的破坏,而经OQP和DQP漂白后,纤维也受到一定程度的破坏,但相对较小,两者相比较,DQP漂白浆的纤维完整性保持较好。FT-IR分析表明,随着漂白的进行,木素结构中苯环的特征峰逐渐减弱以至消失,羰基等发色基团也逐步减少,纸浆白度提高。

竹材酚醇液化及其甲醛树脂的FT-IR分析

采用傅立叶红外光谱法分析了竹刨花在苯酚与聚乙二醇-400溶剂作用下酸催化液化产物的化学结构,以及液化物甲醛树脂的结构特征。分析表明:在液化过程中木质素、纤维素和半纤维素都发生了不同程度的降解,产生了很多的小分子物质;并且同时加入两种液化试剂,可以使竹刨花发生两种不同的液化反应。

基于TG/FT-IR,Py-GC/MS的聚乳酸塑料热降解研究

采用TG/FT-IR、Py-GC/MS联用技术研究了可降解塑料聚乳酸的气体释放过程及其热解产物。研究表明,聚乳酸在320～370℃区间发生剧烈热解反应,DTG曲线在359℃时出现最大值。热解气体的逸出情况由FT-IR进行实时检测,并且定性分析了CH4,CO2,CO和有机物等产物的析出情况。通过比较TG/DTG曲线和FT-IR数据,发现DTG和FT-IR分析结果较为一致。Py-GC/MS联用技术用来分析聚乳酸热解产物,结果表明醛、酮、酯及低聚物是主要降解产物。Py-GC/MS方法快速、简便、准确,不失为聚合物热解研究的良好方法。

FT-IR法定性鉴别熊胆粉等常见动物胆类药材

目的:建立熊胆粉与猪胆、牛胆、羊胆的快速定性鉴别方法。方法:采用FT-IR法测定熊胆粉、牛胆、猪胆和羊胆IR光谱,分析常见动物胆类药材的IR鉴别特征。结果:熊胆粉IR光谱特征为:1655cm-1和1545cm-1有酰胺基(-CO-NH-)双峰,1216cm-1和1048cm-1为-SO3H双强峰,且T1216cm-1/2930cm-1约为1.0;牛胆、猪胆和羊胆等动物胆类药材IR光谱不具备或同时具备以上3个特征。结论:FT-IR法定性鉴别熊胆粉与牛胆、猪胆和羊胆等其他动物胆类药材具有操作简单、分析时间短和鉴别特征明显等优点。

ATR/FT-IR监测山梨醇发酵中山梨醇和山梨糖浓度变化

采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ＡＴＲ／ＦＴ－ＩＲ）技术研究了山梨醇生产山梨糖的发酵过程。确定了基质山梨醇和产物山梨糖的特征吸收峰，其特征峰的吸光度在发酵过程中的变化直接反映了山梨醇和山梨糖浓度的变化规律。建立了特征峰吸光度与浓度的相应关系，可用于同时监测发酵过程中山梨醇和山梨糖浓度的变化，测定结果满意。

牛血清白蛋白-羟基磷灰石难溶性复合物的FT-IR光谱研究

利用富立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）法对牛血清白蛋白（ＢＳＡ）羟基磷灰石［Ｃａ１０（ＯＨ）２（ＰＯ４）６］难溶性复合物的组成及ＢＳＡ与羟基磷灰石的作用方式进行了研究。结果表明，复合物中ＢＳＡ与羟基磷灰石之间存在着强烈的相互作用，这种相互作用使水溶性的ＢＳＡ进入固体羟基磷灰石的结构形成难溶性ＢＳＡ羟基磷灰石复合物。复合物具有非化学计量的性质，体现了生物矿化的特征。正是这种蛋白质与羟基磷灰石间的复杂相互作用，形成高级自组装结构，使矿化产物具有高强度和韧性。

FT-IR、XPS和DFT研究水杨酸钠在针铁矿或赤铁矿上的吸附机理（英文）

采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)以及基于周期平面波的密度泛函理论(DFT)分别研究了水杨酸钠在针铁矿或赤铁矿表面上的吸附结构,并将计算得到的光电子能谱移动(CLS)和电荷转移与实验得到的XPS结果进行对比。FT-IR结果表明,水杨酸钠可能以双齿双核(V)和双齿单核(IV)的形式分别吸附于针铁矿或赤铁矿表面。由DFT计算结果可知,水杨酸钠在针铁矿(101)晶面上形成双齿双核化合物(V)的吸附能为-5.46 e V。而水杨酸钠在针铁矿(101)晶面上形成双齿单核化合物(IV)的吸附能为3.80 e V,因此水杨酸钠在针铁矿上基本不以双齿单核化合物(IV)构型存在。水杨酸钠在赤铁矿(001)晶面上形成双齿单核化合物(IV)时吸附能为-4.07 e V,说明水杨酸钠在赤铁矿(001)晶面上形成了双齿单核化合物(IV)。另外,理论计算的针铁矿(101)晶面上吸附位点铁原子的Fe 2p的CLS值(-0.68 e V)与实验观察到的Fe 2p的CLS值(-0.5 e V)吻合。理论计算的赤铁矿(001)晶面上吸附位点铁原子的Fe 2p的CLS值(-0.80 e V)与实验观察到的Fe 2p的CLS值(-0.8 e V)吻合。因此,水杨酸钠吸附在针铁矿表面时能够通过羧酸基团上一个氧原子和酚羟基上的氧原子与针铁矿(101)表面上的两个铁原子形成双齿双核(V)结构,而在赤铁矿(001)表面上,水杨酸钠中羧酸基团上一个氧原子和酚羟基上的氧原子与赤铁矿(001)表面上的一个铁原子形成了双齿单核(IV)结构。

重水环境下的氧化大豆蛋白傅里叶变换红外(FT-IR)分析

应用傅里叶变换红外研究了不同亚油酸浓度下脂肪氧合酶催化诱导产生的大豆蛋白聚集体的结构变化。结果表明,由LOX催化LA氧化诱导的大豆蛋白质聚集,反映在红外光谱中,具有两个较为明显的特征,一是1 610 cm-1（RSP4和RSP5）或1 615 cm-1（RSP2和RSP3）附近谱峰分量的出现,二是酰胺I′各谱峰分量向低波数方向位移。此结论是在对反应体系中LA浓度在3.14×10-3~7.51×10-3mol/L范围之间的反应样品研究后得出的,说明反应体系中LA浓度不同,蛋白质分子间相互作用的强度不同;由于分子间β-折叠的形成与蛋白质分子间较强的相互作用有关,这些特征谱峰的出现反映了因氧化性修饰而发生聚集的蛋白质分子之间氢键作用的加强。

高等规度聚丙烯腈预氧化环化FT-IR的研究

制备了不同三单元等规含量的聚丙烯腈(PAN),在空气气氛下模拟了预氧化过程,考察了温度、时间等条件对PAN环化反应的影响。用傅立叶红外光谱仪测定了预氧化物FT-IR谱图,并进行了分峰计算,求得了2240cm-1峰的面积和腈基的环化度。结果表明,随着预氧化环化温度或时间的增加,PAN中CN基团反应度逐渐增加,如在预氧化10min和反应温度从250℃升至300℃的条件下,三单元等规度分别为0.64和0.27的PAN中CN的反应度分别从0.55增加到0.89和从0.03增加到0.86。在相同的预氧化温度或时间的条件下,高等规度PAN分子中CN的反应度总是比低等规PAN的高,在270℃预氧化15min时,最大差值达0.39,这种差别随温度的增加逐渐减小。

钛硅分子筛晶化过程XRD和FT-IR的研究

通过XRD和FT-IR等分析手段跟踪钛硅分子筛晶化生成分子筛的过程,并探讨了钛硅分子筛晶化生成分子筛的晶化机理。结果表明:在晶化初期,硅钛胶聚合体中硅钛相互作用逐渐形成微小晶核,这种微小晶核具有复杂结构,随晶化过程缓慢长大形成分子筛;与以酸性中心为催化活性中心的常规分子筛不同,钛硅分子筛的苯酚羟基化反应活性不与结晶度成正比,而与分子筛中的氧化活性中心有关;晶化过程不仅生成分子筛,还具有清理分子筛孔道的作用。

油茶壳热解的TG-FT-IR分析及动力学研究

采用热重红外联用(TG-FT-IR)技术考察了油茶壳的热解规律,并选择2种无机制函数积分法Kissinger-AkahiraSunose(KAS)法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法探讨油茶壳热解动力学。结果表明:油茶壳的热解过程可分为4个阶段:脱水、半纤维素热解、纤维素热解和木质素的二次热解。热解挥发分主要有H2O、CO2、CO和CH4,以及一些醛类、酸类、酮类有机物,且热解温度不同各组分的含量不同。KAS法和FWO法计算出的油茶壳热解活化能基本一致,均随着转化率的增大而增加。

黑芝麻色素的光谱吸收特点及其FT-IR分析

黑芝麻色素属于天然黑色素系列,其组成与结构不同于动物来源色素,其结构至今尚不明确。通过采用碱性体系提取和多步纯化获得黑芝麻素检测样品,对其紫外可见吸收进行测定,发现了275 cm-1- 280 cm-1处黑色素特有的吸收平台,通过对其FT—IR图谱分析,推测其结构中不含噻嗪环,黑芝麻色素是属于吲哚类色素,含有羧基和酚羟基。

环氧树脂/含磷的芳胺固化剂体系固化反应的FT-IR研究

采用ＦＴ－ＩＲ方法系统研究了双酚Ａ型环氧树脂／含磷的芳胺固化剂（Ｅ５１／ＤＤＭＰ）体系的固化反应。结果表明，体系固化反应初期对环氧基含量是一级反应，反应后期环氧基的转化率很高时，固化反应速度常数决定于环氧基和氨基的扩散系数，为扩散控制反应。由反应初期环氧基浓度与固化时间的线性关系获得了Ｅ５１／ＤＤＭＰ体系固化反应速率常数（ｋ）。ｋ与固化反应温度Ｔ的关系符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式，并得到了固化体系反应活化能Ｅａ，其值为６８．６ｋＪ／ｍｏｌ。