黄铁矿氧化的原位衰减全反射红外光谱表征

黄铁矿是自然界普遍存在的一种矿物,容易发生氧化反应,是酸性矿山废水(AMD)的主要来源。研究黄铁矿氧化有助于揭示其产生污染的机制。通过黄铁矿氧化生成硫酸,硫酸再与黄铁矿中所含碳酸盐(钙)反应生成二氧化碳这一设计实验,实现了黄铁矿在大气环境和水环境中氧化的原位衰减全反射红外光谱表征。通过对反应生成的CO2进行原位表征,发现黄铁矿在空气和水中均存在明显的氧化作用,二者的氧化速率随时间而下降,差别在于,黄铁矿在水环境中的氧化速率下降较之在大气中显著,表明黄铁矿在水中的氧化较之在大气中要慢。在衰减全反射测量中,2 350 cm-1处表征CO2的双吸收峰的选择性好,并可实现原位分析。

农药残留动态的原位衰减全反射红外光谱表征

原位衰减全反射红外光谱用于农药残留动态研究。通过对果蔬(西红柿)表面敌敌畏和乙酰甲胺磷两种农药的原位表征,发现敌敌畏具有显著的挥发性,喷淋20min后降解达80%,同时,表征CO的1 734cm-1吸收峰在20min转为负峰,结合3 073cm-1吸收峰显著减弱,1 277cm-1吸收峰在减弱的同时发生了显著的红移(30cm-1),表明敌敌畏可能存在一定程度的水解;而喷淋乙酰甲胺磷后120min无明显变化,表明乙酰甲胺磷相对稳定。

运用原位衰减全反射红外光谱法研究铬磁铁矿对磷酸根的吸附作用

采用原位衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)探讨pH值和磷酸根浓度对磷酸根在磁铁矿表面吸附形态的影响。结果表明:随着pH值降低,磷酸根浓度增大,磷酸根在磁铁矿表面的吸附量随之增加,形成内层吸附。发现有3种吸附模型:(1)在低pH值时,主要形成对称性为C1的吸附形态,可能主要是单质子化双齿双核络合形态;(2)在高pH值条件下发现有2种形态,高磷酸根浓度条件下,形成1种对称性为C3ν吸附形态,主要是单齿单核络合形态,在低浓度条件下,发现1种C2ν对称性吸附形态,可能是去质子化双齿双核络合形态,与单齿单核络合形态的物种在低浓度条件下共同存在。

原位衰减全反射表面增强红外光谱示踪单原子催化二氧化碳电还原反应中间体的研究进展

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原子催化CO_(2)RR的动态演变过程提供了有利方法.本文总结了原位红外光谱在电催化CO_(2)RR研究中的应用:首先,简要介绍了电化学衰减全反射表面增强红外光谱的表面增强机制;详细探讨了原位衰减全反射表面增强红外光谱技术在研究原子级金属催化剂催化CO_(2)/CORR反应动态演变过程的关键作用;简述了原位红外谱图确定界面水的相关信息以及电极局部pH值的定量方法.原位电化学红外光谱技术加深了对CO_(2)RR反应机制的理解,揭示了催化剂结构、电解质种类、分子吸附方式等对反应活性和选择性的调控规律.尽管研究已取得较大进展,但由于电催化CO_(2)RR的复杂性,学者对该反应的认知仍不够全面和深入,面临的机遇和挑战如下:(1)精准辨识CO_(2)RR关键中间体/生成物.特别是当中间体/生成物的特征峰与其他峰重叠时,精准识别相关特征峰将极具挑战.一方面,需进一步提高原位光谱技术分辨率;另一方面,近年来深度学习算法在光谱分析领域的应用为中间体/生成物混合特征峰的精准识别提供了有效方案,此类算法能建立变量之间的关系,实现光谱中特征信息的智能、精准提取;(2)深入解析CO_(2)RR机理和复杂的反应路径.目前,研究者尚难以通过直接实验手段明确CO_(2)RR路径.原位电化学红外光谱技术结合密度泛函理论(DFT)是明确CO_(2)RR中间体和反应途径的可行方案,能够进一步指导反应条件优化和催化剂结构设计;(3)建立工况下的原位CO_(2)RR机理研究方案.膜电极组件(MEA)电解槽通过使用膜直接连接阴极气体扩散电极和阳极,有效解决了H型反应器的局限性,具有工业应用前景.然而,基于MEA的工况条件CO_(2)RR机制研究鲜有报道.因此,需要开发工况条件下的原位电化学光谱技术,以探究三相界面分子尺度关键中间体/生成物动态演变,并建立工况条件的CO_(2)RR催化构效关系,这将有助于提高工况下的选择性、转化效率,以及实现更高价值的多碳产品的规模生产,并进一步指导高效反应器设计.综上,本文详细综述了原位红外光谱在电化学CO_(2)RR研究中的应用,并对电催化CO_(2)RR目前遇到的问题提出了解决方案,希望对广大科研工作者利用原位红外光谱进一步深入研究电催化CO_(2)RR提供参考和借鉴.

应用衰减全反射红外光谱无损鉴别中国传统手工纸的方法研究

纤维种类鉴别是古代纸张保护的重要基础工作。探究中国传统手工纸的无损纤维鉴别的方法对中国古籍、档案及纸质文物的研究和保护具有重要意义。该研究应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATRFTIR)对已知纤维成分的17类64种中国传统手工纸标准样品进行了无损分析,参考纤维素和木质素的红外峰位及部分纸样的X射线衍射(XRD)分析结果确认纸样中的所有红外谱峰归属;并采用分波段比较分析的方法对相似度极高的谱图进行比对分析,分别总结各类纸张在4000~1800、1800~1500、1500~1200和1200~600cm^(-1)四个波段的谱图特征;同时对4cm^(-1)精度的谱图进行二阶导数处理,分别总结各类纸张在1500~1200和1200~900cm^(-1)两个波段的二阶导数谱图特征;最后通过红外结晶指数及其他峰高和峰面积比值计算结果实现对纸类更细致的区分。应用上述方法对16个盲测样品进行了有效性测试,红外分析结果与显微纤维鉴别结果一致,初步证明了该方法在中国传统手工纸无损纤维鉴别上的可行性和有效性。实验结果表明,应用ATR-FTIR无损分析法可对麻、桑构皮、檀皮、瑞香皮和竹几大类原料的传统手工纸纤维类型作出快速而准确的鉴别,对于混料的宣纸也同样适用;但对于显微分析也难以鉴别的亲缘关系较近的植物原料如桑、构皮之间的精细鉴别仍有一定局限性。

傅里叶变换衰减全反射红外光谱检测血液样本在疾病筛查及诊断的应用进展

傅里叶变换衰减全反射红外(attenuated total reflection Fourier transform infrared,ATR-FTIR)光谱技术以其快速、准确、无创的特点,在生物医学领域尤其是临床血液学检验中显示出巨大潜力。该技术记录样本中分子的振动光谱,提供生物样品内核酸、蛋白质和脂质的化学结构信息,可用于疾病筛查和诊断。ATR-FTIR光谱技术在地中海贫血、艾滋病毒感染、乳腺癌、卵巢癌和脑瘤等疾病中的研究现状和发展情况,提示该技术结合化学计量学方法可实现疾病的快速筛查、诊断与鉴别诊断。ATR-FTIR光谱技术与偏最小二乘法回归模型相结合,以定量法分析人外周血样品中平均红细胞血红蛋白含量、平均红细胞体积和血红蛋白等地中海贫血筛查指标,筛查地中海贫血的灵敏度、特异度分别达到100.0%和95.3%。采用ATR-FTIR光谱技术,基于遗传算法的线性判别分析法,分析血液样本红外图谱中1653 cm-1(酰胺Ⅰ带)、1558 cm-1(酰胺Ⅱ带)、1506 cm-1(环基)和901 cm-1(磷酸二酯伸缩带)处的特征峰,对人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染孕妇血液样本的辨别准确率为89%,灵敏度、特异度分别为83%、92%。采用主成分回归(principal component regression)法对乳腺患者血液ATRFTIR光谱进行识别,其灵敏度与特异度高达92.3%与87.1%此外,ATR-FTIR光谱技术还可应用于生物医学领域的其他方面,如细胞和组织学样本的检测、疾病严重程度的分类等。ATR-FTIR光谱技术展现出广阔的应用前景,但仍面临环境干扰、样本污染等挑战。未来,随着ATR-FTIR光谱技术的优化、发展,其有望在更多疾病的临床血液学检验中发挥重要作用。

衰减全反射—显微傅立叶变换红外光谱原位分析煤有机显微组分

不同显微组分的傅立叶变换红外光谱谱带位置的定性分析和谱带强度的定量分析,可揭示其化学组成、结构特点和生烃能力。利用衰减全反射—显微傅立叶变换红外光谱分析技术,对我国华北石炭系3个不同成熟度煤的有机显微组分进行原位分析,避免了传统手段采用单组分分离富集过程中物理分选和化学试剂对显微组分造成的影响。煤有机显微组分红外光谱原位分析结果表明:由壳质组、镜质组到惰质组,其脂肪烃含量和含氧基团呈减少趋势,芳香烃含量和芳构化程度呈增加趋势,反映生油潜力逐渐减小。壳质组脂族结构以长链脂肪烃为主,有利于生油;镜质组和惰质组以短链为主,有利于生气。壳质组中孢子体的芳香烃含量相对较高,生烃潜力较差,树皮体、角质体和树脂体的生烃潜力较好。同一种有机显微组分随演化程度的增高,脂肪族含量降低,芳香烃含量升高。

衰减全反射红外光谱法鉴定药品包装材料材质

利用衰减全反射-红外光谱法对药用高密度聚乙烯瓶、药用聚丙烯瓶、药用聚酯瓶、聚氯乙烯固体药用硬片、注射用丁基橡胶塞5种常见的药品包装材料进行鉴定。对所得图谱中的主要特征峰进行归属,其中高密度聚乙烯瓶主要有2 916、2 848、1 472、1 462、730、719 cm^(-1)6个特征吸收峰;药用聚丙烯瓶主要有2 950、2 917、2 867、2 837、1 456、1 376、1 359、1 167、997、973、899、841、808 cm^(-1)13个特征吸收峰;药用聚酯瓶主要有1 715、1 409、1 243、1 097、1 017、872、793、723 cm^(-1)8个特征吸收峰;聚氯乙烯固体药用硬片主要有2 962、2 918、2 851、1 733、1 426、1 328、1 253、1 195、1 109、965、832、697 cm^(-1)12个特征吸收峰;注射用丁基橡胶塞有2 950、2 895、1 469、1 389、1 365、1 228、1 086、800 cm^(-1)8个特征吸收峰,从而得到相对应的特征红外图谱。建立了实验室内部的药品包装材料光谱数据库,便于对不能提供其产品红外对照图谱的药品包装材料进行鉴别。

傅里叶变换衰减全反射红外光谱法的应用与进展

随着傅里叶变换红外光谱仪的应用及化学计量学的发展 ,傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR FTIR)成为用传统透过法制样效果不理想 (或制样复杂 )的样品及表层结构分析的有利工具和手段。ATR FTIR技术已应用到纺织、质检、公安等各个领域。目前 ,人们正在针对ATR FTIR的特性 ,开展应用研究。为此 ,文章主要介绍了国内外应用ATR FTIR技术进行深度剖析的研究 ,对材料表面的定性分析 ,组分的定量分析 ,光学纤维与ATR附件的联用技术 ,以及在其他领域 (如运用ATR FTIR技术考察中空纤维的结构及取向变化 ,研究皮肤促进剂的作用机理 )

衰减全反射红外光谱法快速检测沥青性质的研究

沥青质量的优劣直接影响路用性能和公路寿命。其中蜡含量、软化点和针入度是沥青三大重要指标,其分析过程繁冗耗时。提出了一种快速准确的沥青性质检测方法。实验共收集了220个已依照标准方法JTJ052-2000获得蜡含量、软化点和针入度标准值的沥青样品,采用偏最小二乘法(PLS)建立其红外光谱定量模型,交互验证标准偏差(SECV)分别为0.13,0.88,3.18,预测标准偏差(SEP)分别为0.14,1.06,3.90,小于标准方法的再现性偏差,任意选取不同厂家所生产的3个样品进行重复性测试,均满足标准方法的精密度要求。该方法具有重复性好、分析速度快,操作简单,可显著提高沥青的分析效率,在沥青质量检测与评价领域有着光明的应用前景。

衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术结合模式识别进行油品鉴别

海洋溢油是主要环境灾害之一,而且近年来其发生频率呈上升趋势。快速地对油品进行种类鉴别、来源评估有利于及时采取应急措施,因此具有重要意义。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(ATR-FT-IR)对25种不同来源的油品进行了检测,用不同数据预处理方法对原始光谱进行了预处理,继而用主成分分析(PCA)和系统聚类分析(HCA)方法对光谱进行了分类鉴别。结果表明用多元散射校正(MSC)和连续小波变换(CWT)方法进行数据预处理可以提高分类的准确性,使分类结果与油样的实际来源一致。该方法对正构烷烃差异较大的油品进行了很好的区分,但对差异较小的油品其分辨能力仍有一定局限性。因此提供了一种快速的油品鉴别方法,可用于溢油事件的初步鉴定,从而为油品的进一步鉴定提供有用信息。

衰减全反射红外光谱用于人乳腺癌组织的研究

通过对32例人乳腺良、恶性肿瘤的衰减全反射红外光谱的对比研究发现,它们之间存在明显而规律的光谱差异,反映了乳腺良、恶性病变组织中,蛋白质、核酸和脂类等生物大分子的构型与构象以及相对含量上的差别研究表明傅里叶变换红外光谱可以从分子水平上揭示良、恶性肿瘤的分子结构信息。

用衰减全反射傅里叶变换红外光谱定量测定PEG/PE共混物的表面组成

应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法 (FTIR ATR)对聚乙二醇 /聚乙烯共混物 (PEG/PE)薄膜的表面组成进行测试。利用ATR校正程序 ,以相应的特征峰强度比作为定量测定的基准 ,可以减少测试误差。通过工作曲线法 ,定量地分析了共混物薄膜表面层中聚乙二醇链节和聚乙烯链节的相对组成 ,并提出了采用FTIR ATR定量分析共混物薄膜表面层组分时应遵循的基本步骤和原则。

衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法对花生仁霉变的分析

为快速检测贮藏花生的质量安全,对灭菌后的新鲜花生仁样品分别接种5种常见的有害霉菌,并于26℃、相对湿度80%条件下贮藏9 d。利用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy,ATR-FTIR)采集不同贮藏阶段花生样品在4 000~600 cm^(-1)的光谱信息,通过权重分析阐述花生中侵染霉菌后光谱特征的变化,并结合偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分析建立样品有害霉菌污染的定量分析模型。结果表明,不同贮藏阶段样品的峰谱出现明显波动,PLSR模型对单一菌株与多种菌株样品菌落总数的预测精度较高,其中对赭曲霉3.6486处理组样品预测模型相对偏优,有效决定系数(R_p^2)为0.915 7、交互验证均方根误差(root mean-square error of cross-validation,RMSECV)为0.208 0(lg(CFU/g))、剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)为2.52;对多种菌株预测结果R_p^2、RMSECV、RPD分别为0.780 3、0.358 0(lg(CFU/g))与1.76。应用ATR-FTIR技术对花生受霉菌侵染的状况进行快速分析具有可行性。

何首乌及其提取物的漫反射和衰减全反射红外光谱研究

采用漫反射和衰减全反射两种红外光谱分析何首乌及其提取物。结果表明,以丙酮为提取剂时,何首乌其提取物中,韧皮部的有效成分含量最高,木质部的有效成分含量最低;通过两种方式的比较,发现何首乌及提取物的红外谱图存在一定的差异,何首乌在3 576和3 147cm-1有两个平缓的吸收峰,而提取物则在3 351cm-1有一强吸收峰,表明提取物中的OH…活性成分较多;同时,何首乌在931,859,766和709cm-1处有明显的吸收,而其提取物则没有,这也表明提取的是活性成分。

衰减全反射红外光谱测定番茄酱中番茄红素

利用衰减全反射红外光谱法测定番茄酱中番茄红素,选择1 700~950?cm-1作为样品的红外光谱分析波段,用二阶导数对原始红外光谱降噪后,进行偏最小二乘法回归分析,建立了回归方程,模型决定系数R2为0.970。经验证,其相对预测均方根误差为3.78,预测值与真实值的线性拟合决定系数为0.959 8,能较准确测定番茄酱中番茄红素含量。

衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术的临床应用研究进展

系统回顾了衰减全反射傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflection Fourier transform infrared,ATR-FTIR)技术在临床医学领域中的应用研究进展。ATR-FTIR光谱技术具有实时、简单、无创扫描生物组织样品的优势,通过结合多模式识别统计学方法并对照临床及病理学诊断结果,可对生物组织样本进行判别分析。目前,对甲状腺、乳腺,以及肺组织等新鲜离体组织的光谱学检测中,ATR-FTIR技术可达到较高的判别敏感性、准确性与特异性;尤其在对甲状腺和乳腺疾病患者的前哨淋巴结活检的研究中,应用ATR-FTIR技术,可对良、恶性组织进行敏感性、准确性与特异性均较高的鉴别研究,对辅助临床诊断具有潜在的重要价值。此外,利用ATR-FTIR光谱技术对生物体液进行光谱分析并进一步诊断疾病的研究也在逐步开展。由于血清中所含成分的改变对于提示疾病状况具有重要价值,因而血清ATR-FTIR光谱学诊断方法成为研究热点,已有应用ATR-FTIR技术对脑胶质细胞瘤、心肌梗死、肾衰、阿尔茨海默病、卵巢癌与子宫内膜癌等多种疾病进行分析的研究报道。目前已可通过ATR-FTIR技术对卵巢癌进行疾病分期的判别诊断,该技术有望成为卵巢癌筛查的重要方法。由于血清ATR-FTIR光谱学技术具有检测快速、判别准确、性价比高等优势,有望成为今后生物医学发展的重要方向之一。

大豆油煎炸过程的衰减全反射红外光谱跟踪分析

为弄清大豆油顺式双键的氧化及反式异构化与煎炸时长的关系,对190℃下连续10 h的煎炸过程进行了衰减全反射红外光谱跟踪分析及光谱相似度评价。结果发现,3009、1400及914 cm-1等吸收峰强度随着煎炸时间的延长而减弱,与大豆油烯键的氧化程度有关;967 cm-1处的情况则刚好相反,与顺式烯键反式异构化的程度有关。190℃下煎炸超过4 h后,大豆油的氧化及反式异构化等变质反应将随时间的进一步延长而显著加剧。初步研究结果表明,衰减全反射红外光谱分析法可对大豆油在煎炸烹调过程中的变质情况进行快速、有效的跟踪监控,研究结果可为安全、合理的大豆油煎炸烹调应用提供科学依据。

衰减全反射傅里叶红外光谱法建模快筛中成药“骨节灵”中的泼尼松龙和醋酸泼尼松龙

对中成药"骨节灵"中添加泼尼松龙和醋酸泼尼松龙的快速筛查方法进行了研究。以抗风湿类中成药"骨节灵"为研究对象,用衰减全反射附件(ATR)采集研究样品的红外光谱(FT IR),用赛默飞公司的TQ Analyst 9软件,采用Discriminant Analysis建立了醋酸泼尼松龙、泼尼松龙两种激素类药物的红外识别模型。用该模型检测了30个供试样品,结果显示阳性样品和阴性样品的识别正确率为100%,误判数为0。

特种氟硅橡胶热空气老化的衰减全反射傅里叶变换红外光谱研究

通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)分析了特种氟硅橡胶在热空气加速老化过程中微观结构的变化,研究了特种氟硅橡胶的耐老化性能,提出了特种氟硅橡胶的热氧老化机理。结果表明,特种氟硅橡胶在热空气老化过程中主链变化较小,其特征吸收峰可以作为ATR-FTIR定量分析的基准,而交联键和侧链三氟丙基基团的变化较明显;特种氟硅橡胶的拉伸强度和扯断伸长率随着老化时间的延长而不断下降,并且呈现出前期下降幅度小、后期下降幅度大的变化趋势,邵尔A硬度在老化的整个阶段没有明显的变化,特种氟硅橡胶具有良好的耐老化性能,其可能的老化机理是交联键的破坏和侧链的断裂。