移动窗口二维相关红外光谱技术对离子液体溶解生物质机理的探索

纤维素、壳聚糖等可以溶解在室温离子液体中并通过加入对抗溶剂的方式得以重生。采用时间依赖的红外光谱技术原位采集了1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐([Bmim]Ac)、纤维素的[Bmim]Ac溶液和壳聚糖的[Bmim]Ac溶液吸收空气中水分的红外光谱图。在吸收空气中水分的微扰下对采集的红外光谱图进行点点相关和点线相关移动窗口二维相关光谱分析。通过对阴阳离子特征吸收峰的相关分析,我们讨论了壳聚糖和纤维素在[Bmim]Ac中溶解时咪唑阳离子和乙酸根阴离子对他们溶解的作用。

温度扰动下CuCl2/DMF溶液的二维相关拉曼光谱分析

溶液的光谱研究一直受到化学工作者的关注,但大多研究是以一维光谱技术为主,存在分辨率低,误差较大,重叠峰难以分辨等诸多弊端,无法清晰地给出需要的信息。二维光谱通过对外部扰动下的动态光谱进行相关分析计算,从而得到光谱强度的整体变化信息,显著提高一维光谱的分辨率以及重叠峰的分离度。在判断特定外扰下不同官能团的响应次序以及研究分子间、分子内的弱相互作用上具有独特优势。采用二维相关拉曼光谱和理论计算相结合,对溶液内微观团簇及其变化进行了研究。利用显微共焦激光拉曼光谱仪对目标溶液(纯DMF与0.84 mol·L^-1的CuCl2/DMF溶液)进行了升温实验。结果发现在C—N键伸缩振动谱带范围内,由于CuCl2的加入,特征峰强度整体大幅下降,峰宽变大,在1115 cm^-1有新峰产生,随温度升高,伸缩振动峰强度逐渐下降,峰形变缓。为了获得C—N键振动内各特征峰随温度的变化情况,采用移动窗口二维拉曼(MW2D Raman)光谱技术,对光谱数据进行分析。结果表明溶液内不同类别的微观团簇对温度的敏锐程度不同,随温度升高,它们之间存在相互转化,且变化速度不同。为了获取溶液内各微观团簇运动的实质,以温度为外扰,采用二维拉曼(2D Raman)光谱对目标溶液进行分析,通过对二维光谱中特征峰进行归属和变化次序判断,发现金属Cu^2+的加入,使得溶液体系变得更加复杂,除存在原溶剂内所含的团簇构型,还存在与Cu^2+发生溶剂化的团簇构型,它们之间存在着一定的相互转化。利用密度泛函理论对溶液中可能存在的团簇构型进行结构优化和热力学计算,结果证实了Cu^2+与DMF存在相互作用,且由此产生的团簇构型[Cu(DMF)n]^2+(n=1~6)的稳定性随n的增大逐渐变差,进一步验证了二维相关光谱分析的可行性与正确性。

移动窗口二维相关光谱技术

移动窗口二维相关光谱是一种新的二维相关分析方法,它将移动窗口的概念和二维相关分析方法有效地结合在了一起,利用移动窗口将庞大的光谱数据按矩阵分割成若干个便于操作的子矩阵,用二维相关光谱分别处理,将得到的结果综合分析,用以光谱变量和扰动变量为坐标的等高图表现出来,从中可以非常直观地观察出光谱强度在扰动变量方向上的变化,进而找出引起光谱强度突变的特征扰动点。本文主要介绍了移动窗口二维相关光谱的计算方法、基本特征、影响因素和实际应用,同时,还详细介绍了以其为基础改进得到的扰动相关移动窗口二维相关光谱。扰动相关移动窗口二维相关光谱包括同步图和异步图,它不仅能很好地反映出引起光谱强度突变的特征扰动,还能详尽地描述出光谱强度在扰动过程中的变化情况。

软锰矿-含油污泥基活性炭对亚甲基蓝的吸附特性

以含油污泥为原料,添加适量软锰矿制备活性炭,用于吸附水中的亚甲基蓝并探究其吸附性能与吸附机制。采用SEM、BET、XPS、FTIR表征活性炭的微观形貌和物相结构,利用二维红外相关光谱探究活性炭与亚甲基蓝的吸附点位及吸附机制。结果表明,活性炭是比表面积达464.409m^(2)/g的介孔材料,且表面含有大量的含氧官能团,活性炭吸附亚甲基蓝的过程符合准二级动力学方程和Langmuir模型,主要受化学吸附控制的单分子层吸附。结合移动窗口二维红外相关光谱分析发现,在活性炭吸附亚甲基蓝的过程中吸附较低浓度的亚甲基蓝参与的官能团较多,以各种含氧官能团为主,当亚甲基蓝浓度升高,以π-π相互作用为主;吸附机制包括氢键作用、含氧官能团参与和π-π相互作用等。

环境条件对渗滤液中溶解性有机物分子构型的影响

采用同步荧光光谱,结合移动窗口二维相关光谱技术,研究了垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)在外界干扰下的分子构型变化.结果显示,填埋垃圾渗滤液DOM含有类蛋白、类富里酸和类胡敏酸物质,它们均含有羧基和酚羟基官能团,填埋3—5年垃圾渗滤液DOM酚羟基含量较高,且主要分布在类蛋白组分上,而填埋10年以上渗滤液DOM中羧基含量较高,但主要分布在类富里酸组分上.p H升高引起DOM分子构型改变不受Hg(Ⅱ)存在的影响,填埋3—5年垃圾渗滤液DOM在p H 3和p H 8—10时分别由于羧基和酚羟基解离分子构型发生了剧烈改变,而填埋10年以上垃圾渗滤液DOM仅在p H 3—4时由于羧基解离分子构型发生了变化.在Hg(Ⅱ)对DOM分子构型的影响上,填埋3—5年垃圾渗滤液DOM分子构型在溶液Hg(Ⅱ)浓度升至5μmol·L^(-1)和20—25μmol·L^(-1)时发生了两次剧烈改变,而填埋10年以上垃圾渗滤液DOM在体系Hg(Ⅱ)浓度为10—25μmol·L^(-1)发生了一次缓慢的改变.同步荧光光谱结合移动窗口二维相关光谱技术可以有效识别环境条件改变时DOM分子构型的变化及成因.