紫外-可见光光谱法测定COD几种典型算法研究

紫外-可见光谱法是当前检测水体中化学需氧量(COD)的重要方式之一,文中在介绍紫外-可见光谱法的基本原理的基础上,综述了偏最小二乘法、线性回归法、PB神经网络法等几种典型的算法的原理及其在紫外-可见光谱测定COD中应用现状,并浅析了各算法的优缺点。

基于SPA和多分类SVM的紫外-可见光光谱饮用水有机污染物判别方法研究

快速、有效地识别饮用水中污染物类别对于降低突发饮用水污染事件影响十分重要。目前基于紫外-可见光光谱法的饮用水污染物判别模型大多使用主成分分析(PCA)进行特征提取,然而,对于光谱相似度较高的有机污染物,仅从数据驱动的角度提取其方差最大的方向作为特征进行识别效果往往不佳。针对有机污染物光谱数据多重共线性以及谱峰重叠干扰的问题,开展了基于连续投影算法(SPA)和多分类支持向量机(M-SVM)的紫外-可见光光谱饮用水有机污染物判别方法研究。首先,使用紫外光谱仪测量苯酚、对苯二酚、间苯二酚和间苯二胺的原始光谱数据并进行预处理,在对四种污染物进行了波长与浓度的相关关系对比分析后,发现苯酚和间苯二酚、对苯二酚和间苯二胺的谱峰重叠较为严重;特征提取时,引入SPA筛选有机污染物紫外-可见光光谱数据的特征波长组合,并对不同波长个数时的光谱吸光度进行多元线性回归分析,选取对应最小预测标准偏差的参数及波段组合作为最优参数组合;基于最优特征波长组合,构建基于多分类SVM的饮用水有机污染物分类识别模型;最后,对比分析了全光谱、 PCA及SPA特征提取后的光谱数据在不同分类方法及不同污染物浓度下的分类效果,进一步说明了SPA的适用性和稳定性。实验结果表明, SPA作为一种提取光谱数据原始特征波段的方法,可以有效的对有机污染物的紫外-可见光光谱进行特征提取,提升不同物质之间的差异,在一定程度上消除多重共线性和谱峰重叠干扰,从而提高分类模型的准确率。该方法对于解决饮用水中谱峰重叠的污染物类型判别问题具有参考价值。

武夷山不同海拔土壤水溶性有机物的紫外-可见光谱特征

水溶性有机碳（WSOC）是土壤中活跃的C库，在土壤有机质分解转化等过程中有着重要的作用。对武夷山不同海拔植被土壤水溶性有机碳的浓度和紫外-可见光谱进行研究，结果表明：在波长230～665nm间，不同海拔植被土壤水溶性有机物的紫外可见光吸收值均随波长的增加而减小，最大吸收值在230nm处；不同来源的吸光值E240／E420和E230／E250存在显著差异，同一海拔不同土层的水溶性有机碳浓度与E230有极显著的线性正相关关系（R为0．819～0．999，P〈0．01），据此，可用E230估测武夷山土壤水溶性有机碳的浓度。

金红石型纳米TiO_2及改性聚丙烯的紫外-可见光谱特性研究

采用荧光紫外灯对金红石型纳米TiO2改性聚丙烯材料进行了加速老化试验,并用紫外-可见分光光度计分析了金红石型纳米TiO2、纳米TiO2改性聚丙烯等材料的紫外-可见光谱特性。结果表明金红石型纳米TiO2在紫外光区有很强的屏蔽特性,添加0.5%就能够将聚丙烯的紫外线屏蔽性能提高2倍;当与受阻胺光稳定剂(HALS)复合使用时能够产生协同作用,将聚丙烯的紫外线屏蔽性能提高9倍,人工加速老化14 d后的紫外屏蔽性能未发生改变,从而能够赋予聚丙烯长效的抗紫外光老化性能。

基于监督学习的紫外-可见光光谱水质在线异常检测方法研究

水资源关系到国计民生,近年来时有发生的水污染事件使污染物入侵预警得到了广泛的社会关注。针对现有基于紫外-可见光光谱的水质异常检测方法存在的检出下限偏低的问题,提出一种基于监督学习的紫外-可见光光谱水质异常检测方法。该方法首先获取不同数据集中的正常样本差异性空间,再使用正交投影方法去除差异性空间中的光谱数据分量,以达到基线校正的目的;然后采用偏最小二乘判别分析从校正后的光谱中提取特征,利用训练集得到的最优阈值确定离群点;最后采用序贯贝叶斯滚动更新每个时刻上的异常概率,确定水质报警序列。实验选用苯酚作为模拟污染入侵事件的注入试剂,采样2周内的紫外-可见光光谱数据,在实验平台上对提出的方法进行了验证。实验结果表明,采用的正交投影基线校正方法可以消除不同批次水质光谱的背景差异,更为充分的利用了光谱信息,降低了对特征污染物的检出下限。

含铁宝石的紫外-可见光光谱特征研究与计算

从矿物物理学角度出发,对含铁宝石中铁离子进行能级分裂分析和电子轨道跃迁能量计算,得到其在紫外-可见光谱范围内的理论谱带,与实际检测到的紫外-可见的吸收谱带相对照,对实际中出现的吸收谱带进行合理指派。应用矿物物理学的相关理论及引用文献数据对含铁宝石中铁离子电子间相互作用参量B、C进行了计算,计算结果为B=614,C=3212。结果表明,利用Dq、B、C参量对铁离子电子跃迁的理论计算值与实验测试值十分吻合,从而实现了对含铁宝石中铁离子电子跃迁吸收带的合理指派。

合成变石的宝石学特征及紫外-可见光吸收光谱分析

运用紫外-可见光吸收光谱等测试方法对合成变石样品的颜色特征进行了分析,初步研究了合成变石的致色元素及其质量分数对变色效应的影响。分析结果表明:合成变石常见的紫色调现象与吸收光谱中紫区未被完全吸收有关,通过添加少量有利于紫区吸收的致色元素,有望减弱合成变石的紫色调;随着V元素的增加,橙黄区吸收带的分布趋于合理,使红光与绿光的透过更趋平衡,有利于产生较理想的变色效应;合成变石的紫外-可见光吸收光谱与其结晶学方向有密切关系,(001)方向的吸收光谱在橙黄区有强吸收带,具有明显的变色效应特征,(100)和(010)方向虽有强二色性,但对变色效应贡献不大。

基于基线校正和主元分析的紫外-可见光光谱在线水质异常检测方法

近年来,饮用水安全问题引起社会的广泛关注。采用紫外-可见光吸收光谱对水质进行异常检测,具有现场原位、无需试剂、分析快速等优点,适合快速在线监测。然而,紫外-可见光光谱数据量大,且易受仪器和水质正常波动的干扰,从而影响水质异常检测结果。提出一种基于基线校正和主元分析的紫外-可见光光谱法来检测污染物引起的水质异常,该方法利用非对称最小二乘校正基线,采用主元分析法从基线校正后的光谱矩阵中降维并提取特征,然后根据残差子空间的Q统计量评估测试样本的离群点,最后采用累计概率来更新异常报告结果。通过苯酚注入的实验,验证了该算法的有效性,实验结果表明,提出的方法与单波长法相比,有效地提高了污染物的检出下限;与未经基线校正采用主元分析进行的异常检测方法相比,提高了检出率,降低了误报率。

β-环糊精与依托泊苷相互作用的紫外-可见光谱研究

目的：研究β-环糊精（β-CD）与依托泊苷（VP-16）之间的超分子包结作用机理，建立新的定量检测微量VP一16的方法。方法：采用紫外-可见光光谱法研究了β-CD与VP-16之间的超分子包结作用。考察了时间、温度和浓度对包结反应的影响。结果：VP-16在284nm处有最大吸收光，与B—CD形成1：1的超分子包结物后，其吸收光强度增大，β-CD对VP-16有吸收光增敏作用。在20℃，pH7．0时，包结常数K=5．32×10^4L·mol^-1，且包结常数随温度升高而减小，该包结反应属焓驱动的自发的放热反应。

一种紫外-可见光谱法水质监测系统的可变光程光谱探头设计

根据紫外-可见光谱法水质多参数实时监测需要,提出了一种可变光程光谱探头设计方案。针对氙灯光源光斑直径大难以耦合至光纤的问题,设计了一套组合透镜置于光源出射端。针对光纤出射光线发散性强且发散光线源于光轴不同点的问题,使用Zemax的多重结构优化准直透镜的设计。通过采用Zemax和Trace Pro光学软件分析工具仿真研究,结果表明,优化设计的光路系统将粗光束变为细光束后,再经聚焦透镜耦合至光纤,提高了光源与光纤的耦合效率,其辐射通量效率相对于初始结构提高了13.89%。同时,将本文设计的光谱探头与美国Ocean Optics公司的光谱测量系统进行对比实验,本文设计的可变光程探头的辐射通量效率较之于海洋公司光学系统的辐射通量效率,提高了3.26%-9.58%,验证了本文设计的光谱探头的可靠性及高效性。

特殊变色蓝宝石的紫外-可见光光谱研究

坦桑尼亚Umba出产颜色丰富的刚玉,该研究对象是一颗来自Umba的具有特殊变色效应的蓝宝石,D65光源(色温6500K)下呈现淡黄色,A光源(色温2856K)下呈现淡紫红色。为了研究这颗变色蓝宝石紫外-可见光光谱中的谱峰归属与变色成因,该研究使用电荷补偿理论来分析此样品紫外-可见光光谱中的谱峰归属。采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对这颗变色蓝宝石进行了测试。结果发现,变色蓝宝石紫外-可见光光谱中存在位于377,388和450nm处的3个吸收峰和1个以560nm为中心的宽缓吸收带。样品的颜色主要受450nm处吸收峰和以560nm为中心的吸收带影响,其中以560nm为中心的吸收带造成了这颗蓝宝石的变色效应。根据激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的测试结果,样品中主要杂质元素有Fe,Ti,Cr,V和Mg等。样品紫外-可见光光谱中377,388和450nm处的吸收峰是由Fe^3+导致。蓝宝石中的Cr^3+,V^3+,Fe^2+-Ti^4+对都可以在560nm附近产生吸收,结合电荷补偿理论分析,刚玉中的Mg^2+会优先和Ti^4+进行电荷补偿,样品中Mg含量要稍微高于Ti,推测样品中几乎所有Ti^4+会与Mg^2+进行电荷补偿,因此样品中几乎不会存在Fe^2+-Ti^4+对。Fe^2+-Ti^4+对电荷转移产生的吸收特征具有很强的偏振性,尤其是在580nm以后的吸收特征会随着偏振方向的改变而有很明显的变化。偏振紫外-可见光光谱测试发现以560nm为中心的吸收带没有明显的偏振性,进一步验证了样品中几乎没有Fe^2+-Ti^4+对,因此以560nm为中心的吸收带主要是由于Cr^3+和V^3+造成的。样品的颜色主要是由Fe^3+,Cr^3+和V^3+引起的,而变色效应主要是由Cr^3+和V^3+导致。结合电荷补偿机制与偏振-紫外可见光光谱来解释这颗变色蓝宝石的紫外-可见光光谱中以560nm为中心的吸收带的归属,为研究刚玉紫外-可见光光谱中较为常见的位于560nm左右吸收带的归属提供了一种新的研究思路。

紫外及可见光探测器光谱响应测试系统的研制

设计与研制了紫外及可见光探测器光谱响应测试系统。系统包括:复合光源室;三光栅单色仪和复合探测器室,由计算机配套专用软件对光源、单色仪和信号接收进行自动控制和处理。测试原理采用了参考探测器替代法测定待测探测器的光谱响应度,重点解决测量精度和稳定性的技术关键,通过反复测试证明,系统性能稳定并具有结构紧凑,全自动和操作方便等特点。

纳米金溶胶形成过程的可见光吸收光谱研究

利用紫外 可见吸收光谱研究了金溶胶的形成过程,制备了10～50nm不同粒径的金溶胶,研究了不同粒径金溶胶的可见吸收光谱变化和分散稳定性.研究结果表明:平均粒径为14nm的金溶胶在生成的初级阶段,首先形成大的团状聚集体,随反应时间的延长,紫外吸收降低,可见光吸收逐步增强,最大吸收波长逐渐向短波方向蓝移,在反应时间为5min左右时形成稳定分散的金胶.随着粒径的增大,反应过程加快,金溶胶的分散稳定性显著降低.金溶胶的可见吸收光谱还具有一定的尺寸效应,在平均粒径大于25.1nm时,最大吸收峰值和峰宽随粒径的增大而增大;当平均粒径小于25.1nm时最大吸收峰值和峰宽随粒径的减小而增大.

高分子化8-羟基喹啉及其Cu(Ⅱ)配合物的制备与光谱性质

制备了水溶性高分子化 8 羟基喹啉及其Cu(Ⅱ )配合物 ,在其水溶液的UV vis谱图上可观察到π→π 跃迁谱带 ,同时还发现高分子化 8 羟基喹啉的Cu(Ⅱ )

聚电解质／硫化镉薄膜的层-层组装及其光谱分析

以六偏磷酸钠为稳定剂,采用硝酸镉和硫化钠合成了硫化镉纳米颗粒,利用层-层组装技术制备了聚电解质与硫化镉胶体的复合薄膜。吸收光谱显示,硫化镉胶体的吸收带边相对其体相有明显蓝移,并可观察到激子吸收峰,显示出量子尺寸效应。复合薄膜的荧光光谱上出现2个发光带,随着薄膜的组装层数的增加,复合薄膜的带带跃迁发光和表面态发光都相应减弱。

紫外光谱技术在超临界流体技术中的应用

在阐述超临界CO2萃取工艺原理的基础上,分别介绍了离线和在线紫外-可见光光谱技术在超临界流体技术中的应用情况,分析了在线紫外光谱技术的应用特点,指出了在线检测应用中所遇到的问题,同时对其前景进行了展望。

白术煎剂表面增强拉曼光谱分析

测试分析了白术煎剂及其在银胶中的拉曼光谱,并对其进行初步谱峰归属。白术煎剂表面增强拉曼光谱在396,548,617,730,955和1 327 cm-1处,出现6个明显的拉曼信号。测试了白术煎剂和白术煎剂-银胶混合体系的紫外-可见吸收光谱,该吸收光谱在长波区出现新共振吸收峰(999 nm处),进而研究了白术煎剂在银溶胶上的吸附特性及其表面增强机理。结果表明,表面增强拉曼光谱可能为白术煎剂或其他中药煎剂提供一种准确、直接、快速的检测方法。

天然与处理翡翠的光谱学研究

文章通过对天然翡翠和漂白充填处理翡翠的共焦显微拉曼光谱(514nm)测定,得到表征翡翠硬玉结构的拉曼位移为1036cm-1,696cm-1和374cm-1,显微放大能观察到翡翠经酸洗产生的裂纹及其充填的有机物,经红外光谱的测定证实该充填物为环氧树脂,且表征环氧树脂的拉曼峰为777cm-1,1123cm-1,1611cm-1,2930cm-1和3065cm-1;通过相同测试条件下,并在极短的积分时间内对天然翡翠的绿色、白色部位和染绿色翡翠进行拉曼光谱(785nm)测定,并结合绿色翡翠紫外-可见光-近红外吸收光谱的测定,得到吸收光谱中的吸收峰637nm,658nm和691nm归属于翡翠晶体中的Cr3+,Cr3+的大量存在将使翡翠的拉曼光谱产生极强的荧光,而染色翡翠中染料产生的荧光相对较弱。

一种可见光响应纳米TiO_2粉体的光响应特性表征

利用有机溶剂水热法制备了一种新型的可见光响应纳米TiO2粉体光催化剂。对其进行光响应特性表征,研究发现:固相粉末漫反射吸收谱反映了该TiO2粉体具有类似改性TiO2的可见光响应的特征;而在纳米颗粒稀悬浮液的特定条件下,紫外-可见吸收谱给出了该纳米TiO2粉体的类似本征TiO2的光响应特征,观测不到其可见光响应特征;分析表明,该现象可能与在稀悬浮液的条件下,声子参与的光致电子跃迁过程的退化有关．

CdS纳米颗粒的制备及其光谱研究

采用化学合成法,以六偏磷酸钠作为稳定剂,通过控制反应物的浓度及比例,制备了不同粒径的CdS纳米颗粒,采用超高分辨电子显微镜观察了颗粒形貌,通过吸收光谱、荧光光谱研究了CdS纳米颗粒的量子尺寸效应及表面态、杂质对其光致发光性能的影响。