利用FT-IR、Py-GC/MS和THM-Py-GC/MS微损分析技术探索油画文物复杂的有机基质组成

近现代油画有机基质组分复杂、难辨,其分析鉴定是当今文物保护科技研究的难点之一。利用微损分析技术研究油画文物复杂的基质结构、材料和技法,可以阐明油画特定层的性质和状况,对于专业保护人员制定修复决策至关重要——这对选择正确修复技术非常有用,关系到修复后油画的安全状态,因此已成为许多研究者关注的焦点。本研究利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)和热辅助水解甲基化-裂解气相色谱-质谱(THM-Py-GC/MS)等微损分析技术对一幅中国国家博物馆藏油画《德涅泊尔河的秋天》进行科技分析。研究发现,综合运用这些微损分析技术可以有效识别油画用的胶结介质和其中添加剂的种类,最大限度、准确、完整地提取样品中所蕴含的信息。结果表明,该油画的有机胶结材料为聚乙烯醋酸酯类材料和亚麻籽油,同时聚乙烯醋酸酯类材料中使用了邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂。裂解产物中不含光油树脂类成分,说明画作下部的光亮层并非作者有意上的光油层。此外,油画部分区域还添加了蜂蜡作为改性材料,起到增加颜料稠度、可塑性和减弱光泽的作用。

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。

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。

5-羟甲基糠醛热解机理的PY-GC-MS及原位红外法分析

采用PY-GC-MS（快速热裂解-色质联用）对5-羟甲基糠醛（5-HMF）进行热裂解实验，发现裂解产物中将近86％为呋喃环类物质，同时存在小分子物质，表明其热解主要为侧链降解，但也存在呋喃环的开环断裂．结合原位红外光谱分析，实时监测5-HMF热裂解产物随反应过程的转化规律，发现在130～230℃之间主要生成糠醛、5-甲基糠醛，250qC后主要生成2．糠醇及5-乙酰甲氧基．2．糠醛，这两者的生成持续至反应中后期；作为5．HMF热解最主要产物的2，5-呋喃二甲醛的生成则在整个反应过程持续进行．结合快速热解及原位红外实验结果，推测5-HMF的热解机理如下：侧链羟甲基处连续两次脱氢生成2，5-呋喃二甲醛是最主要的反应，羟甲基去羟基后加氢生成5-甲基糠醛，羟甲基侧链及醛基侧链的整体断裂分别生成糠醛及糠醇，在此基础上还会发生二次裂解反应生成2-甲基呋喃．

一种基于微谱技术分析溶剂型涂料的方法

利用超声离心方法快速高效分离出A、B组分中主要物质,并结合傅里叶红外光谱法、热裂解气相色谱-质谱联用法、X射线衍射等微谱方法完成了对未知溶剂型涂料重要组分(成膜剂、固化剂、溶剂、填料)的定性分析。实验证明,未知样品的成膜剂为双酚A型环氧树脂,固化剂为聚酰胺固化剂,溶剂剂体系为二甲苯、乙苯、乙酸戊酯和丙酸丁酯,填料为铁红、铁灰、滑石粉和长石粉。

改性丝光沸石上甲醇胺化的研究——酸性对反应性能的影响

用ＮＨ３－ＴＰＤ、Ｐｙ－ＩＲ和催化剂表面吸附产物的程序升温脱附方法，研究了丝光沸石经阳离子和水蒸气改性前后的酸性对甲醇胺化反应性能的影响。结果表明：对于改性丝光沸石催化剂，强酸中心对甲胺产物产生强吸附，对反应贡献不大；该催化剂对一、二甲胺的吸附能力高于三甲胺；当沸石改性使强酸中心减少、酸性减弱时，有利于一、二甲胺脱附，从而降低相继反应产物三甲胺的生成，提高目的产物一、二甲胺的选择性。一定条件下，也提高了反应活性。因而，一定强度的酸中心对于该类催化剂的甲醇胺化反应活性和选择性是重要的。

负载型Nb_2O_5对异丁烯/异丁醛缩合生成2,5-二甲基-2,4-己二烯的催化性能

采用Hammett指示剂、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和微反测试等方法,考察了负载型Nb2O5催化剂表面酸性特征和对异丁烯(IB)/异丁醛(IBA)缩合生成2,5-二甲基-2,4-己二烯(DMHD)反应(称为Prins缩合)的催化活性。结果表明,催化活性与催化剂表面酸性特征有关。在Nb2O5/γ-Al2O3表面,只有当Nb2O5负载量超过一定量后才形成可检测的B酸位,并对IB/IBA缩合生成DMHD的反应才有明显的催化活性。随着Nb2O5负载量增加,Nb2O5/γ-Al2O3表面B酸位数增加且强度增强,催化剂的活性和产物的选择性增加;当Nb2O5负载量超过分散容量后,因表面形成较强的B酸位而导致DMHD选择性降低。将TiO2引入Nb2O5/γ-Al2O3,使催化剂表面B酸位数增加,从而提高了催化剂的活性;而将ZrO2引入Nb2O5/γ-Al2O3,则导致催化剂表面B酸位数大幅度减少,从而显著降低了催化剂的活性。催化剂表面B酸位是IB/IBA缩合生成DMHD的反应活性中心。

低品质煤提质后快速热解大分子挥发分产物的析出特性

对3种低品质煤进行200、250和300℃下的水热提质实验。将水热提质前后的煤样进行氮吸附测试和红外光谱测定,获得其孔隙分布和含氧官能团的变化规律。结果表明,水热提质后,各煤种平均孔径、比孔容明显降低,煤中羟基、羧基减少,环化程度升高,单环芳烃结构向多环芳烃转化,煤中有机质逐渐成熟,煤阶升高。利用快速热解仪在升温速率5000℃/s、终温1000℃条件下进行实验,获得低品质煤热解大分子挥发分的析出规律。结果表明,随着反应终温的升高,各煤种热解产生的脂肪烃含量减小、芳香烃的含量升高、酸类和酚类减少、酯类变化规律不明显。

负载型Nb_2O_5对异丁烯与异丁醛缩合反应催化性能

使用H amm ett指示剂、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和微反测试等方法考察了负载型N b2O5-T iO2/-γA l2O3表面酸性特征和对异丁烯(IB)与异丁醛(IBA)缩合生成2,5-二甲基-2,4-己二烯(DMHD)反应的催化活性。结果表明,催化剂活性与其表面酸特征有关,催化剂表面B酸中心可能是IB与IBA缩合生成DMHD的反应活性中心,但较强的B酸中心导致产物DMHD选择性降低,L酸中心对该反应几乎不起催化作用。将T iO2引入-γA l2O3表面后,增加了N b2O5/-γA l2O3催化剂表面B酸中心酸量,从而提高了催化剂的活性。

木质素磺酸盐的化学结构与热解特性

以木质素磺酸钙（ Ca-Ls）为原料，运用元素分析、傅里叶变换红外光谱（ FT-IR）手段对其化学结构和性能进行表征，利用热重分析法（ TG）和热解-气相色谱/质谱联用（ Py-GC/MS）技术研究木质素磺酸钙的热裂解特性。研究发现：木质素磺酸盐相对于草本类木质素具有较低的碳含量及氮含量，较高的硫含量；木质素磺酸钙含有较丰富的愈创木基（G型）与紫丁香基（S型）结构单元；木质素磺酸钙热解分为4个阶段，主要热解温度范围为150-450℃；升温速率为10、20、30℃/min时，热失重微分曲线上最大失重峰向高温迁移，同时随着升温速率的增大，木质素磺酸钙热解时样品颗粒达到热降解所需温度的响应时间变短，木质素磺酸钙热分解速率增大，从而改变了木质素发生热降解反应的进程。

阔叶木碱法造纸黑液提取物成分的研究

应用裂解-气相色谱-质谱、红外色谱、凝胶色谱、元素分析仪研究了阔叶木碱法造纸黑液提取物的成分。结果表明:黑液中含有木质素、有机酸等物质。其中,阔叶木木质素属愈创木-紫丁香(GS)型木质素,木质素分子中存在少量的α-β碳碳双键,紫丁香基结构单元的质量分数高于愈创木基结构单元,二者质量分数比为2.27;木质素的结构经验式为C9H8.884 8O2.169 6(OCH3)1.188 3,C9结构单元的相对分子质量为189.79,木质素大分子重均分子质量为1 163 g/mol;提取物中含有大量互为同分异构的有机酸结构单元;此外,在裂解产物中还发现了角鲨烯的同系物。

漆酶催化原儿茶酸与壳聚糖接枝反应机理的初步探究

在非均相条件下,利用漆酶催化氧化原儿茶酸使其接枝到壳聚糖进行改性,初步探究改性过程中,反应体系各组分相对浓度的变化、改性壳聚糖上原儿茶酸的接枝反应历程以及改性壳聚糖抗氧化性能的提升效果。通过React IR(反应红外)分析表明壳聚糖先将原儿茶酸吸附到固相之后才发生进一步反应,通过Py-GC/MS(裂解气相色谱质谱联用)分析表明接枝反应后原儿茶酸是通过化学键连接到了壳聚糖,利用Solid-state 13C NMR(固体核磁共振)和FT-IR(红外光谱)检测到接枝前后新的化学键生成,进一步表明原儿茶酸通过化学键接枝到了壳聚糖,通过ABTS法测定接枝反应前后壳聚糖的抗氧化性能,发现接枝后壳聚糖抗氧化性能的提高显著。

超滤分级研究腐殖酸的结构组成

利用切面流超滤技术将Pahokee泥炭腐殖酸分为相对分子质量不同的8个级分,并综合应用元素分析和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、固体13C核磁共振(13CNMR)和裂解-气相色谱-质谱(Py-GC-MS)技术详细研究了分级前后腐殖酸分子的结构组成特征。研究表明,随相对分子质量的增加,腐殖酸分子中的元素碳、元素氢含量增加;而元素氧和含氧官能团含量减少;并且低相对分子质量级分中含有相对较多的木本植物来源的芳香结构,而高相对分子质量级分中含相对较多微生物和植物来源的聚脂肪结构。本研究结果不仅说明环境中的腐殖酸分子是由许多相对分子质量不同、结构性质各异的腐殖酸分子组成,而且这些腐殖酸分子可能与腐殖酸形成过程中各种来源的物质在不同阶段的腐殖化产物有关,表明了腐殖酸类地质大分子物质的非均一性和复杂性。

杨木抽出物的溶出规律与物理化学特性研究

本文以杨木为研究对象,采用水、苯醇溶液、甲苯在不同的条件下进行抽提。并利用红外光谱、热重和热解气质联用技术分别对三种抽出物的物理化学特性进行了分析。结果表明：三种抽出物的粒径范围分别为13.5-255nm,0.536-1.29nm和43.8-1720nm。通过红外光谱发现三种抽出物中主要含有O-H伸缩振动、C=O伸缩振动、C-H伸缩振动等特征吸收峰。通过TG发现三种抽出物的最大热失重速率分别发生在115-266℃、345℃和353℃。通过PY-GC/MS发现杨木水抽出物中含有酮、酚、酯、有机酸、胺、呋喃、吡咯、吡啶、咪唑、吲哚等类物质,其中,主要为酮、酚、酯类化合物。杨木苯醇抽出物中含有呋喃、醇、醛、酚、酮等类物质,其中,主要为酚、醇、醛类化合物。杨木甲苯溶液抽出物中含有烯烃、烷烃、醇、酯、醛、有机酸等类物质,其中主要为烷烃、烯烃、醇类化合物。

PBO纤维的热降解过程分析

运用裂解-色谱/质谱(Py-GC/MS)、热失重-红外(TGA-DTA/FT-IR)、热失重-质谱(TGA-DTA/MS)等联用技术分析聚对苯撑苯并双唑(PBO)纤维的热降解行为。其中,PBO纤维在Py-GC/MS中迅速裂解产生的碎片记录了分子链断裂的过程,而在TGA-DTA/FT-IR、TGA-DTA/MS中连续升温的热降解特征及其释放物反映了纤维受热后分子链的断裂、重组等过程。升温到1 000℃时,在惰性气体中,PBO纤维的热失重剩余量为76.5%,而在空气中几乎完全失重,氧化作用对纤维的失重影响很大。在两种气氛下降解产物均以小分子物质为主,其中CO2占最大比例。

C-9石油树脂化学结构的波谱分析

利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热解气相色谱-质谱(Py/GC-MS)等测试手段对C-9石油树脂进行表征,以期获得有关石油树脂大分子链骨架、侧链、特征基团等结构信息。结果表明:C-9石油树脂大分子链是以苯乙烯、(邻,间,对)-甲基苯乙烯、双环戊二烯、茚、甲基茚等结构单元为主体的弱极性物质,分子链上存在烯烃双键。这样的结构特征也使C-9石油树脂的主体碳链连结着丰富的苯系支链而具良好的粘结性能,另外石油树脂大分子链上的烯烃双键为活性基团的引入提供了可能。

废胶粉改性沥青改性机理

采用高速剪切设备，以70#沥青，O．60mm（30目）废轮胎橡胶粉制备废胶粉改性沥青．利用红外光谱（IR）、热重（TG）、扫描电镜（SEM）和动态剪切（DSR）分析的方法，分析了废胶粉微观结构对改性沥青性能的影响，研究了两者之间相互作用的机理．结果表明：废胶粉与沥青能够均匀混合，既有物理共混又有化学反应，形成稳定的整体，具有良好的相容性；胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青，使沥青黏度增大，感温性降低；动态剪切试验证明，胶粉改性沥青呈非均相，具有复杂的相态结构；沥青的技术性能得到改善，为废胶粉改性沥青的进一步应用提供了微观理论上的依据．

天然丝光沸石在甲醇氨化反应中的催化作用

研究了吉林省东辽县天然丝光沸石催化甲醇氨化反应的规律，考察了酸处理、反应温度、反应物进料比和接触时间对样品催化性能的影响．通过ＸＲＤ、ＮＨ３－ＴＰＤ、Ｐｙ（ＮＨ３）－ＩＲ等手段对催化剂的晶体结构和酸性进行了表征。

酸性表征技术在绿色化学教学中的应用

开发使用新型酸催化剂(固体酸和酸性离子液体)的环境友好酸催化反应是绿色化学的重要研究内容。本文介绍了利用程序升温热脱附(NH3-TPD)、探针分子红外光谱(Py-IR)和吸附指示剂紫外-可见光谱(UV-Vis)技术测定固体酸、酸性离子液体相关性质的基本原理和操作步骤,并用实例进行了演示。在绿色化学课程教学中,开展与课程内容相关的实验研究,目的是使学生通过深入了解新型酸催化剂酸性表征的常用技术,加深对绿色化学课程相关内容的理解。并且,通过实际操作,激发学生的科研兴趣,培养理论联系实际的科学态度,提高解决科研中具体问题的能力,同时让他们感受到科研的魅力和乐趣。

榆树韧皮部抽出物的溶出规律与物理化学特性研究

本文以榆树韧皮部为原料,采用三种溶剂(超纯水、苯醇溶液、甲苯溶液)分别在不同时间条件下对榆树韧皮部进行抽提,分析不同抽提溶剂和不同抽提时间对抽出物的影响规律。采用红外光谱、热重分析和热解气质联用技术分别对三种抽出物的物理化学特性进行了分析。结果表明,榆树韧皮部抽出物与抽提时间关系复杂,三种抽提物的粒径范围分别为13.5-78.8nm,0.232-0.559nm,13.5-459nm。甲苯抽出物、热水抽出物和苯醇抽出物的主要热失重区间依次变宽;热水抽出物、苯醇抽出物和甲苯抽出物的最终残余固体得率依次减小,而最大失重速率对应的温度则依次升高。三种抽提物的热解产物差别较大。苯醇抽出物和甲苯抽出物的红外谱图基本一致,而与热水抽提物的谱图差别较大。