二维相关红外光谱法研究BMTPF分子光化学反应历程
二维红外光谱
二维红外光谱二维红外光谱技术是一种非破坏性分析技术，可以用来识别和定量分析各种物质的化学成分。
它是一种原位或近红外光谱分析技术，在短的时间内可以获得精确的二维红外光谱数据。
这种技术对于各种化学分析及其他工业应用都有重要的意义。
二维红外光谱分析是一种非破坏性分析技术，可以用来识别和分析各种物质的化学成分。
它使用红外光谱仪来分析物质的组成，可以快速有效地获取准确的结果。
整个分析过程中，红外光谱仪通过检测样品中不同波长的光谱，获得相应的结果。
通过二维红外光谱，可以准确获得样品的物理结构以及它的化学性质。
二维红外光谱的优点很多，它是一种非破坏性分析技术，不会破坏原始样品，这种技术的精确度很高，可以检测出分子的构型信息以及判断物质的固液态和各种复合物的组成。
同时，由于技术的自动化操作，可以节省大量时间，它可以在短时间内实现高效率的分析。
此外，二维红外光谱可以用于化学分析，细胞分析，蛋白质分析，及各种材料分析，比如汽油，润滑油，燃料油等有机物分析等。
同时，也可以用来检测食品中的元素组成，比如糖，蛋白质，脂肪，矿物质等。
它还可以用于环境污染的检测，比如检测空气中的有毒气体成分，以及土壤中的重金属等有毒物质。
二维红外光谱是一种重要的分析技术，它可以应用在许多不同的领域，具有广泛的应用前景。
如今，它已经在工业，医学，农业等各个领域发挥着重要的作用，可以快速，准确，安全地分析物质的组成结构以及它的性质特征。
随着红外技术的不断发展，未来二维红外光谱肯定会发挥更大的作用，以适应日渐增长的工业和应用需求。
总而言之，二维红外光谱技术作为一种重要的分析技术，一直以来在各种应用领域都发挥着重要作用。
它具有强大的分析能力，可以快速，准确，安全地检测样品的组成物质和它们的性质。
也许未来在更多的领域，二维红外光谱将会发挥更大的作用，为解决更多的工程应用问题作出贡献。
乙二醇氢键作用二维红外光谱研究
变 化对 于 乙二醇 氢键 作用 的影 响 。
１ 实验部 分 １ ． １ 原 料及 仪器
１ ２ ０ ０ ｃ ｍ 频率范围内的红外吸收峰分别归属于
Ｃ Ｈ 弯 曲振动模 （ ａ ｃ Ｈ ￣ ） 和 Ｃ —Ｏ Ｈ 面 内弯 曲振 动 模式（ ６ ～ 。 ） ； １ ２ ０ ０—６ ０ ０ ｃ ｍ 频 率 范 围 内的红 外
（ １ ５ ｌ ５ ０ ｏ ｌ ８ ２ Ａ） 。
２ ０ １ ７年 ３月
于宏伟等． 乙二醇氢键作用二维红外光谱研究
５ １
实地 区分 开 被 测 样 品官 能 团 的重 叠 的红 外 吸 收 峰， 具有 重 大 的理 论研 究价 值 ， 因此 笔 者重 点 开展 了 Ｚ ， － － 醇Ｖ Ｏ Ｈ 二 维 红外光 谱 的研究 。
谱 比较简单 ］ ， 其中３ ６ ０ ０～ ３ ０ ０ ０ ｃ ｍ 频率范围
的红外 吸 收 峰 归 属 于 乙 二 醇 Ｏ Ｈ 伸 缩 振 动 模 式 （ Ｉ ， 。 ） ； ３ ０ ０ ０～ ２ ８ ０ ０ ｃ ｍ一频率 范 围 的红 外 吸收 峰
归属 于 乙二 醇 Ｃ Ｈ ２ 伸 缩 振 动模 式 （ Ｉ ， ｃ ） ； １ ６ Ｏ Ｏ一
维红外光谱 、 二阶导数红外光谱 、 四阶导数
红 外 光谱 和 去卷 积 红外 光谱 的数 据获 得 采用 Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｖ ６ ． ３ ． ５软件 ； 二 维红 外光谱 的数据 获得
作者简介： 于宏伟 ， 博士 ， 副教授 ， 现 主要从事 红外光 谱的教 学与科研工作 。 基 金 项 目： 河 北 省 科 技 厅 科 学 技 术 研 究 与 发 展 计 划 （ １ ２ ２ ２ ２ ８ ０ ２） ； 石 家 庄 市 科 学 技 术 研 究 与 发 展 计 划 课 题
二维相关红外光谱及其应用解读
二维相关红外光谱及其应用1 引言二维相关光谱是一种实验设计与数据处理相结合的分析技术。
对于每一种样品体系，需要根据研究目的，设计合适的实验方案，通过对样品施加特定的微扰(包括机械拉伸力、温度、压力、浓度、磁场、光照等)，诱导光谱信号产生动态变化，对一系列的动态谱图进行相关分析计算，便得到二维相关谱图(图1)。
二维相关谱图反映的是样本中各种组成成份或者微观结构单元相应于外界微扰的变化情况，以及这些变化之间相互的联系。
目前应用最广泛的是以温度为变量的二维相关红外光谱技术。
2 二维相关光谱的特性二维相关光谱可用三维立体图或二维等高线图进行可视化显示，便于直观地对二维信息进行解析。
在二维相关光谱的等高线图中，z坐标轴值用x-y平面中的等高线表示。
同步相关光谱代表两个动态红外信号之间的协同程度，它是关于主对角线对称的。
相关峰在对角线和非对角线区域均会出现。
在对角线上有一组峰，它是动态红外信号自身相关而得到的，所以称为自动峰。
自动峰总是正峰，它的强度代表外扰引起的变化程度。
强的自动峰对应于动态谱中强度变化较大的区域，而保持不变的区域则显示出非常小或没有自动峰，这与微观环境对官能团运动的影响是密切相关的。
在二维相关图中(见图1)，以圆圈的个数代表Φ(ν1,ν2)的绝对值。
在坐标(A,A)，(B,B)，(C,C)和(D,D)处的自动峰分别具有2，1，4和2个圆圈，表明(C,C)处的自动峰最强，而(B,B)处的自动峰最弱。
二维同步相关光谱中位于主对角线以外的峰叫做交叉峰，它显示扰动发生过程中ν1和ν2处的强度变化的相关变化。
为了便于观察自动峰和交叉峰的强度的相关变化，可以构造一个相关正方形，把对角线上的自动峰和两侧的交叉峰连贯起来。
所以A和C，B和D是同步相关的(图1a)。
交叉峰的符号既可为正也可为负。
如果发生在ν1和ν2处的强度变化是同一方向的，那么Φ(ν1,ν2)为正；反之，如果发生在ν1和ν2处的强度变化是沿着相反方向的，那么Φ(ν1,ν2)为负。
二维相关近红外光谱及其应用
·综述与专论 ·
2007 年第 31 卷 第 7 期 第 304 页
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由于吸收信息的分布范围广谱峰宽同一近红外谱区常有不同分子多种基团的谱峰重叠在一起严重的谱峰重叠是近红外光谱分析不同于常规分析的一个难点二维相关近红外光谱指对体系在受扰动过程中的近红外光谱进行相关性分析得到光谱的二维尺度信息包括同步和异步相关光谱析体系施加一个外部微扰则体系会产生一系列动态变化运用相关分析对该过程中的近红外谱图进行处理得到的二维相关近红外谱图可以提高重叠的近红外信号的分辨能力观察到在一维近红外光谱中无法观察到的信息
异步相关光谱是某一光谱和另一光谱经 Hilbert 变换信号相关性分析的结果 ,因此异步相关光谱关 于对角线反对称 ,没有自相关峰 。它代表了两个不 同波数处测得的吸收强度变化次序或变化的不同步 特征 ,仅当光谱强度变化信号的傅里叶频率成分不 同位相时才会出现 ,这一特点在区分不同光谱来源 或不同组分形成的重叠峰时特别有效 。
二维相关光谱的概念很早就在核磁共振分析领 域提出 。二维核磁谱是用多脉冲激发核自旋 ,采集 时间域上原子核自旋弛豫过程中的衰减信号 ,经过 傅里叶变换而获得 。但是 ,该分析方法直到近十几 年才被应用到分子振动光谱中 ,其原因在于光谱采 集时间尺度上存在极大差异 。因为分子振动的弛豫 时间比核自旋的弛豫时间要小若干个数量级 ,通常 的光谱仪根本无法在这么短的时间内激发分子振动 并采集它在弛豫过程中的信号 ,所以分子振动光谱 无法跟核磁共振一样采用多脉冲激发的方式获得二 维相关光谱[1] ,因此二维相关光谱很长时间内未渗
二维傅里叶红外光谱
二维傅里叶红外光谱
二维傅里叶红外光谱是一种非线性光谱技术，它结合了傅里叶变换和红外光谱技术。
在传统的红外光谱技术中，通过扫描一条红外光谱曲线来获取样品的信息。
然而，这种方法只提供了分子中振动模式的简单图像，而不提供关于这些模式如何相互作用的信息。
二维傅里叶红外光谱通过在时间和频率域中收集信息来获得更丰富的信息。
在2D-IR实验中，首先使用一系列光脉冲来激发分子的振动模式，然后测量样品反应的时间和频率响应。
通过对这些响应进行傅里叶变换，可以获得2D-IR光谱图。
2D-IR光谱图通常由两个轴组成，将垂直轴称为“频率1轴”，将水平轴称为“频率2轴”。
亮点表示相应的模式之间存在振动耦合。
二维傅里叶红外光谱是一种非常强大的分子结构表征工具，它提供了比传统红外光谱更详细的信息。
红外光谱基本原理课件
红外光谱仪的性能指标
波长范围
表示仪器能够测量的红外 光波长范围，常用的波长 范围有近红外、中红外和 远红外。
分辨率
表示仪器能够分辨的最小 波长差，分辨率越高，仪 器性能越好。
信噪比
表示仪器输出信号与噪声 的比值，信噪比越高，仪 器性能越好。
扫描速度
表示仪器完成一次光谱扫 描所需的时间，扫描速度 越快，仪器性能越好。
谱带形状
不同化学键或基团的红外 光谱谱带形状也不同，谱 带形状与分子内部的对称 性和振动模式有关。
02
红外光谱仪器
红外光谱仪的基本构造
光源
发射一定波长的红外 光，常用光源有碘钨 灯和溴钨灯。
干涉仪
将光源发出的红外光 变成干涉光，常用的 干涉仪有迈克尔逊干 涉仪和马赫-曾德尔干 涉仪。
检测器
检测干涉光的强度， 常用的检测器有热电 堆检测器和量子化能 检测器。
在生物学中的应用
生物大分子结构研究
红外光谱可以用于研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和构象 变化。
生物活性物质分析
红外光谱可以用于分析生过红外光谱研究药物与靶点分子间的相互作用，有助于药物设计 和筛选过程的优化。
在环境科学中的应用
有机污染物分析
红外光谱可以用于检测和鉴定水 体、土壤等环境样品中的有机污
染物，如农药、石油烃等。
气体分析
红外光谱可以用于分析大气中的气 体成分，如二氧化碳、甲烷等，有 助于监测和评估大气环境质量。
地质样品分析
红外光谱可以用于分析岩石、矿物 等地质样品，通过分析其成分和结 构，有助于地质学研究和矿产资源 勘探。
04
数据处理系统
对检测器输出的信号 进行处理，计算出光 谱图。
红外及二维相关光谱方法对外扰作用下聚合物体系演化的微观动力学机理的研究
红外及二维相关光谱方法对外扰作用下聚合物体系演化的微观动力学机理的研究本论文以红外光谱及二维相关光谱分析技术为主要研究手段,并结合PCMW2D (Perturbation Correlation Moving Window Two Dimensional)等方法对外扰作用下聚合物体系的演化机理展开了细致的研究。
在已有科研报导的基础上,力求对聚合物结构与性质间的相互关系获取更深入的了解。
本论文研究工作的创新点主要在于：(1)使用红外光谱方法,对聚合物中的多种化学结构进行了定量分析,从而能够更准确、量化地了解不同的微观结构对聚合物性质的直接影响。
(2)使用了新型的PCMW2D方法。
这种方法能够判定不同的化学结构在发生相转变、相分离等显著变化时所对应的临界条件；同时,结合PCMW2D谱图中相关峰的符号,还可以对各微观结构所发生变化的具体形式进行准确判定。
因此,本论文中通过应用PCMW2D方法,有效地找到了聚合物中的多种基团在外扰作用下发生显著变化时所需要的外界条件及具体的变化形式。
(3)使用二维相关光谱分析方法,对聚合物体系在多种外扰作用下的演化行为进行了研究。
有效地推断出各微观结构随外扰变化的先后顺序,从而得以在分子水平上对聚合物复杂演化过程中的微观动力学机理有所认识。
(4)对多种化合物在近红外区间的振动吸收峰做出了明确的归属,在谱学研究上具有一定的意义。
本论文共分为正文七章及附属的二章。
在正文的第一章中,对红外光谱及二维相关光谱分析方法进行了介绍,同时总体阐述了本论文的工作目的及研究脉络。
在第二章中,介绍了本文的研究工作中所使用的仪器,待测样品的多种制备方法及实验测试条件。
此外作者还结合一些具体的研究体系,介绍了自己在进行红外实验时的一些经验。
在第三章中,我们主要探究了聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)这种对环境温度的变化具有显著响应性的“智能”聚合物。
使用红外、二维相关光谱及PCMW2D方法探讨了PNIPAM 20 wt%重水溶液的相分离及其逆过程的微观动力学机理。
抗坏血酸升温氧化过程的二维相关红外光谱分析
抗坏血酸升温氧化过程的二维相关红外光谱分析华 瑞 孙素琴3 周 群徐永群(清华大学化学系,北京100084)(黄冈师范学院化学系,黄冈438000)摘 要 采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR )和二维相关分析(2D C orrelation Analysis )技术研究了固态抗坏血酸在20℃～160℃的升温氧化过程。
结果表明:抗坏血酸随着温度升高的红外光谱的特征峰在一维图上变化不明显。
借助于二维相关分析,不仅提高了谱图的分辨率,将一维红外谱图上1674cm -1处的单峰分解为两个自相关峰,显示了抗坏血酸的互变异构体中酮式结构的C O 基团和醇式结构的C C 基团的振动;还揭示了分子内各官能团之间的相互作用,反映了在升温氧化过程中这些基团之间的协同关系和变化的先后顺序。
抗坏血酸分子中C O 、C C 和C O C 基团发生了相互作用,其变化的顺序是C C 先于C O C发生偶极矩的变化,最后是C O 发生变化,此现象与抗坏血酸的氧化反应机理相一致。
总之,二维相关红外分析可以作为研究抗坏血酸升温氧化过程中结构动态变化的一种新方法,也为抗坏血酸在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。
关键词 二维相关分析,红外光谱,抗坏血酸,氧化 2002203223收稿;2002209230接受本文系国家中医药管理局科技重大资助项目(国中医药科2001Z DZX 01)1 引 言1986年,Noda 提出并构建了二维红外光谱(2D IR S pectra )的概念1。
在二维红外光谱中,谱图是将两个独立的波数轴的红外谱经过数学相关分析而得到的,根据二维图上的谱峰可以分析在外部扰动下分子内基团的变化。
二维光谱有两个优点:一是可以得到在实验过程中分子内及分子间不同基团之间相互变化的相互作用及先后关系,二是提高谱图的分辨率。
最初用来进行二维红外光谱分析的外部扰动都是与时间有关的,后来扩展到更加广义的扰动,且微扰可以是光、热、电、磁、化学或者机械的多种方式2～4。
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二维相关红外光谱法研究BMTPF分子光化学反应历程王琪;孙素琴;郭浩波;周群;胡鑫尧
【期刊名称】《光谱学与光谱分析》
【年(卷),期】2003(023)005
【摘要】利用二维相关红外光谱方法首次研究了1,2-二(2′,5′-二甲基-3′-噻吩)-全氟环戊烯(简称BMTPF)在紫外光照引发下发生光化学闭环反应的历程. BMTPF分子的一维红外谱图难以直观反映分子结构的变化情况; 而二维相关分析结果清楚地表明: 在紫外光照射下, BMTPF开环态分子中噻吩环的芳香性首先减弱, 然后才是平面闭环态产物分子的形成. 另外, 在一维红外谱图中无法分辨的不同取代位置的甲基, 在二维相关谱图中, 可以清楚地区分开来. 与激光光解方法相比, 二维相关红外光谱是一种简便而有效的研究手段.
【总页数】4页(P859-862)
【作者】王琪;孙素琴;郭浩波;周群;胡鑫尧
【作者单位】清华大学化学系,北京,100084;清华大学化学系,北京,100084;清华大学化学系,北京,100084;清华大学化学系,北京,100084;清华大学化学系,北
京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】O657.33
【相关文献】
1.掺杂三聚氰胺牛奶二维相关红外光谱法的鉴别研究 [J], 杨仁杰;杨延荣;杜艳红;常若葵;张志勇
2.红外光谱联合二维相关红外光谱法测定生三七和熟三七临床研究 [J], 王平强;
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4.真伪半夏二维相关红外光谱法的鉴别研究 [J], 孙素琴;周群;刘军;黄昊
5.三七及其伪品二维相关红外光谱法的鉴别研究 [J], 黄冬兰;郭会时;陈小康;徐永群
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