几种常见有机物的拉曼光谱特性研究

发布时间：2020-10-12 15:43

　　 有机物的检测具有深远的实际意义,而拉曼光谱本身又是一种具有微观、原位、稳定性好、灵敏性高、空间分辨率高等优点的无损检测方法。故本文以饱和一元醇类为对象研究其拉曼光谱特性,得出了饱和一元醇类拉曼光谱间的共性及差异性,并在此基础上归纳总结出其分子水平上的振动、转动情况,为饱和一元醇的检测与进一步研究提供了理论与实验支持。另外由于外界因素的干扰影响,食品、药品、环境等中可能会引入一些危害人类身体健康的有机成分,且往往是痕量水平上的,仅依靠拉曼光谱难以实现其鉴别,这就需要引入表面增强拉曼光谱(SERS)来对微弱拉曼信号进行增强,从而实现检测。通过对表面增强拉曼光谱的特性研究,能得出有机物成分的细微变化,进而实现对有机物的种类及含量情况的分析。本论文通过研究几种饱和一元醇的拉曼光谱特性,对其进行聚类判别及同分异构体的定量鉴别,并通过表面增强拉曼光谱实现对水体污染物亚胺硫磷浓度的建模预测,具体工作如下:1.将实验测得的九种饱和一元醇的拉曼光谱与由密度泛函理论计算得到的拉曼活性光谱相结合,通过对比分析得出其各自的特征拉曼峰归属振动带,并针对这些特征拉曼峰,选取四个主要的拉曼带,利用主成分分析结合欧氏距离判别的方法来区分这九种饱和一元醇,样品识别率达到100%。2.基于不同混合比例下三类醇类同分异构体各特征拉曼峰的变化状况,从单变量及多变量两种分析手段出发,以建立一种将光谱变量与醇异构体的混合浓度相关联的经验线性模型。基于拉曼频带波形的高斯线性特征,采用多峰拟合方法分解出OH基团伸缩振动带的三个基元峰,进而探讨同分异构体间的氢键变化情况。3.为了实现低浓度有机物的分析检测,表面增强拉曼光谱不可或缺。而由于不同基底的增强效果各具差异,为了区分这种差异并选取较为合适的增强基底,选取三种基底进行制作研究,探究其增强效果之间的差异。三种基底都是在Lee等所使用的还原法的基础上改进制备得到,充当还原剂的分别是柠檬酸钠、硼氢化钠、盐酸羟胺。选取甲基紫溶液为探针试剂,得到三种基底增强前后探针试剂的特征拉曼峰变化情况,并利用各基底的增强因子及信噪比来验证三种基底对于探针试剂的增强效果。4.为鉴别水体环境中存在的低浓度的亚胺硫磷,对其表面增强拉曼光谱的特性进行了研究。首先选取赤藓红溶液作为探针试剂来验证基底的时间稳定性,得到纳米银胶与探针分子可迅速达至相互吸附状态并在短时间内保持稳定。将氯化钠充当参照物及凝聚剂引入到亚胺硫磷溶液的测试中,通过结合密度泛函理论,计算亚胺硫磷的各特征拉曼带并分析其归属振动键位。最后通过误差反向传输神经网络建模定量预测不同浓度的亚胺硫磷溶液浓度。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.37;TQ207.4
【部分图文】：

第二章 拉曼光谱原理、实验仪器及算法原理章 拉曼光谱原理、实验仪器及算法生机理为 ν0的单色光入射到某些物质上时，除部分光发生传播方向，向各个方向辐射，这种光传播方式被称原因在于被入射物体的化学键电子云分布产生振动将散射光分成两种模式：即光频率保持不变的瑞利其中拉曼散射包括反斯托克斯散射（Anti-Stokes Scattering）。一般来说，光散射所占入射辐射强度比散射强度大概能占整体比例的 10-3，而拉曼散射相

图 2-2 瑞利散射(a)与拉曼散射(b)对单色激发光频率的频移量才真正是拉曼光谱的测量目的，这是由于对于改变入射光频率亦会引起拉曼线的频率变动，然而拉曼位移却能一直维拉曼位移与入射光的频率无关，而仅受物质分子的振动和转动能级制约的物质分子而言，它们都具备相异的振动和转动能级，故而都有自己专属但是其基于同一振动模式下引发的拉曼位移频率往往又是较为一致的，而我们下一步利用拉曼光谱来检测有机物的理论基础。曼光谱的经典解释据经典电磁理论：进入到光电磁场 E 的分子所具有的感生偶极矩表示如 l ilM t e r t速度为 lr tgg的带电粒子会释放电磁波，且辐射与 2M tgg成正比关系。假设场分量 E 的表达式如下：0E E cos Lt

S效应的金属表层分为两类的粗糙度且其各自对表层增强效应的粒径为 10～200 nm 的亚微观尺度；二为大小相当于几个层如表面络合物、吸附原子、吸附原子簇等，即 SERS 活性聚焦拉曼光谱仪机物的拉曼光谱特性，考虑到稳定性、空间分辨率等多方面拉曼光谱仪。结构如图 2-3 所示，激光束准直后经透镜聚焦过两个全反镜到达双瑞利滤光片，该双瑞利滤波片可实现将波长的光波透射的功能，这样就可以将激发光导入到显微系面形成散射，部分散射光经原方向返回到双瑞利滤波片上，光仍被反射回显微系统中，重复利用。而异于激发波长的拉到达狭缝区域，在该区域偏离样品聚焦点激发的拉曼散射光空间滤波的作用。滤波后仅得到聚焦位置处的拉曼散射信号拉曼谱带，并将其导入到 CCD 探测器中，即得到拉曼光谱。缝”相较于聚焦点而言是共轭的，如此可以极大地提高横向
【参考文献】

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本文编号：2837973