芳香族化合物的太赫兹频段动力学及定量分析

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了苯、萘、偶氮苯、萘-苯混合物和偶氮苯-苯混合物在太赫兹频段的光学特性及动力学特征,应用密度泛函理论计算得到了苯、萘和偶氮苯的分子振动谱.萘和偶氮苯均有明显的吸收峰,萘在太赫兹频段的吸收模式来源为萘分子层间的相互作用和晶格振动,偶氮苯分子沿着N-N链的面内摇摆振动、苯环面的面外摇摆振动和面内剪切振动为吸收模式来源,从而引起了其在太赫兹频段较强的吸收,苯在太赫兹频段的吸收是由于分子与其邻近分子的碰撞产生的少量诱导偶极矩的作用.通过对不同质量分数浓度的萘-苯和偶氮苯-苯二元混合物的太赫兹特征谱的研究,发现混合物的折射率随浓度呈现线性关系,依据Lambert-Beer定律,利用该线性特性可作为混合物中物质成分和浓度的预测.     

太赫兹频段高折射率超材料的设计和特性研究

设计了太赫兹频段的高折射率超材料,该结构是通过在介质板的两侧对称的蚀刻"双开口环"型金属贴片而构成.研究结果表明:当电磁波垂直入射的情况下,谐振频率(0.52THz)附近的折射率高达200,且在0.51THz到2THz频段范围内,折射率均大于70.该超材料具有结构简单、便于加工,宽带等优点,在太赫兹波通信、成像等方面有广阔的应用前景.     

饱和烷烃热力学性质研究

化合物的性质主要与其结构有着密切的相关,分子之间的相互作用导致了不同化合物性质上的差异.笔者从链烷烃主干原子的C原子之间的相互作用出发,引入了相对作用力的概念,对链烷烃的沸点、标准熵、标准吉布斯自由能、摩尔折射率、临界体积等5种物理化学性质建立了多元线性回归方程,分子建模结果显示,F与其结构性质有着较好的相关性.     

湖北鹤峰走马镇葛仙米分布区土壤正构烷烃特征研究

利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)在湖北鹤峰走马葛仙米分布区土壤中检测出了微量的正构烷烃.三个剖面土壤中正构烷烃的碳数分布反映出正构烷烃的低等菌藻类生物和陆生高等植物的特征;表层碳优势指数CPI值在8～18范围,CPI的变化剖面随着深度的增加明显递减,在深度为40cm以后,CPI值在0.24～5.55范围内,三个剖面深度为60～80 cm处,C15-C21/C22-C33比值都出现极大值.这一比值在三个剖面上表现出多阶段的变化.     

湄州湾肖厝沿岸表层溶解态正构烷烃组成及来源分析

为了对湄洲湾表层海水中溶解态正构烷烃组分及来源进行研究,于2008年4月在湄洲湾肖厝沿岸布设5个站位,采集表层海水水样,采用层析柱分离、气相色谱法对水体中正构烷烃组分进行了分析.发现溶解态的正构烷烃分布范围为C8~C36,其中C11和C18浓度较高,正构烷烃总量为1.22~1.55μg/L,平均值为1.35μg/L.同时通过分析正构烷烃的碳优势指数、奇偶比等分子组成特征参数,发现湄洲湾肖厝沿岸表层海水中正构烷烃主要来源于外源性石油污染的输入,少量来源于生物的输入.     

分子诱导效应指数与链烷烃的燃烧热、密度

利用基团的诱导效应指数, 首次提出了分子诱导效应指数的概念, 并定义了链烷烃的有效碳链长度. 研究结果表明有效碳链长度与链烷烃的燃烧热、密度存在相关关系.     

太赫兹射线成像的进展概况

太赫兹辐射介于微波和红外之间．本文回顾了太赫兹射线成像的进展情况．与微波、X射线、核磁共振NMR(nuclear magnetic resonance)成像相比,太赫兹成像不仅能给出物体的密度信息,而且能给出频率域的信息,以及在光频、微波和X射线范围内所不能给出的材料的转动、振动信息．太赫兹射线与其他频段的电磁波相比,它能量低,不会造成对生物样品的电离损伤,而且太赫兹射线很容易穿过介电材料,因而可以用于产品的安全监测、纳米材料的无损探伤．因此太赫兹成像技术在生物学、工业安全监测等方面有可能带来新的关键性的突破．     

北京大气气溶胶中正构烷烃和支链烷烃的特征及其来源分析

使用GC×GC-TOFMS仪器对北京2016年11月雾霾和非雾霾期采集的颗粒物中正构烷烃(C10-C36)进行了定量分析,并且对其分布特征和污染来源进行了分析.结果表明,北京市大气颗粒物中正构烷烃在雾霾天的含量明显高于非雾霾天,浓度分别为591 ng/m3和270 ng/m3.支链烷烃与正构烷烃具有一致的分布规律,在雾霾天也具有较高的浓度,且主要分布在碳数为C19-C28范围内.根据正构烷烃(C10-C36)的碳优势指数(CPI、CPI1和CPI2)结果,可知雾霾和非雾霾期间,北京市大气气溶胶中正构烷烃主要由人为源(汽车尾气、化石燃料燃烧等)排放产生,而植物来源相对贡献较小.植物蜡分布(WAX%)的结果表明,生物源在雾霾和非雾霾天对气溶胶中正构烷烃的贡献率分别为22%和12%.雾霾期间与非雾霾期间相比,生物源对正构烷烃的贡献相对较大.     

基于THz-TDS技术的钢板锈蚀厚度的无损检测

针对现有无损检测技术对钢板材料早期锈蚀厚度难以实现精确检测的问题,基于非接触无损的太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,利用太赫兹（THz）波对非极性材料的透射性及对极性金属材料的反射性,测定了锈蚀产物的光学参数信息和钢板的锈蚀层厚度. 试验结果表明,在有效频率0.2~1.6 THz范围内,锈蚀产物的折射率近似为2.8. 反射THz信号的第一相对幅值与样品的锈蚀时间呈对数函数关系,且与锈蚀时间的倒数呈线性关系. 试验结果还表明,钢板样品锈蚀层厚度随锈蚀时间的增加呈线性递增关系,且利用THz技术测定的厚度值准确率达到90%以上. 从而证明了非接触式THz-TDS技术对钢板锈蚀厚度检测的可行性和精确性.     

义乌市PM_(2.5)中烷烃的污染水平和来源分析

为了解长三角典型县级市—–义乌市大气PM_(2.5)中烷烃的污染特征和来源,于2015年7月—2016年4月,使用TH-16A四通道采样器分别在义乌市北苑站点和江东站点采集大气PM_(2.5)样品,采用气相色谱-质谱联用仪对正构烷烃(C16～C34)和藿烷(C27～C32)进行定量分析.结果表明,北苑站点和江东站点大气PM_(2.5)中正构烷烃的年均浓度分别为78.0和80.4 ng/m3,站点之间没有明显差异;正构烷烃的浓度存在明显的冬季秋季春季夏季的季节性变化规律.正构烷烃的分布特征、主峰碳数(Cmax)、碳优势指数(carbon preference index, CPI)和植物蜡贡献率(Wax%)都表明化石燃料源是义乌市PM_(2.5)中正构烷烃的主要来源,植物蜡的平均贡献率约为20%.义乌市PM_(2.5)中藿烷的年均浓度在北苑站点和江东站点分别为5.5和4.6 ng/m3,藿烷浓度和正构烷烃浓度之间存在较强的正相关关系.依据藿烷同系物的分布特征,机动车排放是义乌市PM_(2.5)中有机质的重要来源.     

超声包合法分离测定重质油中链烷烃和环烷烃

重质油中链烷烃与环烷烃的分离分析是烃类分析的难点,本文将超声波技术与尿素、硫脲包合法相结合,对大庆减压馏分油进行了链烷烃和环烷烃的分离试验,并用GC/MS和NMR对分离后的组分进行了研究.当活化剂异丙醇与油样品的质量比为7.5、包合反应温度为38~43℃时,5次重复试验测得链烷烃和环烷烃的平均质量分数分别为46.56%和41.88%,相对标准偏差分别为0.7%和0.51%.链烷烃中正构烷烃的碳数分布为C20—C38,其中环烷烃的含量低于NMR的检测限,环烷烃的总离子流色谱图显示出其中的链烷烃含量很低.研究结果表明超声波对尿素、硫脲包合反应有明显的促进作用,能显著地提高重质油中链烷烃和环烷烃的分离效果,该方法测定重质油中链烷烃和环烷烃的含量准确度高、重复性好.     

长直链烷烃对航空煤油理化及雾化性能影响

经生物基加氢处理(HRJ)的可再生喷气燃料工艺生产的航空替代燃料,其主要成分为直链烷烃。根据其生物基的特点,可以推断出燃料的碳数分布主要位于C13~C18之间。由此讨论了C13~C18直链烷烃的碳数及掺混质量分数对燃料运动黏度、密度、表面张力等理化性能的影响,进一步由理化性能变化出发探究了直链烷烃对索特尔平均直径(SMD)的影响。将Key’s混合规律、Tat M混合规律和多项式拟合应用于密度公式的拟合,并将Key’s混合规律与对数拟合应用于黏度公式的拟合,对比得出精度较高的理化性能拟合公式。雾化实验发现混合燃料的SMD随添加的链烷烃质量分数增大而增大,即表示添加了链烷烃的航空煤油雾化性能有所下降。     

中国北方新近系红土的正构烷烃构成分析

中国北方晚新生代红层沉积及其发育,但对其成因尚不清楚.通过籍由分子标志化合物中的正构烷烃对天水盆地新近系红土的成因进行探讨表明:天水盆地晚新生代沉积物正构烷烃碳数分布范围为C14-C33,正构烷烃的主峰碳主要集中于低碳的nC16、nC18,高碳峰主要集中于nC25与nC26.nC27/nC31、nC31/nC17、Paq等参数的综合分析表明天水盆地新近系红色沉积物具有明显的水生来源组份,推测它们可能系滨浅湖沉积物经后期改造而成,天水盆地新近系红层可能为水成起因.     

基于THz-TDS技术的豆科牧草种子的鉴定识别

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对豆科牧草种子样品进行实验测试,得到了百脉根、柠条、毛苕籽、沙打旺和羊柴五种常见的牧草种子在太赫兹波段的时域谱,通过快速傅里叶变换得到频域谱,进而得到各牧草种子样品的吸收系数、折射率等光学参数.发现在0.2-1.4THz有效频域范围内,样品的吸收系数谱线以不同的斜率单调递增,样品的平均折射率在1.45-1.71之间,且彼此之间有较大的差异.同时利用偏最小二乘法回归(PLSR)分别对五种豆科牧草的35个样本的吸收系数和折射率做了模型的建立和统计分析.结果表明,利用折射率建立的PLS模型预测效果最好,其相关系数(R)和均方根误差(RMSE)分别为0.9983和0.3157,更能准确鉴定未知样品的种类.研究表明,太赫兹时域光谱技术结合统计分析方法可以作为无损鉴定牧草种子真伪和识别牧草种子种类的一种有效手段,不仅丰富了牧草种子的检测手段,而且有望发展建立标准检测的数据库,最终实现快速、批量、经济鉴定识别牧草种子的目的.     

还原型谷胱甘肽太赫兹光谱及振动模式分析

目前对于肽类的太赫兹光谱研究主要是利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术直接进行测量,而没有对光谱形成机制进行分析。本研究不仅利用太赫兹时域光谱仪对还原型谷胱甘肽(GSH)在0.1~2.0THz波段的光谱特性进行了测量,并用Gaussian09软件选取密度泛函理论中B3LYP计算方法,在6~31G(d,p)基组对还原型谷胱甘肽分子振动进行模拟分析。模拟结果能够较好地解析实验测量光谱,说明该方法可以较好地解释肽分子在THz频段的光谱形成机制。该结论为进一步研究多肽及蛋白质功能结构提供了参考。     

链烷烃分子结构特征与熔点的变化关系

在分析链烷烃的分子结构特征基础上，根据分子热力学中的Lennard-Jones势能函数式，提出了链烷烃的熔点计算模型，以正癸烷和4种主链碳原子数分别为4、5、6、7的支链烷烃为模型化合物进行相关分析，得出模型方程，将其用于30种含碳原子数为2－31的直链烷烃和48种主链碳原子数为4－7的支链烷烃的熔点进行估算，平均绝对误差为4．70℃，平均相对误差为2．59％，其估算精度远优于已有的献报导。     

柴油重质组分对有机可溶物中烷烃成分及其分布的影响

在一台SOFIM8140柴油机上,通过改变柴油中C14以上重质组分、添加润滑油和蓖麻油的方法,研究了柴油组分变化对有机可溶物(SOF)中烷烃的生成量、组分及其分布规律的影响;在一台WP12-336发动机上燃用二甲醚,且在均质充量压燃方式下考察了润滑油裂解生成SOF烷烃的特性。实验结果表明:在柴油中添加重质物或润滑油后的SOF质量排放量均有所增加,添加蓖麻油后则有所降低;SOF中烷烃成分及其分布规律不受燃料成分变化的影响,均是碳数为C15~C25的连续正烷烃,烷烃含量随碳数的增加呈现近似正态分布规律;在润滑油裂解生成SOF中烷烃的组分主要是碳数为C15~C25的正烷烃,但碳数不连续,各烷烃含量呈非正态分布。     

一株烷烃降解细菌的分离鉴定及其降解特性

从天津海域采集的水样中筛选获得一株烷烃降解细菌,经16S r RNA基因鉴定,结合菌株的形态学特征和生理生化特性分析,鉴定为柠檬酸杆菌属(Citrobacter),命名为Citrobacter sp.TUST-S5.利用GC-MS检测出菌株Citrobacter sp.TUST-S5能降解链长C11—C28的烷烃;对C20以上的长链烷烃,降解率为80%,以上,且降解率随碳链长度的增加呈升高的趋势;菌株的生长曲线及降解曲线显示菌株对烷烃的降解率的变化与菌浓度紧密相关;菌株的乳化活性为47.86%,疏水性为38.30%.菌株Citrobacter sp.TUST-S5对中长链烷烃的降解效果显著,乳化作用明显,对于修复海洋石油污染具有重要的作用.     

矢量匹配法研究石墨烯太赫兹频段色散特性

新型碳基纳米材料石墨烯的电磁参数在太赫兹频段表现出明显的色散特性,不利于时域积分方程方法等瞬态电磁的仿真.针对该问题,首先运用Kubo公式定义石墨烯太赫兹频段的表面电导率和阻抗,然后采用矢量匹配法准确拟合,获得表面电导率和阻抗展开式的极点和留数,最后对石墨烯频域表面阻抗的极点-留数展开式进行逆傅里叶变换得到时域积分方程方法所需要的时域表面阻抗.仿真结果验证了该方法的正确性和可行性.     

鄂尔多斯盆地延长组矿物成分的太赫兹光谱研究

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组碎屑岩沉积是典型低渗透砂岩储集层,岩石成分的准确鉴定和定量分析是储层评价的基础.应用太赫兹时域光谱技术研究了延长组常见单矿物在0.1–1.7 THz的光谱特征及光学参数特征,在傅里叶变换的基础上表明不同单矿物在太赫兹波段的光谱特征差异显著.利用太赫兹光谱技术可以分析岩石中单矿物的含量.在此基础上,分析了延长组沉积岩太赫兹光谱特征及其与主要组分光谱特征间的关系,研究表明沉积岩太赫兹光谱与主要组分光谱之间符合Beer-Lambert定律,沉积岩的太赫兹光谱特征是其各个组分光谱叠合的综合效应.因此,研究者提出了线性回归方法,利用岩石组分及沉积岩的太赫兹光谱预测了延长组岩石组分含量.