原位拉曼光谱在线分析

原位在线拉曼光谱仪的用途
原位在线拉曼光谱仪的用途主要包括以下几个方面：
1.材料研究：在材料科学中，原位拉曼光谱技术可以用来研究材料的结构、晶体缺陷、微观形态等信息，例如可以用来分析纳米颗粒、纤维、高分子等材料的结构信息。

2.化学反应研究：原位拉曼光谱技术还可以用来研究材料的化学反应过程，例如可以用来观察化学反应中的中间体或产物。

在电化学领域，它可以通过原位获取电极上或界面上的变化信息，实现对电池反应机理、界面反应、中间产物等的化学变化研究。

3.生物医学应用：在生物医学领域中，原位拉曼光谱技术可以用来研究生物分子的结构和特性，例如可以用来分析蛋白质、DNA、RNA 等生物分子的结构、构象变化等信息。

4.鉴别物质缺陷：例如在金刚石晶体中，由于内部质点的热振动或受到辐射、高压作用等，通常会存在一些晶格缺陷，如研究较多的缺陷中心即色心。

天然金刚石或人工改造金刚石在形成过程中可能还会存在一些微区结构缺陷，如包裹体、微裂隙等。

缺陷可能分布在金刚石的表面也可能在内部。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，请查阅相关文献资料或咨询专业人士。

原位拉曼光谱氧吸收
原位拉曼光谱是一种非常强大的表征材料表面化学性质的方法。

在原位拉曼光谱中，当激光光束照射到材料表面时，部分光子被散射，而另一部分则被材料分子吸收。

这些被吸收的光子会导致材料分子的振动和转动，从而产生拉曼散射信号。

通过分析这些信号，可以得到材料表面的化学组成、结构和反应动力学等信息。

在原位拉曼光谱中，氧吸收是其中一个重要的应用。

由于氧分子在材料表面的吸附和反应可以导致表面化学性质的变化，因此通过原位拉曼光谱可以研究材料表面上的氧分子吸附和反应过程。

例如，在研究催化剂表面的反应机理时，原位拉曼光谱可以用来监测催化剂表面上氧分子的吸附和解离过程，从而揭示催化剂表面的反应机制。

此外，在研究环境污染物的吸附和降解过程时，原位拉曼光谱也可以用来监测污染物分子在材料表面上的吸附和解离过程，从而评估材料的吸附性能和降解效果。

原位拉曼光谱在线分析引言：原位拉曼光谱在线分析是一种非侵入性的光谱技术，可以通过激光与样品相互作用的方式获取样品的化学信息。

原位意味着该技术可以在样品的实际应用场景中进行在线实时监测，而不需要样品的取出和处理。

本文将介绍原位拉曼光谱在线分析的原理、应用以及存在的挑战。

一、原位拉曼光谱在线分析的原理原位拉曼光谱在线分析主要基于拉曼散射的原理。

当激光被聚焦在样品表面或样品内部时，部分光子与样品中的分子相互作用，产生红外或者紫外光子的散射光谱。

拉曼散射光谱中的每一个峰对应于样品中一些特定化学键的振动频率。

通过测量样品中的散射光谱，我们可以获取样品的拉曼光谱信息，进一步了解样品的组成和结构。

二、原位拉曼光谱在线分析的应用1.化学过程监测：原位拉曼光谱在线分析可以实时监测化学反应过程中的组分变化以及反应产物的生成情况。

这对于实时调控化学反应的反应条件以及选择最佳的反应参数非常重要。

2.制药行业：原位拉曼光谱在线分析可以用于药物制剂的监测和质量控制。

通过监测药物制剂的组分变化，可以及时发现制剂中的异常情况，并采取相应的措施进行纠正。

3.环境监测：原位拉曼光谱在线分析可以用于环境样品的分析，如水质监测、大气中污染物的检测等。

由于原位分析不需要对样品进行取样和处理，可以减少对环境样品的破坏并大大提高监测效率。

4.生化分析：原位拉曼光谱在线分析可以用于生物样品的分析，如细胞生长监测、蛋白质聚集的检测等。

这对于研究生物体内化学过程的变化、生物样品的健康状况等方面具有重要意义。

三、原位拉曼光谱在线分析的挑战尽管原位拉曼光谱在线分析具有广泛的应用前景，但仍面临一些挑战。

1.信号强度：原位拉曼光谱在线分析中，由于激光与样品的相互作用比较弱，所以采集到的拉曼信号较弱。

因此，需要采用增强拉曼技术，如表面增强拉曼光谱（SERS）或拉曼散射共振增强（SERRS）等，来提高信号强度。

2.干扰信号：原位拉曼光谱在线分析中，样品周围的环境会产生干扰信号，使得拉曼信号的检测变得困难。

电化学酰胺化反应中间体的原位质谱分析
羊雪;惠人杰;胡军
【期刊名称】《质谱学报》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】酰胺键是一种广泛存在的重要化学键,既是构建蛋白质和多肽的核心,也是多种药物分子的活性中心。

近年来,基于电化学的酰胺化反应以高选择性、环境友好等优势受到广泛关注,然而,受限于反应过程的复杂性以及缺乏适当的分析技术,其原位监测和机理研究却鲜有报道。

本研究通过在纳升电喷雾喷针尖端集成金属工作电极的方式构建了一种新型耦合接口,实现了电化学与质谱的在线联用。

基于该技术原位监测了以三苯基膦为缩合剂的芳伯胺酰胺化反应过程,并实现了其中多种关键中间体,特别是一些短寿命自由基中间体的鉴定。

该电化学-质谱耦合接口具有延迟低、样品耗量小、制备简单等优点,有望成为电有机合成反应快速筛选和机理研究的重要工具。

【总页数】11页(P131-140)
【作者】羊雪;惠人杰;胡军
【作者单位】江南大学生命科学与健康工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O657.63
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叠氮化钠原位高压拉曼光谱研究庞晓芬【摘要】在室温条件下,利用金刚石对顶砧高压技术对叠氮化钠进行了原位高压拉曼光谱研究,采用红宝石荧光压标测压,实验的最高压力为37.7 GPa.实验压力范围内拉曼光谱随压力增加发生了丰富的变化.由于多处拉曼峰的出现和消失并伴随频移有拐点,我们判断叠氮化钠在0～0.4 GPa时发生了第一次结构相变,在相变过程中叠氮根的天平振动模式(Eg)出现了振动模式分裂为Ag和Bg,并且伴随着叠氮根离子之间的电荷转移.随着压力继续增加,在14.1 GPa和27.3 GPa分别发生了第二次和第三次结构相变.压致相变的路径为β-NaN3 →a-NaN3 →NaN3 →δ-NaN3.我们的拉曼散射研究,证实了此前的XRD研究.此外,结合计算,我们对常压下-NaN3的拉曼振动进行了指认.【期刊名称】《光散射学报》【年(卷),期】2016(028)004【总页数】5页(P312-316)【关键词】拉曼光谱;高压;叠氮化钠;结构相变【作者】庞晓芬【作者单位】内蒙古交通职业技术学院,赤峰024000;吉林大学,超硬材料国家重点实验室,长春130021【正文语种】中文【中图分类】O433.4金属叠氮化物由于具有特殊的线性叠氮根离子,造就了其独特的晶格动力学、电子结构和晶体结构等物理化学性质,叠氮根离子的氮与氮之间存在σ键,其电子排布可表示,其结构示意图如图1所示。

作为典型的含能材料,金属叠氮化物在工业生产和科研研究中都具有重要应用,可用于制作起爆剂和气体发生器[2-5]。

特别是最近十年,高能单键态聚合氮在高压下的发现[6-8],使得富氮体系成为最近高压研究的热点。

其中,叠氮化物是合成单键态聚合氮的理想材料,这是由于叠氮根离子中的氮以双键形式结合(N-=N+=N-),而N = N键键能(418 kJ/mol)明显小于N ≡ N键键能(954 kJ/mol),因而科学家预测N = N键在压力下更容易解离而形成N-N键[9]。

原位远场拉曼光谱
拉曼光谱学是一种重要的光学分析技术，用于研究分子结构和化学组成。

原位远场拉曼光谱技术是其中的一种特殊形式，它能够在保持样品原位的情况下进行无损、非侵入性的分析。

原位远场拉曼光谱技术的基本原理是利用拉曼散射现象。

当光与物质相互作用时，光子与物质分子发生相互作用，导致光子的能量和动量发生变化，这种现象被称为拉曼散射。

通过测量散射光的频率和强度，可以获得关于物质分子结构和化学组成的信息。

原位远场拉曼光谱技术的特点是能够在保持样品原位的情况下进行分析。

这意味着在实验过程中，样品不会被移动或破坏，从而能够保持其原始状态。

这对于一些难以移动或脆弱的样品来说非常有价值，因为它可以避免样品在运输或处理过程中发生损坏或变化。

此外，原位远场拉曼光谱技术还具有高灵敏度和高分辨率的特点。

它能够检测到微小的结构和化学变化，并给出详细的分子结构和化学组成信息。

这使得该技术在化学、生物学、环境科学和医学等领域中得到了广泛的应用。

例如，在化学领域中，原位远场拉曼光谱技术可用于研究化学反应过程中分子的结构和性质变化。

在生物学领域中，它可以用于研究生物大分子的结构和功能，以及细胞和组织的代谢过程。

在环境科学领域中，它可以用于监测空气、水和土壤中的污染物和有毒物质。

在医学领域中，它可以用于研究药物分子的作用机制和生物分子的结构变化。

总之，原位远场拉曼光谱技术是一种强大的分析工具，它能够在保持样品原位的情况下进行无损、非侵入性的分析。

由于其高灵敏度和高分辨率的特点，该技术在各个领域中都有着广泛的应用前景。

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光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为喇曼效应。

喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。

用虚的上能级概念可以说明了喇曼效应:（图）原理设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。

当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态（Virtual state），虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。

设仍回到初始的电子态，则有如图所示的三种情况。

因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为喇曼线。

在喇曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。

附加频率值与振动能级有关的称作大拉曼位移，与同一振动能级内的转动能级有关的称作小拉曼位移：大拉曼位移：(为振动能级带频率)小拉曼位移：(其中B为转动常数)简单推导小拉曼位移：利用转动常数转动能级能级的选择定则为：所以有即（图）拉曼光谱拉曼散射光谱具有以下明显的特征：a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。

c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。

这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。

简单解释：按照波尔兹曼分布律，处于激发态的分子数与处于正常态分子数之比是：其中g为该状态下的简并度，对于振动态，而所以，。

可以解释：温度升高，反斯托克斯线的强度迅速增大，斯托克斯线强度变化不大转动能级中，所以，由于较低和较高的转动态都有显著的布居，所以小拉曼位移两组谱线(反斯托克斯线，斯托克斯线)强度差不多。

原位拉曼光谱和拉曼光谱：原位拉曼光谱和拉曼光谱是两种不同的光谱技术，主要区别在于实验条件和样品处理方式上。

拉曼光谱是一种散射光谱技术，它利用拉曼散射效应来检测分子振动和转动信息，进而分析物质的结构和性质。

在拉曼光谱实验中，样品通常需要在实验前进行预处理，如制备成粉末或液体等，以便更好地进行光谱采集。

采集的拉曼光谱数据可以用于分析物质的分子结构和化学组成等信息。

原位拉曼光谱是在原位反应池中实时进行光谱采集的一种技术。

相比传统拉曼光谱，原位拉曼光谱更注重对样品在自然状态或者特定反应条件下进行实时监测和分析。

在原位拉曼光谱实验中，样品不需要进行过多的预处理，可以直接放置在原位反应池中进行实时监测。

这种技术可以用于研究反应进程、监测化学反应和生物反应等过程。

拉曼散射拉曼散射（Raman scattering），光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。

又称拉曼效应。

1923年A.G.S.斯梅卡尔从理论上预言了频率发生改变的散射。

1928年，印度物理学家C.V.拉曼在气体和液体中观察到散射光频率发生改变的现象。

拉曼散射遵守如下规律：散射光中在每条原始入射谱线(频率为v0)两侧对称地伴有频率为v0±vi(i＝1，2，3，…）的谱线，长波一侧的谱线称红伴线或斯托克斯线，短波一侧的谱线称紫伴线或反斯托克斯线；频率差vi 与入射光频率v0无关，由散射物质的性质决定，每种散射物质都有自己特定的频率差，其中有些与介质的红外吸收频率相一致。

拉曼散射的强度比瑞利散射（可见光的散射）要弱得多。

以经典理论解释拉曼散射时，认为分子以固有频率vi振动，极化率（见电极化率）也以vi为频率作周期性变化，在频率为v0的入射光作用下，v0与vi两种频率的耦合产生了v0、v0+vi和v0-vi3种频率。

频率为v0的光即瑞利散射光，后两种频率对应拉曼散射谱线。

拉曼散射的完善解释需用量子力学理论，不仅可解释散射光的频率差，还可解决强度和偏振等一类问题。

拉曼散射为研究晶体或分子的结构提供了重要手段，在光谱学中形成了拉曼光谱学的一分支。

用拉曼散射的方法可迅速定出分子振动的固有频率，并可决定分子的对称性、分子内部的作用力等。

自激光问世以后，关于激光的拉曼散射的研究得到了迅速发展，强激光引起的非线性效应导致了新的拉曼散射现象[1]。

拉曼散射共分为两类型：1、共振拉曼散射（resonance Raman scattering）：当一个化合物被入射光激发，激发线的频率处于该化合物的电子吸收谱带以内时，由于电子跃迁和分子振动的耦合，使某些拉曼谱线的强度陡然增加，这个效应被成为共振拉曼散射。

共振拉曼光谱是激发拉曼光谱中较活跃的一个领域，原因在于：（1）拉曼谱线强度显著增加，提高了检测的灵敏度，适合于稀溶液的研究，这对于浓度小的自由基和生物材料的考察特别有用；（2）可用于研究生物大分子中的某一部分，因为共振拉曼增强了那些拉曼谱线是属于产生电子吸收的集团，其他部分可能因为激光的吸收而被减弱；（3）从共振拉曼的退偏振度的测量中，可以得到正常拉曼光谱中得不到的分子对称性的信息。

150顺丁烯二酸酐（顺酐）是一种重要的有机化工原料，自1966年，Bergman和Frisch [1]发现钒磷氧复合氧化物（VPO）在正丁烷氧化制顺酐的高催化性能后，国内外研究者通过多种表征技术围绕钒系催化剂活性中心开展研究，其中拉曼光谱在研究VPO催化剂的晶体结构中发挥了重要的作用，本工作运用原位拉曼光谱技术实时表征了VPO催化剂前体在不同活化条件下的微观晶相结构的变化过程，对理解VPO催化剂如何发挥作用具有参考意义。

1 实验部分1.1 试剂V 2O 5：分析纯，沈阳化工试剂厂；磷酸：分析纯，Sigma Aldrich试剂；异丁醇、苯甲醇：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 催化剂前体的制备采用有机溶剂还原合成法制备VPO催化剂前体：将一定量的V 2O 5加入到异丁醇和苯甲醇的混合溶剂中，再按P/V原子比为1/1.15添加一定量的焦磷酸，回流反应后得浅蓝色浆液。

将该浆液离心、洗涤、干燥，在250℃下干燥一定时间后，得催化剂前体VOHPO 4·0.5H 2O。

1.3 催化剂的表征拉曼光谱采用RENISHAW公司inVia Qontor显微拉曼光谱仪，光源532nm。

取一定量的催化剂前体样品置于原位池中，活化气氛为不同比例的正丁烷和空气的混合气，加热温度从室温升至400℃（升温速率5℃/min），并于400℃停留4h，以一定的时间间隔进行表征。

2 结果与讨论2.1 高正丁烷浓度低氧气浓度时的活化表征反应池中通入正丁烷（φ=1.45%）和氧气（φ=14.25%）的空气混合气，样品加热升温过程见图1，当氧含量较低时，VPO催化剂表面主要存在（VO）2P 2O 7相，特征峰位于930cm -1和1180cm -1处[2]。

存在的δ-VOPO 4相其特征峰1018cm -1的峰强随温度升高而减弱，300℃后逐渐消失，说明钒磷氧化物的原位拉曼光谱表征商宜美 师慧敏 姜健准 王斌 王焕茹 胡潇雨中石化（北京）化工研究院有限公司 北京 100013摘要：运用原位拉曼光谱实时表征了钒磷氧化物在反应过程中微观晶相结构的动态变化过程，结果表明钒磷氧化物的晶相结构会随着反应条件的变化而变化，反应气氛中正丁烷的存在有稳定V Ⅳ和促进（VO）2P 2O 7含量的趋势，而氧气可以促进V Ⅴ的形成，不同的活化条件下V Ⅳ和V Ⅴ的含量在氧化物中保持特定的平衡。