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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。
结构与性能CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2019， 36（5）： 78聚丙烯（PP）是五大通用树脂之一，在电子电器、家装建材领域应用广泛［1-2］。
PP有多种分类，在实际应用中分为纤维、薄膜、挤塑、吹塑、注塑等。
而根据PP分子中甲基（—CH3）空间位置的不同，又可分为等规、间规和无规三类。
等规指数是PP生产中质量控制指标之一，用来描述立构规整性聚合物的含量。
高等规指数的产品，易于结晶，熔点、机械强度、耐老化性等相关性能也随之升高。
测定PP等规指数对生产工艺具有重要指导意义。
常用的等规指数测量方法有核磁共振波谱（NMR）法和索氏萃取法。
NMR法是测试等规指数最有效的方法，但仪器设备昂贵，过程繁杂，周期长，不适应快速分析的要求。
索氏萃取法测试周期长，也不能快速应用于工业生产。
因此，需要建立一种简便、快捷、准确的检验方基于红外光谱法的聚丙烯等规指数定量检测与分析张 燕1，黄亚平2（1. 南阳理工学院 电子与电气工程学院，河南省南阳市 473004；2. 南阳理工学院 生物与化学工程学院，河南省南阳市 473004）摘要：采用红外光谱法测定聚丙烯等规指数，建立快速测定聚丙烯三单元等规指数、五单元等规指数含量的工作曲线，并对其准确性与精密度进行了评价。
结果表明：聚丙烯等规指数可以用998 cm-1处的吸光度与973cm-1处的吸光度比值以及熔体流动速率的对数来测定，存在较好的线性关系。
利用该方法得到的聚丙烯等规指数与采用核磁共振法测定的等规指数接近，最大偏差为±0.004，具有较好的准确度与精密度，同时具有分析速度快、操作简便的优点。
关键词：聚丙烯 等规指数 红外光谱 定量检测中图分类号：TQ 325.1+4文献标志码：B 文章编号：1002-1396（2019）05-0078-004Quantitative detection and analysis for PP isotactic indexbased on IR spectrometryZhang Yan1，Huang Yaping2（1. School of Electronic and Electrical Engineering，Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473004，China；2. School of Biology and Chemical Engineering，Nanyang 473004，China）Abstract：The isotactic index of polypropylene（PP） was determined by infrared（IR） spectroscopy. A curvilinear equation was established to detect isotactic-triads and isotactic-pentads of PP，whose accuracy and precision were evaluated. The experimental results show that the isotactic index of PP can be determined by the absorbance ratio at the wave numbers of 998 cm-1and 973 cm-1in IR and the logarithm of melt flow rate in linear relationship. The isotactic index obtained by IR and curvilinear equation is closed to the data obtained by nuclear magnetic resonance spectrometer（NMR），whose deviation is kept within ±0.004. The IR method is fast in analysis and simple in operation with high accuracy and precision.Keywords：polypropylene； isotactic index； infrared spectroscopy； quantitative detection收稿日期：2019-05-08；修回日期：2019-07-07。
二维相关光谱性质探索及其在复杂变化体系中的应用二维相关光谱是一项在聚合物研究中广泛应用的分析手段,它有两个十分重要的特质：高效分离重叠峰和判定强度变化顺序。
随着在多个不同体系中的成功使用,二维相关光谱的应用价值得到了充分的证明,但人们也同时发现在被应用于特定体系中时,它可能会存在一定的缺陷。
本文中,我们着眼于实验中常常遇到的特征强度变化,以实际体系为模板建立模型,探索二维相关光谱的应用性质和使用技巧,并与真实体系结合,提高通过模拟方法得到结论的可信度。
首先,我们利用全衰减傅里叶转变红外光谱(ATR-FTIR)记录了水在聚ε己内酯(PCL)中的扩散过程,参考羟基伸缩振动区域特征峰的变化,模拟了在高度重叠的波数区域,不同光谱变化在二维异步谱图中产生的特征信号,确定实验中出现的异步假峰是由特征峰的高度重叠引起的,继而证明扩散过程中自由水和结合水同时生成。
常温下,水分子进入PCL中,氢键弱的团簇水扩散速度快于氢键强的,随着扩散的发生,团簇水间氢键减弱,部分与PCL的羰基结合形成结合水,部分保持自由,形成自由水。
随后,我们使用同样的方法研究了不同温度下的水-低密度聚乙烯(LDPE)扩散体系。
升温可以减小团簇水的体积,增加LDPE分子链的柔性,扩散速率随之增加,但是扩散机理不变：水分子扩散进入聚合物,氢键弱的团簇水扩散速度快于氢键强的,水分子间的氢键在扩散过程中逐渐减弱,自由水随之形成。
然后,在第四和第五章中,我们系统分析了二维相关光谱在S型变化体系中的应用,通过比较不同分段方法得到的顺序判定结果,确定了分段分析对于复杂变化体系的重要性。
对于强度变化类似S型的相变过程,我们利用振动相关移动窗口二维光谱(PCMW2D)将它分为首段,中段和尾段,二维判定顺序认为：在首段,光谱强度先开始剧烈变化的特征峰先变化,即先启动整个相变过程；在中端,较早达到相变点的特征峰先变化；在尾段,相变过程先趋于稳定的特征峰先变化。
但是对于涉及连续反应的体系,使用分段分析也无法准确判定与中间产物有关的特征峰的变化顺序。
聚丙烯薄膜红外光谱聚丙烯薄膜在红外光谱领域中具有广泛的应用。
红外光谱是一种用于分析物质结构和化学成分的工具，可以通过测量物质对红外辐射的吸收或发射来获取信息。
在聚丙烯薄膜的红外光谱中，我们可以观察到一系列特征峰，这些峰对于研究聚丙烯的结构和性质非常重要。
首先，我们来看一下聚丙烯的基本结构。
聚丙烯是一种由丙烯单体聚合而成的聚合物，其化学式为(C3H6)n，其中n表示重复单元的个数。
聚丙烯通常具有线性和无定形的结构，这使得它在红外光谱中展现出一些独特的光谱特征。
在聚丙烯薄膜的红外光谱中，我们可以观察到几个重要的峰：主要有2900 cm-1和1400 cm-1的特征吸收峰。
这些峰对应着聚丙烯分子中的C-H振动和C-H 弯曲振动。
在2900 cm-1的位置，我们可以观察到两个主要的吸收峰，分别对应着称为α和β的两种不同的CH3基团的振动。
α峰对应着CH3基团与丙烷主链的C-H振动，而β峰对应着CH3基团之间的C-H振动。
通过测量这两个峰的相对强度，我们可以估计聚丙烯中α和βCH3基团的含量，从而分析聚丙烯样品的结构。
在1400 cm-1的位置，我们可以观察到一个比较宽的吸收峰，该峰对应着聚丙烯中的C-H弯曲振动。
这个峰的宽度和形状可以提供有关聚丙烯样品中其他碳氢化合物残留物的信息。
例如，如果聚丙烯样品中存在不纯物质或附加的碳氢化合物，这个峰的形状和强度就会发生变化。
除了上述的主要吸收峰外，聚丙烯薄膜的红外光谱还包含一些其他的特征峰。
例如，我们可以观察到一个约1660 cm-1的吸收峰，该峰对应着C=C双键的伸缩振动。
这个峰的强度可以提供有关聚丙烯样品中不饱和度的信息。
此外，在800-1000 cm-1的区域，我们可以观察到一系列较弱的吸收峰，这些峰对应着聚丙烯中的C-C和C-H振动。
这些峰的位置和强度可以提供有关聚丙烯样品的结晶度和无定形度的信息。
总的来说，聚丙烯薄膜的红外光谱能够提供有关聚丙烯分子中各种基团的信息。
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。
《二维光子晶体生物传感器光谱特性分析》篇一摘要：本文着重研究了二维光子晶体生物传感器的光谱特性。
通过对传感器内部光子晶体结构的光学性质进行深入分析，结合实验数据，探讨了其在生物检测中的应用及潜在优势。
本文首先介绍了二维光子晶体的基本原理和结构特点，随后详细分析了其光谱特性的表现，最后通过实验数据验证了其在实际生物检测中的效果。
一、引言随着生物传感技术的不断发展，二维光子晶体生物传感器因其独特的光学性质和高效的信号传输能力，在生物检测领域展现出巨大的应用潜力。
其光谱特性的研究对于提高生物传感器的性能和准确性具有重要意义。
本文旨在分析二维光子晶体生物传感器的光谱特性，并探讨其在实际应用中的效果。
二、二维光子晶体的基本原理与结构特点二维光子晶体是一种具有周期性折射率变化的人工微结构，其特殊的光学性质使其在光子调控、光场控制等方面具有显著优势。
二维光子晶体生物传感器利用这一特性，将光子晶体与生物分子相互作用，通过检测光信号的变化来实现对生物分子的检测。
其结构特点主要包括周期性排列的微结构以及与生物分子的相互作用界面。
三、二维光子晶体生物传感器的光谱特性分析1. 反射光谱特性：二维光子晶体生物传感器具有独特的光子带隙效应，使得特定波长的光在传感器表面发生反射，形成特定的反射光谱。
这一特性使得传感器能够根据不同波长的光信号变化来检测生物分子的存在和浓度。
2. 透射光谱特性：除了反射光谱外，二维光子晶体生物传感器还具有透射光谱特性。
通过对透射光的检测和分析，可以获得更多的生物分子信息，提高检测的准确性和灵敏度。
3. 光学谐振效应：二维光子晶体生物传感器利用光学谐振效应，使得传感器对特定波长的光具有高灵敏度。
这一特性使得传感器能够快速响应并准确检测生物分子的变化。
四、实验数据与分析为了验证二维光子晶体生物传感器的光谱特性，我们进行了系列实验。
实验结果显示，该传感器在反射光谱、透射光谱和光学谐振效应等方面均表现出优异性能。
《二维光子晶体生物传感器光谱特性分析》篇一一、引言随着现代生物技术的飞速发展，生物传感器在医疗诊断、环境监测、药物研发等领域发挥着越来越重要的作用。
其中，二维光子晶体生物传感器以其独特的光学特性和高灵敏度，逐渐成为研究的热点。
本文旨在深入分析二维光子晶体生物传感器的光谱特性，为相关领域的研究和应用提供理论支持。
二、二维光子晶体生物传感器概述二维光子晶体生物传感器是一种利用光子晶体结构特性的新型生物传感器。
光子晶体是一种具有周期性折射率变化的材料，其特殊的结构可以控制光的传播，使得在特定频率范围内的光能够在晶体内部产生共振。
将这种光子晶体结构与生物传感器相结合，可以实现对生物分子的高灵敏度检测。
三、光谱特性分析（一）共振效应二维光子晶体生物传感器的光谱特性中最显著的是共振效应。
当光照射在光子晶体上时，若光的频率与晶体内部分子的振动频率相匹配，就会产生强烈的共振现象。
这种共振效应可以显著增强光的吸收和散射，从而提高传感器的灵敏度。
（二）高分辨率由于光子晶体的周期性结构对光的传播具有强烈的控制作用，因此二维光子晶体生物传感器具有高分辨率的特性。
这种高分辨率使得传感器能够精确地检测生物分子的种类和浓度，为生物分析提供了有力工具。
（三）快速响应二维光子晶体生物传感器的光谱特性还包括快速响应。
由于共振效应的存在，传感器能够在极短的时间内对光信号做出响应，从而实现快速检测。
这种快速响应的特性使得传感器在实时监测和快速反应方面具有优势。
四、实验方法与结果分析（一）实验方法本实验采用不同的光源和不同浓度的生物分子样品对二维光子晶体生物传感器进行测试。
通过改变光源的波长和强度，以及调整样品的浓度，观察传感器的光谱响应变化。
同时，利用光谱分析仪记录实验过程中的光谱数据。
（二）结果分析根据实验数据，我们分析了二维光子晶体生物传感器的光谱特性。
结果表明，传感器在特定波长下对生物分子的检测具有高灵敏度和高分辨率。
此外，我们还发现传感器的响应速度与光源的强度和波长密切相关，通过优化光源条件可以进一步提高传感器的性能。
聚丙烯红外光谱特征峰
聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种常见的聚合物材料，其红外光谱特征峰如下：
1. C-H伸缩振动：在2800-3000 cm^-1范围内出现，主要由于甲基（CH3）和亚甲基（CH2）基团引起。
2. C=C伸缩振动：在1630-1660 cm^-1范围内出现，可用于识别双键存在。
但聚丙烯中一般不存在碳碳双键，因此该峰较弱或不明显。
3. C-H弯曲振动：在1375 cm^-1附近出现，主要由于甲基（CH3）和亚甲基（CH2）基团引起。
这个峰通常比较强烈。
4. C-O伸缩振动：在1150 cm^-1附近出现，主要由于聚丙烯中羧基（COOH）引起。
然而，在纯聚丙烯中，羧基含量较低，因此该峰可能较弱。
需要注意的是，红外光谱特征峰的具体位置和强度可能会受到多种因素的影响，如样品制备方法、测量条件等。
因此，最好还是通过对比标准聚丙烯样品的红外光谱来确定特征峰的位置和强度。
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。
乙纶二维中红外光谱研究由于它材料的特性，乙烯对红外光谱技术具有重要的应用价值。
乙烯及其衍生物的红外光谱在石化、合成树脂和有机合成方面有着深远的意义。
乙烯在医药等领域也得到了广泛的应用，使得红外光谱研究技术在满足我国有关产品质量标准和控制的评价中发挥了重要的作用。
乙纶二维中红外光谱技术是研究乙烯和其他红外光谱特性的新技术，主要用于乙烯和乙烯衍生物的鉴定和分析。
乙烯及其衍生物经过了精心设计的红外光谱技术，能够完整地反映乙烯结构识别和分子特性的指示。
通过乙烯分子的不同部分和功能单元，乙纶二维中红外光谱技术可以有效和准确地识别乙烯结构，可以从样品中分离和分析各种结构和功能单元。
乙纶二维中红外光谱技术主要由红外光谱与其他技术（例如质谱法和分子动力学模拟）相结合而成。
在分析乙烯结构方面，该技术可以连续地提供乙烯分子中活性基团的定性信息，以及乙烯分子中各种结构和功能单元的空间布局和可调节结构的动态更改。
在乙纶二维中红外光谱分析技术的应用中，有两种不同的分析方法：一种单谱带分析、另一种多谱带分析。
单谱带分析是通过分析乙烯在给定波数范围内强度最大的频率，得出乙烯分子中活性基团或功能单元的位置和数量；多谱带分析是通过分析乙烯在不同波数范围内的强度变化，分离乙烯分子中的活性基团和功能单元。
乙烯的结构设计，以及乙烯分子组成的测定都可以通过乙纶二维中红外光谱技术来完成。
把乙纶二维中红外光谱技术应用到乙烯的研究当中，可以帮助乙烯和乙烯衍生物中活性基团和功能单元进行有效的分离和分析；此外，乙纶二维中红外光谱技术还可以实现红外光谱测量及其分析结果综合数据库的建立，从而为乙烯的应用提供可靠而迅速的分析方法，实现乙烯及其衍生物合成过程中安全性和材料品质等质量要求的管控。
总之，乙纶二维中红外光谱技术在乙烯及其分子结构分析方面具有重要的实际意义。
通过这项技术，可以有效识别乙烯的结构特征和活性基团，以及乙烯衍生物的分离、鉴定和分析。
此外，乙纶二维中红外光谱分析技术的应用还可以帮助乙烯的药物研发、生物质材料和有机合成等行业，大大提高分析效率以及生产过程的质量控制。
