二甲基硅油 C-Si 伸缩振动模式红外光谱研究

在303~393 K温度范围内,采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)研究了二甲基硅油的一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。实验发现,在1800~600 cm~(-1)范围内,二甲基硅油主要存在CH_3伸缩振动模式(νCH_3)、CH_3变形振动模式(δCH_3)、CH_3摇摆振动模式(ρCH_3)、Si-O伸缩振动模式(νSi-O)和Si-C伸缩振动式(νSi-C)等5种红外吸收模式,其中782 cm~(-1)和789 cm~(-1)处的红外吸收峰归属于二甲基硅油νSi-C。以二甲基硅油νSi-C为研究对象,进一步开展相关二维红外光谱的研究。结果发现,随着测定温度的升高,二甲基硅油νSi-C红外吸收强度的变化快慢顺序为:789 cm~(-1)782 cm~(-1)。本项研究拓展了ATR-FTIR技术在二甲基硅油热变性方面的研究范围。     

聚四氟乙烯F-C-F伸缩振动二维红外光谱研究

在303~393K的温度范围内,测定聚四氟乙烯F-C-F伸缩振动模式(νCF2)的一维红外光谱。研究发现:1220cm-1的红外吸收峰归属于聚四氟乙烯F-C-F不对称伸缩振动模式(νasCF2),而1150cm-1的红外吸收峰则归属于聚四氟乙烯F-C-F对称伸缩振动模式(νsCF2)。进一步研究了聚四氟乙烯νCF2的二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱,发现聚四氟乙烯νasCF2在1210cm-1和1260cm-1处裂分为双峰;而聚四氟乙烯νsCF2则在1145cm-1、1155cm-1和1175cm-1裂分为3个吸收峰。最后研究了聚四氟乙烯二维红外光谱,考察了温度对于聚四氟乙烯νCF2吸收强度变化的影响。研究发现:随着测定温度的升高,聚四氟乙烯νCF2红外吸收强度变化快慢的顺序为:1145cm-1>1210cm-1>1155cm-1>1175cm-1>1260cm-1。本项研究拓展了二维红外光谱在聚四氟乙烯热变性方面的研究范围。     

聚四氟乙烯F-C-F伸缩振动二维红外光谱研究

在303~393K的温度范围内,测定聚四氟乙烯F-C-F伸缩振动模式(νCF2)的一维红外光谱。研究发现:1220cm-1的红外吸收峰归属于聚四氟乙烯F-C-F不对称伸缩振动模式(νasCF2),而1150cm-1的红外吸收峰则归属于聚四氟乙烯F-C-F对称伸缩振动模式(νsCF2)。进一步研究了聚四氟乙烯νCF2的二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱,发现聚四氟乙烯νasCF2在1210cm-1和1260cm-1处裂分为双峰;而聚四氟乙烯νsCF2则在1145cm-1、1155cm-1和1175cm-1裂分为3个吸收峰。最后研究了聚四氟乙烯二维红外光谱,考察了温度对于聚四氟乙烯νCF2吸收强度变化的影响。研究发现:随着测定温度的升高,聚四氟乙烯νCF2红外吸收强度变化快慢的顺序为:1145cm-1>1210cm-1>1155cm-1>1175cm-1>1260cm-1。本项研究拓展了二维红外光谱在聚四氟乙烯热变性方面的研究范围。     

聚丙烯C—H 弯曲振动二维红外光谱研究

目的通过二维红外光谱技术研究温度对聚丙烯化学结构的影响。方法在1500~1350 cm-1的频率范围内,分别测定聚丙烯C—H弯曲振动模式(δC-H)的一维红外光谱、二阶导数红外光谱和四阶导数红外光谱来确定聚丙烯分子结构,后采用二维红外光谱研究温度对聚丙烯δC-H红外吸收强度的影响。结果聚丙烯δC-H主要包括甲基不对称碳氢弯曲振动模式(δas CH3)、甲基对称碳氢弯曲振动模式(δs CH3)和亚甲基碳氢弯曲振动模式(δCH2),随着测定温度的升高,聚丙烯分子中δC-H红外吸收强度变化快慢顺序为δCH2-2(1464 cm-1)δCH2-1(1475 cm-1)δas CH3(1455 cm-1)δs CH3(1375 cm-1)。结论二维红外光谱在有机高分子包装材料热变性分析具有重大作用。     

硅橡胶结构及热稳定性研究

采用中红外光谱(包括一维MIR光谱和二阶导数MIR光谱)开展了硅橡胶的结构研究。实验发现:硅橡胶主要存在CH3不对称伸缩振动模式、CH3对称伸缩振动模式、CH3变形振动模式、CH3摇摆振动模式、Si-O伸缩振动模式和Si-C伸缩振动模式等。在303～523 K的温度范围内,采用变温红外光谱进一步开展了硅橡胶热稳定性研究,实验发现:随着测定温度的升高,硅橡胶主要官能团对应的吸收频率及强度都有显著的改变。本文拓展了MIR及TD-MIR光谱在硅橡胶结构及热稳定性方面的研究范围。     

Parafilm的结构及热稳定性研究

目的采用红外光谱法研究Parafilm的分子结构。方法采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)技术,分别研究Parafilm的一维变温光谱、二阶导数变温光谱、四阶导数变温光谱及去卷积变温光谱。结果 Parafilm主要存在着CH_3不对称伸缩振动模式、CH_2不对称伸缩振动模式、CH_2对称伸缩振动模式、CH_2变角振动模式、CH_3不对称变角振动模式、CH_3对称变角振动模式、C—C骨架伸缩振动模式和CH_2面内摇摆振动模式等8种红外吸收模式,最终确定Parafilm的主要分子结构为聚异丁烯。采用变温ATR-FTIR技术(293~393 K)进一步开展Parafilm热稳定性研究,研究发现Parafilm的热稳定较差,而其临界使用温度为313 K。结论该研究拓展了变温ATR-FTIR技术在高分子包装材料的结构及热稳定性方面的研究范围。     

二甲基硅油结构及热稳定性

采用红外(IR)光谱开展了二甲基硅油的结构研究。实验发现:二甲基硅油主要存在着νasCH3-二甲基硅油、νsCH3-二甲基硅油、δCH3-二甲基硅油、νSi-O-二甲基硅油、ρCH3-二甲基硅油和νSi-C-二甲基硅油等六种红外吸收模式。采用变温红外(TD-IR)光谱进一步开展了二甲基硅油的热稳定性研究。实验发现:在303~523 K温度范围内,随着测定温度的升高,二甲基硅油主要官能团对应的吸收频率及强度均有明显的改变,并进一步研究了其热变机理。     

一维中红外光谱间苯二酚热稳定性

采用一维中红外(MIR)光谱技术开展了间苯二酚的结构研究。间苯二酚的红外吸收模式包括:ν_(OH-间苯二酚)、ν_(CH-间苯二酚)、ν_(C=C-间苯二酚)、β_(OH-间苯二酚)、ν_(C-O-间苯二酚)、β_(CH-间苯二酚)、γ_(CH-间苯二酚)和δ_(环-间苯二酚)。采用一维变温中红外(TD-MIR)光谱,进一步开展了间苯二酚的热稳定性研究。实验发现:在293～453 K的温度范围内,随着测定温度的升高,间苯二酚的主要官能团对应的吸收频率及强度均有明显的改变,间苯二酚的热稳定性进一步降低,而383～393 K是一个临界温度区间,并进一步进行了机理研究。研究进一步证明一维MIR光谱和一维TD-MIR光谱在重要的精细化工中间体(间苯二酚)结构及热稳定性分析中的重大作用。     

微波ECR-CVD法制备a-C:F:H膜的红外吸收及其光学带隙

改变CHF3 CH4 流量比R =[CHF3] ([CHF3]+[CH4 ]) ,采用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积 (MWECR CVD)方法沉积a C :F :H薄膜。a C :F :H薄膜的结构和光学带隙使用傅立叶变换红外光谱和紫外 可见光谱来表征。红外结果表明 ,在低流量比R(R <6 4 % )下 ,薄膜的红外特征结构主要以 CF(10 6 0cm- 1 ) , CF2(112 0cm- 1 )以及 CHx(2 80 0～ 30 0 0cm- 1 )的伸缩振动为主 ;在高流量比R(R >6 4 % )下 ,薄膜表现为类聚四氟乙烯(PTFE)的结构特征 ,典型的红外特征峰是位于 12 2 0cm- 1 处的 -CF2 反对称伸缩振动。薄膜的光学带隙Eg 随流量比R的变化表现为先降后升。进一步研究表明 ,薄膜中的H和F浓度调制着薄膜的CC共轭双键结构 ,使光学带隙Eg 从 2 37到 3 3之间变化     

MgxZn1-xO薄膜的红外光谱及其表面浸润性

采用溶胶-凝胶法制备MgxZn1-xO薄膜,利用X射线衍射仪、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和荧光光谱仪等测试分析薄膜的微结构、表面形貌、红外光谱和光致发光特性等,研究结果表明,薄膜中的Zn O成分均呈六角纤锌矿结构,当x=0.15时,薄膜中有Mg O成分析出;随着x从0增大到0.15,均方根粗糙度不断减小;1038 cm-1附近的吸收峰对应于Si-O-Si的对称和反对称伸缩振动模,408 cm-1附近的吸收峰对应于六角结构Zn O的Zn-O振动模,900 cm-1附近的吸收峰则对应于SiO键伸缩振动模,该吸收峰强度的减弱说明薄膜中Si-O键数目减少。近带边发射峰位由410 nm蓝移到370 nm与薄膜导带底或价带顶的局域能级、薄膜禁带宽度变化等因素有关,可见光发射带是单离子氧空位(VO+)和氧填隙(Oi)等薄膜本征缺陷相互竞争的结果。用接触角测试仪测试薄膜的表面接触角,研究Mg含量对薄膜的表面浸润性及其光诱导可逆转变的影响,并探讨其形成机理。     

采用二维红外技术研究交联对碱溶胶原结构的影响

以N-羟基琥珀酰亚胺己二酸酯(NHS-AA)为交联剂,交联改性碱溶胶原,采用二维红外相关光谱法研究了交联对胶原二级结构的影响。研究发现,交联未影响胶原红外特征吸收峰的位置,但1672、1554和1241cm-1归属于胶原酰胺I带的CO伸缩振动、酰胺Ⅱ带的C—N伸缩与N—H弯曲振动和Ⅲ带的N—H面内变形振动峰之间存在同步正交叉峰,表明随交联共价键的增加,胶原的链段构象发生了变化。在NHS-AA用量增加的过程中,胶原二级结构变化的顺序为:酰胺Ⅲ带>酰胺Ⅰ带>酰胺Ⅱ带>—CH3>—CH—。由此可见,二维红外相关分析法能提供由交联引起的胶原构象动态变化的微观信息,为进一步研究改性胶原结构与功能之间的关系提供实验依据。     

交联羧甲基羟丙基纤维素结构的研究

本文对羧甲基羟丙基纤维素(CMHPC)及其与三价铬和铝离子的交联产物进行拉曼谱图分析,了解关于交联对CMHPC结构所产生的影响。结合红外谱图和动态粘弹性分析,进一步明确了CMHPC交联产物的结构特征。     

On the νSiO infrared absorption of polysiloxane films

The infrared absorption of polysiloxanes involves a strong band at around 1050 cm^− 1, attributed to the antisymmetric vibration of siloxane bridges. The splitting of this band into two components is generally attributed to coupling between next-neighbor siloxane groups along the polysiloxane chain. From a quantitative analysis of the spectra of these materials, we find that this splitting is larger when the material is in thin-film form, and that the relative intensity of the two components is polarization dependent. We show that these effects are fully understandable in the theoretical framework of infrared absorption by thin films, and are related to long-range dipolar interactions responsible for the longitudinal-transverse splitting effect in crystalline materials. As a consequence, the polarization dependence of the infrared absorption observed for thin films does not appear to be associated with an orientational ordering in the film.     

利用粘度法和二维红外相关光谱法研究胶原/羟丙甲基纤维素共混物的相互作用

采用粘度法和二维红外相关光谱法对胶原/羟丙甲基纤维素共混体系的相容性及相互作用进行了研究。粘度法测定结果表明,羟丙甲基纤维素含量<30%时共混体系相容,超过50%则不相容。二维红外相关光谱法的分析结果表明,当羟丙甲基纤维素含量<30%时,归属于羟丙甲基纤维素的C—O(H)伸缩振动峰1061cm-1与归属于胶原酰胺带的CO对称伸缩振动峰1660cm-1、N—H摇摆振动峰1553cm-1和N—H面内变形振动峰1238cm-1之间存在同步负交叉峰,表明胶原和羟丙甲基纤维素之间存在氢键作用;而当羟丙甲基纤维素含量>30%时,同步图中负交叉峰强度减小的同时同步峰1061cm-1的强度明显变大,表明此时羟丙甲基纤维素与胶原之间的氢键作用变弱,羟丙甲基纤维素更倾向于在自身分子之间形成氢键。     

In situ Fourier transform P-polarized infrared reflection absorption spectroscopic investigation of an interface properties of SiO2/Si(100) deposited using electron cyclotron resonance microwave plasma at room temperature

Amorphous SiO₂ films have been deposited onto the Si substrate, without heating, using sputtering-type electron cyclotron resonance (ECR) microwave plasma. In situ Fourier transform P-polarized infrared reflection absorption spectroscopy (ISFT-PIRRAS) has been used to study the properties of a-SiO₂/Si interface. The results from ISFT-PIRRAS monitoring indicated that the interface stress led to significant distortion in the local structure, which resulted in the broadening of a transverse optical mode (TO₃) located at 1050 cm⁻¹. The interface stress decreased with increased film thickness. In addition, the longitudinal optical phonon mode (LO₃, located at 1223 cm⁻¹) related to TO₃ mode was observed due to Berreman effect [B. Harbecke, Appl. Phys. A: Solids Surf. 38 (1985) 263]. This phonon mode is very sensitive to SiO₂ film thickness, which enables it to be used to detect and characterize ultra thin SiO₂ film. When the film thickness is over 30 nm, a non-linear dependence of the intensity of LO₃ mode on film thickness was observed. However, the TO₃ mode has a near linear dependence on film thickness. Thus, it is more accurate and suitable to detect thick film by monitoring TO₃ mode intensity.     

Differentiation of mesophilic and thermophilic bacteria with fourier transform infrared spectroscopy

In the present study the characterization and differentiation of mesophilic and thermophilic bacteria were investigated by using Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. Our results showed significant differences between the FT-IR spectra of mesophilic and thermophilic bacteria. The protein-to-lipid ratio was significantly higher for thermophiles compared to mesophiles. The absorption intensity of the CH(3) asymmetric stretching vibration was higher in thermophilic bacteria, indicating a change in the composition of the acyl chains. The higher intensity/area observed in the CH(2) symmetric stretching mode at 2857 cm(-1), and the CH(2) bending vibration band at 1452 cm(-1), indicated a higher amount of saturated lipids in thermophilic bacteria. The lipid C=O stretching vibration at 1739 cm(-1), which was observed in the mesophilic group, was not observed clearly in the thermophilic group, indicating a difference in packing that is presumably due to the decreased proportion of unsaturated acyl chains in thermophilic bacteria. In addition, the carbonyl groups become hydrogen bonded and the cellular DNA content was lower in thermophilic bacteria. Moreover, in the 1000-400 cm(-1) frequency region, the spectra of each bacterial species belonging to both the mesophilic and thermophilic bacterial groups, showed characteristic differences that were discriminated via dendrogram using cluster analysis. The current study implies that FT-IR spectroscopy could be successfully applied for the rapid comparison of bacterial groups and species to establish either similarities or discrepancies, as well as to confirm biochemical or physiological characteristics.     

微波等离子体化学气相沉积法生长非晶碳化硅薄膜

利用SiH4(80%Ar稀释)和CH4作为源气体,通过改变源气体流量比、基片温度、沉积气压等参量,使用微波电子回旋共振化学气相沉积法生长非晶碳化硅薄膜。实验结果表明碳化硅薄膜沉积速率随气体流量比R(CH4/(CH4+SiH4))的增加而减小、随基片温度的升高明显减小、随沉积气压的增加先增大后减小。红外结构表明:在较低流量比R下,薄膜主要由硅团簇和非晶碳化硅两相组成,而当R>0.5时,薄膜的结构主要由非晶碳化硅组成,薄膜中键合的H主要是Si和C的封端原子。同时,沉积温度的升高使碳化硅薄膜中Si-H,C-C和C-H键的含量减少,而薄膜中Si-C含量明显增加且峰位发生了红移。薄膜相结构的转变是薄膜光学带隙变化的原因。