基于2018年5月27日—31日长江口邻近海域的海洋科学综合调查,利用船载走航式表观光谱观测系统进行了定点及连续光谱测量,结合快速多参数水质仪和声学多普勒流速剖面仪同步观测结果,研究了悬浮颗粒物(SPM)的高频变化特征及其影响因素。研究结果表明,长江口邻近海域SPM浓度存在高频变化特征,且受潮汐作用影响显著。在退潮周期内,其浓度在定点站位内有明显的先上升后下降过程,且浓度高值与高流速相对应。断面走航观测显示,SPM在短时间内变化特征存在明显的空间差异。在水深较浅的区域中局地再悬浮过程的作用明显,且SPM浓度与流速之间有着良好的对应关系,而在水深较深、离岸较远的区域中SPM浓度的变化则可能与长江冲淡水过程相关。

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术, 通过改变气源中的氮含量, 得到不同结晶质量的单晶金刚石, 通过激光切割以及抛光控制样品尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm, 然后对样品进行表面氢化处理并研制了金刚石射频器件, 系统研究了氮含量对金刚石材料晶体质量和金刚石射频器件性能的影响。随着氮含量的增加, 虽然单晶金刚石生长速率有所增加, 但是其拉曼半峰全宽(FWHM)、XRD摇摆曲线半峰全宽也逐渐增加, 光致发光光谱中对应的NV缺陷逐渐增多, 晶体结晶质量逐渐变差, 不仅导致沟道载流子的迁移率出现退化, 而且也使金刚石射频器件出现了严重的电流崩塌和性能退化问题。通过降低氮浓度, 提升材料的结晶质量, 沟道载流子迁移率得到显著提升, 金刚石射频器件的电流崩塌得到有效抑制, 电流增益截止频率fT和功率增益截止频率fmax分别从17 GHz和22 GHz大幅度提升至32 GHz和53 GHz。

本文研究制备了可应用于高功率CO2激光器的CVD金刚石窗口。首先使用环形天线-椭球谐振腔式MPCVD装置沉积制备直径2英寸(1英寸=2.54 cm)金刚石自支撑膜, 然后将膜片双面抛光, 激光切割成矩形基片, 再采用蒸镀法在基片表面制备中心波长在10.6 μm的增透膜, 最终制备得到金刚石光学窗口。采用傅里叶红外透射谱、热导仪、爆破试验台测试了金刚石基片镀膜前后的红外透过率、热导率和爆破强度。利用自行搭建的光学平台, 测试了CVD金刚石基片增透膜能承受的激光功率密度。结果显示CVD金刚石基片在10.6 μm处的透过率为70.9%, 利用光谱计算的吸收系数为0.06 cm-1, 热导率＞19.5 W/(cm·K), 爆破强度＞5.62 MPa, 镀膜后的透过率为99.2%, 增透膜可承受的激光功率密度＞995 W/mm2。

选取环境中含量最多的9种多溴联苯醚（PBDEs）及已知具有高/中等生物毒性的14种PBDEs作为目标辨识物, 首先基于振动归属将上述PBDEs红外光谱分为6个谱区, 利用相似度分析评价各谱区对23种同系物的辨识能力并筛选易于辨识的红外谱区, 其次根据各谱区特征建立辨识方法并进行方法评价, 最终通过主成分分析及判别分析法在所研究谱区提取影响高/中等生物毒性PBDEs的红外特征信息并建立生物毒性判别模型。 研究结果表明, 位于961～1 153 cm-1的三角呼吸振动谱区和1 153～1 346 cm-1的C—O伸缩振动谱区对所选PBDEs间光谱相似度最小, 可利用三角呼吸振动谱区内吸收峰的数量分布特征（辨识最小频差为3.19 cm-1, 但不易与多氯联苯醚等结构相似物质间的区分）及C—O伸缩振动谱区的主峰分布及波形特征（辨识最小频差为0.74 cm-1, 与多氯联苯醚等结构相似物质间辨识涉及最小频差为0.67 cm-1）实现对23种PBDEs间的辨识（红外光谱常用最小分辨率为0.5 cm-1）; 基于判别分析法所构建的高/中等生物毒性PBDEs判别模型的判别正确度为100%/88.9%, 表明所提取的红外光谱信息可实现对PBDEs生物毒性的准确分类。

利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-31+G(d)水平下分别计算气态及24种不同极性溶剂中4,4’-二溴二苯醚(4,4’-dibrominated diphenyl ethers, BDE-15)的分子振动光谱(红外光谱、 拉曼光谱), 以气态分子振动光谱为基准, 筛选出对溶剂极性敏感的特征振动作为指标构建溶剂对BDE-15振动光谱溶剂化效应指标体系, 探究溶剂对BDE-15分子振动频率、 红外/拉曼峰强溶剂化效应及综合效应, 并寻求显著增强BDE-15分子特征振动频移/强度的溶剂。 研究表明: 从分子振动频率角度, 溶剂极性敏感的(频移>1 cm-1)分子特征振动均为伸缩振和面外弯曲振, 但24种溶剂对BDE-15分子振动频率溶剂化效应并不显著; 从分子振动峰强角度, 24种溶剂对BDE-15分子振动光谱峰强的增强效应主要发生在红外光谱的中低频区及拉曼光谱的高频区, 其中起显著增强(红外/拉曼效应指标值分别大于6与5)的溶剂为醇类、 乙腈、 二甲亚砜、 硝基苯; 不同极性溶剂对BDE-15拉曼峰强溶剂化效应及综合效应指标值均表现出随溶剂介电常数增长由线性到对数的增长趋势, 而红外峰强只保留低介电常数溶剂时的线性关系。 利用上述BDE-15分子振动光谱峰强增强方法对BDE-153, BDE-154和BDE-209进行验证, 醇类、 乙腈、 二甲亚砜、 硝基苯对三者的振动光谱红外/拉曼峰强的效应指标值分别大于6与5, 且最大峰强增倍数皆大于33, 说明所建BDE-15分子振动光谱增强特征振动方法有助于进一步开展基于分子振动光谱的PBDEs同系物间辨识研究。

利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-311G(d)水平下对16种邻苯二甲酸酯(PAEs)进行结构优化,并计算气态环境及溶剂中PAEs的拉曼光谱振动频率和去偏振度。研究显示,16种PAEs拉曼振动归属为苯环变形、酯基振动、C—C伸缩、C—H摇摆、C—H伸缩与耦合振动。其中酯基官能团出峰位置在1 700～1 780 cm-1之间,拉曼峰较强,去偏振度较低(振动的对称性较强),可将酯基振动作为特征振动; 但气态环境下仅12种PAEs拉曼峰之间的最小波数差大于显微拉曼光谱仪的检出限(0.2 cm-1),即利用酯基频区的去偏振度和拉曼峰不能完全辨识16种PAEs。溶剂化效应分析显示,溶剂苯对16种PAEs具有明显的溶剂化增强效应,16种PAEs拉曼峰之间最小波数差均增大到0.2 cm-1以上,且峰强增加了23%～183%,说明溶剂化效应下可利用酯基频区的去偏振度和拉曼峰辨识16种PAEs。本文的研究结果为PAEs拉曼光谱检测提供了理论依据。

借助密度泛函理论中B3LYP/6-311++G(d, p)方法对美国EPA优先控制污染物中的16种多环芳烃(PAHs): 萘、 苊烯、 苊、 芴、 菲、 蒽、 荧蒽、 芘、 苯并［a］蒽、 稠二萘、 苯并［b］荧蒽、 苯并［k］荧蒽、 苯并［a］芘、 二苯并(a, h)蒽、 二苯并［g, h, i］芘以及茚苯(1, 2, 3-cd)芘进行结构优化, 并计算拉曼光谱振动频率和去偏振度, 在此基础上辨识多环芳烃的拉曼特征光谱。 研究显示, 16种PAHs的拉曼振动主要分布在3个频区: 200～1 000 cm-1(指纹区)、 1 000～1 700和3 000～3 200 cm-1(基团频率区), 3个频区主要振动归属分别为环变形(ring def), 碳碳伸缩(CCStr)、 碳氢摇摆(CHw)及其耦合振动(CCStrCCw), 碳氢伸缩(CHStr)。 进一步分析显示, 指纹区16种PAHs的去偏振度随苯环变形振动对称性增强而降低, 在该频区去偏振度最小的频移处苯环呼吸振动的对称性最强, 指纹区的峰强也在此处出现最大值。 任意PAHs在指纹区的最强峰之间的波数差较大, 在显微拉曼光谱的可分辨范围内, 因而利用指纹区的去偏振度和最强峰可将16种PAHs逐一识别。 烷烃、 烯烃、 炔烃、 醇类和酚类、 脂肪醚、 芳基烷基醚、 醛类、 酮类、 羧酸、 酯类、 胺类、 腈类、 酰胺类、 酸酐、 芳烃的振动频率和峰强分布不完全一致, 利用PAHs与这几类物质拉曼频率和峰强分布的差异可以逐一排出干扰。

利用高分子网络凝胶法制备了Eu∶YAG纳米粉体, 样品的性能通过热重-差热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、激发谱和发光光谱进行了表征。结果表明, Eu∶YAG纳米晶体的形成温度为900℃, 比固相反应法低700℃; Eu∶YAG纳米粉体呈珊瑚虫状形貌, 粒径大小为100~150nm;Eu∶YAG纳米粉体的荧光谱在594nm处出现最强发射峰, 发光强度随着Eu3+浓度从1 at.% 增加至5 at.%的过程而逐渐增强, 在浓度继续由6 at.%增加至8 at.%的过程中出现了浓度猝灭现象, 并讨论了引起该现象的机理原因。

采用简单的电化学沉积方法, 通过调节电解液浓度和pH值, 在硅衬底上实现了ZnO纳米结构的形貌控制。通过X射线衍射、扫描电镜和光致发光谱等表征手段对不同形貌的ZnO纳米结构进行了研究。研究发现, 通过调节沉积条件, 可以获得纳米棒、纳米簇丛和纳米片等不同形貌的ZnO纳米结构。其中, 溶液pH值是纳米ZnO从一维结构到二维结构转变的关键因素。当pH值为12时, 所获得的纳米ZnO为二维片状结构。光致发光谱显示二维ZnO纳米片的紫外本征峰相对于一维ZnO纳米棒发生了明显的蓝移, 并且可见区的发光峰大大降低。这一结构将在光电器件、传感器等领域有很好的应用前景。