硫酸盐是我国大气PM2.5的重要成分之一, 当前大气化学模型普遍严重低估雾霾期间大气硫酸盐的浓度, 说明我们对SO2大气转化机制的认识仍然不足。SO2与NO2在气溶胶微液滴内的协同氧化, 被认定是一种硫酸盐颗粒物的关键额外来源。然而, 在变化氛围(反应气体摩尔比、相对湿度)条件下, SO2/NO2与微液滴反应的关键动力学参数, 目前仍然得不到准确的测定。本研究利用傅里叶变换显微红外光谱技术, 在变化SO2/NO2摩尔比的条件下, 原位测定了海盐气溶胶MgCl2液滴中SO42-与NO3-浓度的时间演化。我们发现: MgCl2单液滴与SO2/NO2反应生成了SO42-和NO3-, 并且在SO2/NO2摩尔比为1∶5时SO42-的生成速率最快。本研究将为大气模型提供可靠参数, 为制定有效的PM2.5防控政策提供支撑。

山东昌乐蓝宝石生长环带的显微红外光谱和LA-ICP-MS研究结果表明: 蓝宝石中的环带颜色成因与晶格中的—OH有相应的关系。 在内部含有六边形环带的蓝宝石中, 同一环带上的—OH含量相近; 不同颜色环带中的—OH含量不相同, 其中暗带中的—OH含量最高, 过渡带次之, 亮带为零; 环带中—OH含量与微量元素Ti成正相关, 可以用于反映蓝宝石形成过程中环境的变化。 当环境中的含氢量较高时, 会有较多的Ti4+-Fe2+对替代Al3+进入蓝宝石晶格; 当环境中的含氢量较低时, 则较少或者没有Ti4+-Fe2+对替代Al3+进入蓝宝石晶格; 充分考虑蓝宝石晶格中—OH的分布特征, 有利于为蓝宝石的呈色机理研究、 高品质蓝宝石合成与优化等提供新的科学思路。

扬子克拉通西部刻面状金刚石多晶的微区显微红外光谱研究结果表明, 多晶以IaAB型为主, 其中的氮含量变化较大, 介于25.70～358.35 μg·g-1之间, 且同一多晶的不同晶粒中的氮含量有明显差异。 金刚石中的“A氮心→B氮心”聚集转变不完全, 且B%集中在40%左右, 未见C氮心; 多晶不是在金刚石的成核阶段所形成的, 而是在各个金刚石晶粒形成后在地幔储藏期间聚集在一起的。 其形成环境较华北克拉通东部的山东蒙阴刻面状金刚石多晶更为复杂; 多晶极可能形成于地幔深部160～180 km的范围内, 达到扬子克拉通的核部深度, 接近于岩石圈底部, 为地幔深源成因; 多晶中的sp2杂化C—H键的存在有利于片晶氮的形成, 其浓度一般要高于sp3杂化C—H键的浓度。

采用显微红外成像技术对镁合金阳极氧化膜表面的腐蚀特性进行了研究。 镁合金在7.3 Wt% Na2SO4溶液中浸泡后, 表面氧化层中的部分MgO逐渐转化为Mg(OH)2, 进而发生溶解和脱落, 使得镁合金失去保护作用。 当浸泡时间达到2 h时, 显微红外成像结果表明阳极氧化膜中Mg(OH)2的红外吸收信号最强, Mg(OH)2的含量最多。 而4 h后Mg(OH)2的红外吸收信号开始减弱, Mg(OH)2开始减少, 镁合金不断被腐蚀。 氧化膜中另一成分Al2O3随浸泡时间的显微红外成像信息与Mg(OH)2的变化规律相同。 采用电化学阻抗谱技术对阳极氧化膜的阻抗进行测试, 其阻抗随时间的变化特点基本符合氧化膜腐蚀规律。 本研究对于镁合金阳极氧化膜的表征具有很好的指导作用和推广应用价值。

钻石产地特征研究在了解地幔演化及遏制国际冲突钻石非法交易等方面具有重要意义, 采用傅里叶变换显微红外光谱技术对采自中国三个商业性产地的14片天然IaAB型钻石进行了系统的面扫描分析, 根据显微红外光谱谱图定量计算出钻石中的氮含量(1 616个红外测试数据)并进行填图示踪。 结果表明, 钻石生长过程中氮的含量和聚集度不断变化, 且成核阶段氮含量可高于或低于其他生长阶段, 不同生长阶段氮杂质含量不具有单向变化规律, 显示钻石生长过程中地幔流体碳和氮存在复杂的交换, 不同产地钻石中氮含量频率分布及NB%/N(T)特征存在一定的区域性差异, 与跳点法红外光谱测试相比, 面扫描法填图能更直观和连续的示踪钻石生长过程中氮杂质的不均匀生长。

山东蒙阴金刚石多晶可划分为多角刻面状和浑圆状金刚石多晶两大类， 它们的显微红外光谱研究结果表明， 金刚石多晶中的氮含量较低， 介于16.69～72.81 μg·g-1之间， 且同一金刚石多晶的不同金刚石晶粒(或部位)中的氮含量不相同； 刻面状金刚石多晶均为ⅠaAB型， 且A心的浓度大于B心的浓度。 浑圆状金刚石多晶也多为ⅠaAB型， 但具有更高浓度的B心， 且存在少数同时包含单替代氮、 A心和B心的浑圆状金刚石多晶； 金刚石多晶不是在金刚石颗粒的成核阶段所形成的， 而是在金刚石长大期间或金刚石颗粒形成后的某个特殊条件下聚集而成； 山东蒙阴金刚石多晶可能形成于氮浓度较低的较深部地幔。 同时， 多角刻面状金刚石多晶的形成时间稍晚于金刚石单晶体， 浑圆状金刚石多晶的形成时间明显早于金刚石单晶体。