1 上海建桥学院珠宝学院, 上海 201306
2 上海建桥学院珠宝学院, 上海 201306 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074
3 中国地质大学（武汉）地球科学学院, 湖北 武汉 430074
4 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074
我国四川绵阳平武县虎牙乡雪宝顶矿区产出一种晶形完整、 颗粒大, 颜色稀少的橘黄色调白钨矿, 受到宝石及矿物晶体收藏者们的青睐。 以5颗雪宝顶白钨矿样品为研究对象, 采用常规宝石学仪器、 傅里叶变换红外光谱仪、 紫外-可见分光光度计、 激光显微共聚焦拉曼光谱仪、 荧光光谱仪等进行测试, 旨在厘清该产地白钨矿的主要宝石学特性。 测试结果表明, 白钨矿的指纹区红外吸收处于440 cm-1处和800~900 cm-1范围内（806、 817、 856、 867 cm-1）——分别归属于［WO4］2-四面体基团的面外弯曲振动和反对称伸缩振动, 此外在2 000~3 000 cm-1的官能团区可见和水相关的明显吸收峰。 拉曼光谱测试表明, 位于911 cm-1的主峰归属于［WO4］2-的ν1对称伸缩振动; 位于797 cm-1处的峰归属于［WO4］2-的ν3非对称伸缩振动; 位于332 cm-1的峰和400 cm-1附近的弱峰归属于［WO4］2-的ν2面外弯曲振动; 位于211 cm-1附近的弱峰是由（Ca—O）的平移模式导致。 紫外-可见分光光度计测试结果表明, 该产地白钨矿深橘黄色调与584、 588、 682、 743、 750、 803和874 nm处的吸收有关, 可能与稀土元素Pr和Nd的混合物“didymium”的存在有关。 三维荧光光谱表明无色与深橘黄色调白钨矿样品的荧光主峰数量相同, 峰位相近, 均位于λex235 nm/λem455 nm, λex250 nm/λem490 nm和λex265 nm/λem523 nm附近。 浅橘黄色调样品除了上述荧光主峰以外还出现λex250 nm/λem425 nm附近荧光峰。
白钨矿 红外吸收光谱 紫外-可见吸收光谱 拉曼光谱 荧光光谱 Scheelite Infrared Spectrum Raman spectrum Ultraviolet-visible spectrum Fluorescence spectrum 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2550
黔南民族师范学院贵州省计算催化化学重点实验室， 贵州 都匀 558000
CO2还原始终是能源和环境领域的重要挑战。 二亚胺羰基Mn配合物价格低廉， 稳定性好， 可调变性强， 成为近年来光催化还原CO2的热门催化剂。 紫外-可见光谱和红外光谱研究有助于调控CO2光还原催化剂性能。 基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)， 对系列二亚胺羰基锰配合物［Mn(bpy)(CO)3Br］， (简写为1)， ［Mn(phen)(CO)3Br］， (简写为2)， ［Mn(phen-dione)(CO)3Br］， (简写为3)， ［Mn(phen-dione)(CO)3CH3CN］+， (简写为4) (bpy=2,2′-bipyridine, phen=1,10-phenan-throline, phen-dione=phenanthroline-5, 6-dione)的紫外-可见光谱和红外光谱进行研究。 基于TD-DFT方法， 采用多种泛函， 对紫外-可见光谱进行模拟。 结果显示1和2主要有两个最大吸收峰， 分别位于371 nm (1)， 408 nm (1)和361 nm (2)， 414 nm (2)， 其电子跃迁类型均为由金属Mn中心基团向二亚胺配体的电荷转移(MLCT)跃迁。 而3和4均具有三个吸收峰， 分别位于290 nm (3)， 337 nm (3)， 431 nm (3)和294 nm (4)， 319 nm (4)， 371 nm (4)。 其中， 除了4的294 nm吸收峰对应了二亚胺配体内部的π—π*跃迁， 3和4的其余吸收峰均为MLCT跃迁。 伴随着二亚胺配体电负性的增强， 吸收峰向可见光区移动(红移)， 而因Mn中心配体电负性的增强， 导致吸收峰向紫外光区移动(蓝移)。 一旦电子从Mn中心基团转移至二亚胺配体， Mn中心基团成为缺电子中心， 有利于外界电子进入。 因Mn中心基团的轨道主要由金属Mn和配体的σ*反键轨道组成， 有利于Mn中心基团配体Br-/CH3CN解离， 形成活性中间体。 红外光谱计算结果显示1， 2， 3和4的特征振动峰主要分为两类: 金属Mn中心的CO键伸缩振动(1， 2， 3和4的1 920～2 020 cm-1)和二亚胺羰基的CO键伸缩振动(3的1 690 cm-1和4的1 694 cm-1)。 伴随着二亚胺羰基配体和Mn中心配体电负性的增强， 1到4的特征峰波数略微增加。 计算的分子结构， 紫外-可见光谱和红外光谱与实验结果符合很好， 能够为二亚胺羰基锰配合物的合成和光还原CO2性能调变提供可靠的理论参考。
二亚胺羰基锰配合物 紫外-可见光谱 红外光谱 前线分子轨道 密度泛函理论 Diaminecoordinated manganese tricarbonyl catalysts Ultraviolet-visible spectra Infrared spectra Frontier molecular orbital Density functional theory 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1434
沈阳师范大学物理科学与技术学院， 辽宁 沈阳 110000
卵母细胞质量是影响哺乳动物体外受精能力、 胚胎体外发育潜能以及妊娠成功与否的关键因素， 显著影响着人类的辅助生殖、 动物的育种、 品种改良及保存濒危物种等工作， 对其质量的研究具有重要的应用价值。 目前常规的质量评估手段主要从形态学角度、 从生化分析角度展开。 但传统的基于卵母细胞形态甄选评估其发育质量的方法， 其结果的可靠性较强地依赖于技术人员的经验， 具有主观性较强的特点; 新型的基于生物学技术检测生化指标的方法虽能弥补基于形态检测方法的不足但仍存在侵入式研究、 生物操作步骤繁琐复杂、 实验耗时长， 影响卵母细胞后续发育的缺点。 众所周知， 生物组织异变往往伴随着内部生化组分的改变， 而生化组分的改变往往表现出光谱的差异。 鉴于此， 利用紫外-可见分光光度计和自改建多光谱成像系统研究卵母细胞的光谱， 并分析了未成熟与成熟卵母细胞、 新鲜成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱差别。 研究发现， (1)与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱(190~1 100 nm)相比， 未成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱均出现数个峰位的增减变化。 未成熟卵母细胞与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱相比， 缺失了205和579 nm两个峰位以及894~941 nm的波段， 增加了593 nm处的峰位; 排卵后老化卵母细胞与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱相比， 缺失了205、 445和579 nm的三个峰位以及846~941 nm的波段， 也增加了593 nm处的峰位。 (2)可见光波段的多光谱成像数据显示， 与新鲜成熟卵母细胞相比， 未成熟卵母细胞各生物结构在451和467 nm处的透射光谱强度下降， 排卵后老化卵母细胞各生物结构在425、 431、 571和669 nm处的透射光谱强度降低。 综上可见(特别是新鲜成熟与老化卵母细胞之间在多光谱成像中展现的光谱差别)， 光谱检测在甄别卵母细胞质量方面展现出了巨大的可行性。
紫外-可见光谱 多光谱成像 卵母细胞质量评价 Ultraviolet-visible spectra Multispectral imaging Oocyte quality evaluation 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1376
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of ASIC and System, Shanghai Institute of Intelligent Electronics & Systems, School of Microelectronics, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Jiashan Fudan Institute, Jiaxing 314100, China
In this work, we reported a high-performance-based ultraviolet-visible (UV-VIS) photodetector based on a TiO2@GaOxNy-Ag heterostructure. Ag particles were introduced into TiO2@GaOxNy to enhance the visible light detection performance of the heterojunction device. At 380 nm, the responsivity and detectivity of TiO2@GaOxNy-Ag were 0.94 A/W and 4.79 × 109 Jones, respectively, and they increased to 2.86 A/W and 7.96 × 1010 Jones at 580 nm. The rise and fall times of the response were 0.19/0.23 and 0.50/0.57 s, respectively. Uniquely, at 580 nm, the responsivity of fabricated devices is one to four orders of magnitude higher than that of the photodetectors based on TiO2, Ga2O3, and other heterojunctions. The excellent optoelectronic characteristics of the TiO2@GaOxNy-Ag heterojunction device could be mainly attributed to the synergistic effect of the type-Ⅱ band structure of the metal–semiconductor–metal heterojunction and the plasmon resonance effect of Ag, which not only effectively promotes the separation of photogenerated carriers but also reduces the recombination rate. It is further illuminated by finite difference time domain method (FDTD) simulation and photoelectric measurements. The TiO2@GaOxNy-Ag arrays with high-efficiency detection are suitable candidates for applications in energy-saving communication, imaging, and sensing networks.
TiO2@GaOxNy-Ag ultraviolet-visible photodetector type-Ⅱ band structure plasmon resonance effect Journal of Semiconductors
2023, 44(7): 072806
1 西北大学文化遗产学院, 陕西 西安 710069
2 陕西师范大学材料科学与工程学院, 陕西 西安 710119
山东日照海曲汉墓群是2002年度全国十大考古新发现之一, 该墓群共出土漆器约500件, 具有较高历史、 科学和艺术价值。 漆盒是海曲汉墓出土漆器中数量最多的一类, 具有造型精美的特点, 代表着当时高度发达的髹漆工艺水平。 切片显微研究揭示了该批漆盒存在漆灰层→底漆层→面漆(色漆和彩绘层)的髹制工艺特点, 且具有较厚的漆灰层和底漆层。 漆膜采用红色朱砂(HgS)作为呈色颜料, 漆灰层存在使用黏土或骨灰+黏土的情况。 海曲汉墓群出土漆器漆膜与现代生漆漆膜样品红外光谱图具有高度一致性, 而部分古代漆膜在4001 000 cm-1处出现了一些中等强度和较弱的红外特征吸收峰, 归属于漆膜中人为添加或者沾染土壤环境中的石英颗粒的红外特征吸收峰。 紫外-可见光光谱图显示古代漆膜与现代纯漆漆膜样品在大部分出峰位置一致, 现代纯生漆漆膜与部分古代漆膜样品在200~265 nm处出现了共轭体系的π→π*跃迁所产生的K带, 在300~320 nm处出现孤立含杂原子的![]()
中n→π*跃迁所产生的谱带R带。 其中, 部分样品K带消失说明古代漆膜因长期埋藏发生结构性劣变, 而R带普遍增强则反映出漆膜发生着持续的氧化反应。 该研究有助于更加科学地认知汉代髹漆工艺技术特点, 揭示古代漆膜劣化特征, 为古代漆器研究、 保护和鉴别提供一定的参考数据。
文物保护 漆器 髹漆 红外光谱 紫外-可见光 Cultural relics conservation Lacquerware Lacquering Infrared spectroscopy Ultraviolet-visible spectroscopy 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1150
南京林业大学轻工与食品学院, 江苏 南京 210037
木质素降解是生物质资源化利用的一个重要方式, 木质素本身是通过醚键或碳碳键连接的三维网状大分子结构, 其官能团众多冗杂。 当使用不同方法降解木质素时, 检测降解木质素中酚羟基的含量可以直观地展现此方法对其降解的效率, 并且能够反映木质素中的特定结构以及可水解、 氧化与还原的活性等。 提出并优化一种可以高效快速确定降解木质素中酚羟基浓度的测量方法, 对解析解聚后木质素小分子的结构与功能很关键。 根据对测试所用仪器的分类, 综述了近年来利用滴定、 紫外可见光度(差示紫外分光光度和Folin-Ciocalteu试剂等)、 高效液相色谱、 核磁共振(磷谱、 碳谱、 氢谱和氟谱等)、 气相色谱-质谱以及气相色谱(氨解法测量1-乙酰吡咯烷、 高碘酸盐氧化法测量甲醇)等木质素降解后酚羟基的检测方法与其实验或操作条件, 并对每个定量分析方法的适用条件、 样品要求和关键因素等进行解析, 在基于高效、 便捷、 经济检测酚羟基的方法的前提下, 展望了未来的发展方向。
木质素降解 酚羟基 定量检测 紫外可见光度 核磁共振 Lignin degradation Phenolic hydroxyl group Quantitative detection Ultraviolet-visible spectrophotometry Nuclear magnetic resonance 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2666
1 浙江方圆检测集团股份有限公司，浙江 杭州 310013
2 浙江工业大学材料科学与工程学院，浙江 杭州 310014
3 浙江科技学院信息与电子工程学院，浙江 杭州 310023
应用紫外-可见光（UV-Vis）漫反射光谱与拉曼光谱对海水大珠母贝养殖的具有不同金色深浅的珍珠（以下简称“金珠”）的光谱特征进行研究。结果表明，金珠对应的UV-Vis 漫反射光谱中在约360 nm、280 nm 处存在特征吸收峰，且360 nm处吸收强度与金珠的金色饱和度呈正相关性，360 nm与280 nm 两处的吸收强度存在负相关性，即：珍珠表面呈现的金色越深，360 nm 处吸收越强，280 nm处吸收越弱；反之，金色越弱，360 nm 处吸收越弱，而280 nm处吸收越强。其次，分别以405、532、785 nm波长的激发光源进行珍珠拉曼光谱检测。在同一激光波长下，随着激光能量的增加（0.05%~100%），谱图中约1086、705 cm-1处，特别是100~300 cm-1区间归属珍珠中生物文石的特征峰位渐显且峰强渐增。同时，在405 nm与532 nm 激光光源下，珍珠的拉曼光谱中约1300~1600 cm-1区间可见两处较宽的拉曼峰。上述两处特征峰随着激光能量的增大，拉曼峰的强度也随之增大且发生定向的频率位移。此外，在激光能量较低时，拉曼谱图中约1086 cm-1处文石的特征拉曼峰强度明显高于珍珠中自身有机质导致的荧光峰强。随着激光能量的提升，激光束对珍珠样品表面的辐照破坏愈加明显。该研究工作可为当前金珠颜色的形成属性及仿金珠的鉴定提供理论与技术支撑，同时对于拉曼光谱在其他类宝玉石的检测鉴定中具有一定的借鉴意义。
光谱学 海水养殖金色珍珠 紫外可见漫反射光谱 拉曼光谱 频率位移 激光辐照 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1930004
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室, 陕西 西安 710119
3 深圳市盐田港集团有限公司, 广东 深圳 518081
水是一种有限的资源, 对农业、 工业乃至人类的生存都是必不可少的, 良好的水环境是可持续发展的重要保障。 对水质信息的科学监测, 是实现水资源优化配置与高效利用的基础。 联合国环境署(UNEP)与世界卫生组织(WHO)指出, 应当加强发展中国家的水质监测网络, 包括数据质量的保证和分析能力的提高。 光谱法作为一种新兴的水质分析方法, 相比传统的化学水质监测方法, 具有“响应速度快、 多参数同步、 绿色无污染”的特点。 传统单波长、 多波长的线性模型依赖于水体对特定波长的吸收特征, 不适用于多组分混合溶液且普适性较差。 因此, 提出了一种基于IERT的非线性全光谱定量分析算法, 建立适用于多组分混合溶液浓度预测模型, 达到利用全光谱信息来预测浓度信息的目的。 利用实验室配置的COD, BOD5和TOC多组分混合溶液与NO3-N、 浊度、 色度多组分混合溶液作为实验样本, 使用光谱仪采集样本的光谱曲线, 通过全光谱数据进行浓度预测实验, 结果显示, 对于COD, BOD5和TOC多组分混合溶液, 本算法对于三种组分的决定系数(R2)分别为0.999 3, 0.991 4和0.999 3, 均方根误差(RMSE)分别为0.024 4, 0.057 7和0.000 4; 对于NO3-N、 浊度、 色度多组分混合溶液, 决定系数(R2)分别为0.983 4, 0.868 4和0.981 0, 均方根误差(RMSE)分别为0.100 5, 0.326 4和0.120 2。 通过对比本算法与偏最小二乘(PLS)、 支持向量机回归(SVR)、 决策树(DT)、 极端随机树(ERT)对于同一组数据的实验结果, 表明: 在两组多组分混合溶液的实验中, 本算法对于其中各组分的决定系数(R2)均为最优, 相比于其他对比算法均方根误差(RMSE)均有大幅减少。 本算法可利用光谱信息对多组分混合溶液进行定量分析, 在计算时间相当的情况下, 可有效的提高浓度预测精度, 减少定量分析的均方根误差, 可为光谱法水质监测提供一种新的有效途径。
光谱法水质监测 紫外可见光谱技术 光谱定量分析 多组分混合溶液 极端随机树 Spectroscopic water quality monitoring Ultraviolet visible spectroscopy technology Spectral quantitative analysis Multi-component mixed solution Extreme random trees 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3922
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆 400054
针对紫外-可见光谱法水质检测系统易受到仪器本身和外界环境的噪声干扰, 所测得的光谱数据存在大量系统和杂散光噪声的问题, 在对紫外-可见光谱法水质检测系统的噪声源分析的基础上提出将遗传算法应用于小波阈值优化的去噪方法, 并与小波软阈值、SG 平滑和中值滤波方法进行了对比。为评价去噪效果, 对同一浓度的邻苯二甲酸氢钾标液的紫外-可见光谱数据进行去噪实验。在采用遗传算法选取小波最优阈值对标液进行去噪处理的同时, 还采用传统小波软阈值去噪、SG 平滑和中值滤波去噪作为对比。为验证该算法的实际可行性, 进一步用这四种方法对某地排水沟和某污水处理厂排水口的实际水样光谱进行去噪处理。实验结果表明: 基于遗传算法的小波阈值去噪效果良好, 相较于传统的小波软阈值去噪、SG 平滑和中值滤波的方法, 信噪比分别提高了 2.2994、5.7066、2.6155 dB, 均方根误差分别减小了 0.0028、0.0087、0.0033, 峰值信噪比分别提高了 2.0837、5.2569、2.7375 dB。基于遗传算法的小波阈值去噪算法不仅抑制了光谱数据中的噪声, 同时也提高了系统精度, 为紫外-可见光谱法水质光谱去噪处理提供了一种新的解决办法。
紫外-可见光谱法 水质检测 遗传算法 小波阈值去噪 ultraviolet-visible spectroscopy water quality detection genetic algorithm wavelet soft threshold denoising 大气与环境光学学报
2021, 16(5): 432
