1 北京工业大学材料与制造学部, 北京 100124
2 河北南玻玻璃有限公司, 廊坊 065600
探究了单一型及复合型紫外截止剂和配合料氧化还原指数（Redox）对超白玻璃紫外光谱透过率的影响。研究结果表明: 在CeO2和MoO3共同作用下, 当超白玻璃的紫外透过率降至54.50％时, 可见光透过率依然可以保持在92.56％。配合料Redox在7~10时, 不影响超白玻璃色度值（颜色）和紫外-可见光的透过率。
超白玻璃 紫外截止剂 氧化铈 氧化钼 氧化还原指数 ultra-white glass UV cut-off agent CeO2 Mo2O3 redox index
1 大连大学生命科学与技术学院,辽宁 大连 11622
2 大连大学环境与化学工程学院,辽宁 大连 116622
3 辽宁省生物有机化学重点实验室,大连大学,辽宁 大连 116622
在生命体内有关电子转移的研究备受关注, 其中蛋白质以及酶之间的电子转移研究已成为热点, 目前有关光诱导血红素蛋白还原的详细机理尚不明确, 电子转移也许是解释这一机理的有效途径。 通过紫外-可见吸收光谱、 稳态荧光光谱和圆二色等光谱系统地研究了体外近生理溶液环境中, 不同的紫外定波长、 pH、 游离氨基酸、 谷胱甘肽、 咪唑对Cyt b5光照还原的影响, 以阐明Cyt b5不能用传统提出的机制去解释的光还原机制。 结果表明: 在近紫外区通过直接的光激发高铁细胞色素b5 (Cyt b5)可以使其被还原成亚铁Cyt b5, 经过分析发现了Cyt b5被光还原的机制和促进条件。 用280 nm单色光照射Cyt b5溶液, 发现随着光照时间的延长, Cyt b5溶液紫外-可见光谱中Soret带由412 nm红移到421 nm, Q带556 nm处吸收峰逐渐增强。 Cyt b5被光照后发生了类似化学还原剂作用的还原反应, 同时发现了不同的光照波长、 不同的pH、 氨基酸种类以及各种其他配体等存在下对Cyt b5的还原程度影响不同。 采用280 nm波长、 在偏碱性条件下光照Cyt b5时还原程度最强; 溶液中加入谷胱甘肽和咪唑能通过提供电子和氢供体途径促进Cyt b5的光照还原反应发生; 溶液中游离Met的存在能以最大速率促进光照还原反应的发生。 基于以上结果提出Cyt b5光还原的机理是从卟啉环到三价铁的电子转移, 通过280 nm激发形成卟啉π阳离子基团和亚铁。 采用稳态荧光光谱和圆二色谱对Cyt b5光照还原发生前后进行检测, 发现光诱导蛋白发生还原后, Cyt b5主链结构逐渐伸展, 二级结构发生了一定改变, α-螺旋含量逐渐降低, β-折叠含量逐渐升高, 但是整个Cyt b5的二级结构仍以α-螺旋为主。 该研究结果不仅对了解光对含血红素蛋白(酶)的结构和功能的影响有重要的理论和实践意义, 而且对于生命体内的氧化还原反应和电子传递机制提供一定理论依据。
细胞色素b5 光诱导 氧化还原 光谱 Cytochrome b5 Photo-induced Oxidation-Reduction Reaction Spectroscopy
太原科技大学环境与安全学院, 山西 太原 030024
硒是动植物及人体生长必需的十五种微量元素之一, 具有清除体内自由基、 抗氧化、 增强免疫力等功能, 但其安全剂量的范围却很窄。 利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对湿法球磨制备的硫铁矿形貌进行了表征。 SEM观测发现加乙醇助磨后的硫铁矿为粒径大小较均匀的球形颗粒团聚体, 粒径范围在17～200 nm之间, 平均粒径138 nm。 XRD衍射图谱中的特征峰与FeS2衍射图谱中各峰位置基本一致, 因此判定硫铁矿中主要化学组分为FeS2, 且图谱中基本没有杂峰, 表明制备过程中并未混入杂质, 样品纯度较高。 实验结果表明, 该法制备的硫铁矿具有颗粒粒径小、 比表面积大、 反应活性高等优点。 研究中利用X射线光电子能谱仪（XPS）对硫铁矿去除水体中SeO2-3的机理进行了研究。 研究结果表明, （1）在较为广泛的实验pH范围（pH 2.2～11.5）, 硫铁矿均能有效去除水体中SeO2-3, 去除效率（除pH值7.8以外）均达到90%以上; （2）硫铁矿与SeO2-3发生反应后, 其主要组成元素的XPS特征峰结合能有所减小, 表明硫铁矿表面发生了一定化学变化; （3）酸碱环境下硫铁矿去除SeO2-3的机理不完全相同, 酸性环境下, 硫铁矿对SeO2-3的去除是单纯的氧化还原过程, 即硫铁矿中被酸活化的S2-2将SeO2-3还原为单质Se(0), 并且酸性越强, SeO2-3去除效果越好; 碱性环境下, SeO2-3的去除过程中氧化还原与络合反应并存, 硫铁矿表面有络合态Fe(OH)SeO3和单质Se(0)两种存在形态, 且碱性越强, 络合态Fe(OH)SeO3含量越高。 以上研究结果为硫铁矿去除固定水体和土壤中以SeO2-3为代表的可变价金属阴离子提供重要理论依据和应用基础。
X射线光电子能谱 硫铁矿 氧化还原 络合反应 XPS Pyrite SeO2-3 SeO2-3 pH pH Redox Complexation reaction 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1458
1 燕山大学 信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
海水的化学需氧量大小直接决定海水水质的污染程度, 传统的紫外-可见光波段检测时荧光干扰较大, 近红外光波段检测时, 水分子红外吸收峰影响较严重。提出一种基于拉曼光谱的海水化学需氧量检测方法, 以不同浓度的模拟海水样本为被测对象, 确定特征拉曼位移为981.6 cm-1, 对拉曼光谱预处理后, 通过偏最小二乘法对拉曼光谱的相对强度与碱性高锰酸钾法检测得到的海水化学需氧量进行回归建模。实验结果显示, 训练集和预测集相关系数达到0.99, 验证集决定系数可达到0.990 9, 预测均方根误差为0.79 mg/L。
拉曼光谱 化学需氧量 氧化还原 偏最小二乘 Raman spectroscopy chemical oxygen demand oxidation reduction partial least square
山东大学 物理学院 晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
光催化技术在解决能源短缺和环境污染问题方面有重要的应用前景, 引起了人们的广泛关注。宽光谱响应和高量子效率是实现光催化材料大规模应用的前提。本文介绍了近年来紫外、可见和近红外光催化方面的最新进展, 阐述了拓展光响应范围和促进载流子分离的有效途径, 总结了光催化材料发展所面临的问题, 并对其发展趋势进行了展望。
光催化 载流子分离 能带调控 氧化还原反应 photocatalysis carrier separation band engineer redox
1 广西大学农学院, 广西 南宁 530004
2 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012
3 中国环境科学研究院地下水与环境系统创新基地, 北京 100012
联合三维荧光光谱、 紫外光谱和化学还原法, 对洨河人工湿地水体DOC与COD的变化特征以及溶解性有机物(DOM)的来源、 化学结构、 腐殖化程度与氧化还原性质进行研究, 以期为深入揭示DOM在人工湿地中的地球化学行为及其生态环境效应提供科学依据。 结果显示, 河流水体COD 60%以上来自DOC的贡献, 而其经过人工湿地后含量的降低则主要是由有机物中的N, H, S, P元素更容易被去除所导致的, 其贡献率可达65%。f470/520与BIX两种指数共同指示了水体DOM主要由微生物贡献, 表明水体DOM明显受到微生物的降解作用。 三维荧光光谱PARAFAC模型分析显示, 人工湿地水体DOM包含类蛋白和类腐殖质组分, 其中类富里酸和类胡敏酸组分比类蛋白质组分更容易被降解, 类富里酸与类胡敏酸组分具有相似的分解命运。 有色溶解性有机物(CDOM)与荧光溶解有机物(FDOM)具有共源性, 均主要由类腐殖质组成, 二者进入人工湿地后没有产生选择性降解。 水体进入人工湿地后E2/E3, A240～400, r(A, C)与HIX指标没有发生显著变化, 表明人工湿地对水体DOM的腐殖化程度不会产生显著影响。 然而, 人工湿地环境不仅有利于形成还原态的DOM, 促进水体三价铁的还原, 而且可以提高DOM作为电子穿梭体的能力, 这可能与DOM的芳香性碳在人工湿地中能够得以更好保存有关。
溶解性有机物 人工湿地 三维荧光光谱 紫外光谱 氧化还原 Dissolved organic matter Constructed wetland three-dimensional excitation-emission matrix fluor Ultraviolet spectroscopy Redox
1 河南大学光物理研究所, 物理与电子学院, 河南 开封475004
2 河南大学植物逆境教育部重点实验室, 河南 开封475004
细胞内蛋白质的氧化还原状态直接影响细胞的增殖、 分化及凋亡, 而氧化还原状态的改变对调控细胞的生存或死亡尤为重要。 硫氧还蛋白(Thioredoxin, TRX)是一种广泛存在于生物体内的氧化还原调节蛋白, 其在细胞内氧化还原状态的变化是发挥其氧化还原调控作用的重要过程。 以TRX为对象并以其中的色氨酸残基(Trp)作为内禀荧光探针, 利用蛋白质定点突变、 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、 荧光光谱和圆二色谱等技术和方法, 研究TRX与谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX3)相互作用过程中氧化还原态的变化。 通过观测TRX以及突变体中色氨酸荧光光谱的变化, 研究蛋白相互作用的电子转移模式以及TRX氧化态-还原态之间的相互转化。 结果表明氧化态的TRX与还原态的GPX3之间存在相互作用并发生电子交换, 解释了二者之间电子传递模式为GPX3将电子传递给TRX, 为揭示TRX在细胞信号传递过程中的物理化学机制提供了实验依据。
硫氧还蛋白 氧化还原态 蛋白相互作用 色氨酸残基 荧光光谱 Thioredoxin Rredox states Protein-protein interaction Tryptophan Fluorescence spectroscopy 光谱学与光谱分析
2015, 35(10): 2797
燕山大学信息科学与工程学院，河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北 秦皇岛 066004
对铈铁掺杂铌酸锂(Ce:Fe:LiNbO3)晶体进行氧化、还原处理。通过红外光谱、紫外可见吸收光谱测试了晶体样品的组成和缺陷结构。采用透射光斑畸变法测试了晶体样品的抗光损伤能力，结果表明：生长态晶体比还原态晶体的抗光致散射能力基本上高一个数量级，氧化态的晶体要比还原态的晶体高两个数量级。采用二波耦合实验测试了晶体样品的光折变性能，结果表明：从氧化到生长再到还原态，衍射效率逐渐降低，响应时间缩短，光折变灵敏度增加，动态范围逐渐降低。
氧化还原 光谱 抗光散射 光折变性能 Ce:Fe:LiNbO3 Ce:Fe:LiNbO3 crystal oxidation and reduction spectrum photo-damage resistance ability photorefractive properties 红外与激光工程
2015, 44(12): 3718
1 太原科技大学环境与安全学院, 山西 太原 030024
2 太原科技大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
硒是生物生长所需的微量元素, 但是过度摄入对人体是有害的。主要利用X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析了湿法制备的黄铁矿去除水中Se(Ⅳ)的产物形态。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对湿法球磨制备的黄铁矿进行了表征。XRD图谱表明该法制备的黄铁矿纯度较高, 图谱中除了FeS2特征衍射峰外基本没有杂峰;SEM观测发现处理后的黄铁矿颗粒形状接近球形, 尺寸在80～180 nm范围内。上述相关表征结果表明, 湿法球磨制备的黄铁矿具有颗粒粒径更小、比表面积更大、反应活性更高等优点。实验结果表明, 在12 h反应时间内, 该法制备的黄铁矿颗粒对初始浓度为20 mg·L-1的Se(Ⅳ)去除效率达到95%。对该组实验数据进行动力学拟合, 其结果满足准一级动力学方程, 表观反应速率常数kobs为0.26 h-1。XPS分析得到如下结论: (1)反应后黄铁矿中铁和硫的结合能均有所降低, 即黄铁矿表面出现了新价态的铁元素和硫元素;(2)在反应后的黄铁矿表面有新形态的硒—Se(0)形成, 同时也检测到了Se(Ⅳ)形态, 但Se(0)的含量占主导优势。由此推测, 黄铁矿去除水体中的Se(Ⅳ)以氧化还原为主, 同时伴随着吸附反应。该结果对于利用黄铁矿去除水体中具有高毒性的Se(Ⅳ)具有重要的理论意义和实际应用价值。
黄铁矿 氧化还原 XPS XPS XRD XRD Pyrite Se(Ⅳ) Se(Ⅳ) Redox
