中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
中国海洋环境的污染日趋严重, 其中大部分是由无机氮和磷酸盐导致。 有效快速的监测海洋营养盐, 尤其是硝酸盐, 已成为一个显要的问题。 传统的检测方法主要是利用化学分析法, 更适合实验室测试之用。 红外吸收光谱对海洋营养盐的实时监测具有重要意义, 能够弥补传统方法的不足, 并具有快速、 同步监测多种营养盐等优点。 但海水中的营养盐浓度极低, 使得红外光谱检测极限难以满足要求。 纳米材料能产生表面增强红外吸收(SEIRA)效应, 利用此效应, 使红外光谱检测海洋营养盐技术成为可能, 优点得以发挥。 纳米银(Ag)具有显著的表面等离子体共振效应, 可以帮助实现SEIRA。 金刚石具有过强的抗腐蚀性和其他特殊的性能, 如高硬度和高光透射率, 是理想的红外窗口材料。 具体来说, 利用热分解硝酸银的方法在硅基底(Si substrate)上制备了银/金刚石微粉(Ag/DP)复合材料, 研究了银与金刚石微粉的不同比例对NaNO3(一种主要海洋营养盐)的水溶液红外吸收的影响。 结果表明, Ag/DP复合材料使NO-3的两种反对称伸缩振动νhigh和νlow的红外吸收有较大幅度提高; 银与金刚石微粉比例为2∶1时, 硝酸钠水溶液的红外吸收增强效果最佳。 该实验结果将对海洋营养盐进行实时、 长期、 连续的检测提供重要信息, 为海洋灾害预防、 海洋环境污染治理等海洋领域提供有力的数据支持。
海水污染 海水营养盐 Marine pollution Marine nutrition salts SEIRA SEIRA Ag/Diamond powder composites Ag/DP composites 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2737
1 中国海洋大学物理系, 山东 青岛 266100
2 中国科学院物理研究所, 北京 100190
制备了周期为10 μm、 孔径7.8 μm左右的二维金属镍(Ni)光子晶体(正方形晶格), 并通过电镀方法增加Ni膜的厚度至约3 μm, 考察了光子晶体的红外特性及其对水溶液中硝酸根(NO-3)红外吸收特性的影响。 实验结果表明, 当光垂直入射光子晶体时, 在1 450 cm-1附近出现透射峰, 该透射峰正好处于水溶液中NO-3的反对称伸缩振动频率范围(1 300~1 500 cm-1); 经过光子晶体对红外光的调制, 1 300~1 500 cm-1处的红外光透射率与NO-3的反对称伸缩振动的红外吸收强度变化趋势基本一致, 表明光子晶体对红外光强度的调制可以改变水溶液中NO-3的红外吸收强度。
光子晶体 红外吸收 硝酸钠 Infrared spectrum Photonic crystal Nitrate 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3110