中国海洋大学光学光电子实验室, 山东 青岛 266100
海洋中多氯联苯污染监测受到广泛关注, 采用表面增强拉曼光谱(SERS)和密度泛函理论(DFT)方法探究四种代表性的多氯联苯(PCB15, PCB28, PCB47和PCB77)的拉曼光谱差异以及在金纳米表面的吸附特性, 并对比了物质吸附特性差异对各自SERS定量检测的影响规律。 首先, 计算了多氯联苯的拉曼光谱和振动模式贡献, 并与实测结果进行对比归属拉曼峰位。 然后, 构建了PCBs-Au吸附体系并计算其结合能、 吸附前后分子空间结构变化来预测分子在金基底上的吸附特性。 最后, 以金溶胶为SERS增强基底对四种物质进行了SERS探测, 以此来体现吸附特性对定量分析的影响。 结果显示, 计算结果与实测光谱能够较好的吻合, PCBs分子的共性特征峰包括: 桥键伸缩振动峰(1 290 cm-1附近), 环呼吸振动峰(1 000 cm-1附近), 环伸缩振动峰(1 590 cm-1附近)。 Cl原子的取代位置差异会对拉曼振动产生明显的影响, 最终导致C—Cl键和C—H键的振动峰复杂化。 物质的吸附能力由高到低依次为PCB15(-6.46 kcal·mol-1)、 PCB28(-3.01 kcal·mol-1)、 PCB77(-1.95 kcal·mol-1)和PCB47(-0.31 kcal·mol-1), 取代氯数目增多和Cl原子邻位取代会降低结合能, 减少分子在金基底上的吸附形态。 桥键邻位取代数目增加导致位阻效应增大, 阻碍分子吸附。 吸附特性影响SERS定量, 四种物质的SERS峰强与浓度呈良好的线性关系。 水环境中吸附能力强的分子率先达到饱和状态, 且拥有最低的检出浓度。 以上结论为SERS技术检测识别海洋环境中多氯联苯和定量分析奠定了一定的理论基础。
多氯联苯 表面增强拉曼光谱 密度泛函理论 吸附特性 光谱分析 Polychlorinated biphenyls Surface-enhanced Raman spectroscopy Density functional theory Adsorption properties Spectral analysis
生物质炭表面灰分的存在会严重影响生物质炭的表面结构特性及吸附能力。 采用HCl-HF对400和600 ℃两种温度制备的玉米秸秆生物质炭进行酸洗处理, 去除生物质炭表面的灰分。 通过对比酸洗前后玉米秸秆生物质炭的元素含量、 比表面积、 孔径分布、 红外光谱分析图和吸附平衡试验结果探究酸洗处理对生物质炭表面吸附特性和光谱特性的影响。 结果表明: 酸洗处理能有效去除生物质炭表面存在的无机盐、 焦油等一系列副产物, 显著改变生物质炭的表面结构特性, 提高生物质炭的吸附性能。 (1)酸洗后生物质炭的碳含量相对增加, 疏水性及芳香官能团含量增加, 极性降低; (2)酸洗处理显著增加了生物质炭的比表面积, 处理后炭比表面积分别增加了3.46倍和6.75倍; 酸洗还显著提高了生物质炭的孔容及介孔含量, 从而大大增加了生物质炭的吸附能力; (3)两种生物质炭酸洗前后的红外光谱上关键官能团峰强差异显著, 尤其在3 398～3 447, 2 924～3 056, 1 378～1 439 cm-1范围内, 酸洗后生物质炭的振动峰强度显著减小, 表明生物质炭在酸洗后其表面脂肪结构和羟基减少。 (4)酸洗前后的吸附试验表明, 酸洗处理能够去除炭表面的灰分, 增加生物质炭的吸附位点, 进而提高其对2,4-D的吸附量。
生物质炭 酸洗处理 吸附特性 光谱特性 Biochar Acid elution Adsorption property Spectral characteristic 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3292
1 中国农业大学资源与环境学院, 北京100193
2 广东省标准化研究院, 广东 广州510220
研究了3种不同来源的胡敏酸对阿特拉津的吸附特性和吸附机理。 文中针对黑土胡敏酸、 栗钙土胡敏酸和市售胡敏酸样品, 采用批量平衡震荡法进行其对除草剂阿特拉津的吸附实验, 并利用傅里叶红外光谱和电子顺磁共振波谱两种分析方法探讨其吸附机理。 结果表明： 3种胡敏酸对阿特拉津的吸附均是一个先快后慢的过程, 其动力学曲线均符合对数和双曲线函数关系。 3种胡敏酸对阿特拉津等温吸附线均为L型曲线, 且符合线性模型和Freundlich模型, 其中市售胡敏酸因其结构差异与土壤提取胡敏酸等温吸附线存在明显差异。 IR分析表明, 胡敏酸与阿特拉津之间存在氢键、 质子转移、 电荷转移和范德华力等弱作用力； 而ESR检测证实胡敏酸与阿特拉津在吸附过程中发生了电荷转移。
阿特拉津 胡敏酸 吸附特性 机理 Atrazine Humic acid Adsorption characteristics Mechanism FTIR FTIR ESR ESR 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2641
研究了两种不同来源的胡敏酸对2,4-D的吸附特性和吸附机理。 分别将黑土和栗钙土土壤样品提取胡敏酸, 然后采用批量平衡震荡法进行吸附实验, 并利用傅里叶红外光谱（FTIR）和电子顺磁共振波谱（ESR）两种分析方法探讨其机理。 结果表明： 黑土和栗钙土胡敏酸对2,4-D的吸附动力学曲线均是一个先快后慢的过程, 吸附量基本一致, 分别为0.39和0.42 μg·kg-1。 黑土胡敏酸结构中较多的羧酸类基团使黑土胡敏酸初始吸附速率比栗钙土胡敏酸大得多。 两种胡敏酸对2,4-D等温吸附线均为L型曲线, 且符合线性模型和Freundlich 模型。 IR分析表明, 胡敏酸与2,4-D之间存在氢键、 质子转移、 电荷转移和范德华力等弱作用力； 而ESR检测发现胡敏酸与2,4-D或其降解产物在吸附过程中产生了共价键。
胡敏酸 吸附特性 机理 2 2 4-D 4-D Humic acid Adsorption characteristics Mechanism FTIR FTIR ESR ESR 光谱学与光谱分析
2009, 29(11): 2926
