利用高度相关多参考组(MRCI)方法,结合从头算理论(Ab initio),在高精度计算框架下对N2分子B′3Σu-- B3Пg跃迁带系的电子态的势能、跃迁偶极矩、振转光谱常数及谱线强度进行了系统的精确计算。所获得的势能曲线与RKR拟合的势能曲线符合很好,获得的跃迁偶极矩是准确可靠的。对N2分子B′3Σu-电子态的振转光谱常数随振动量子数v的变化与已有的实验观测数据相符。同时,获得了N2分子B′3Σu--B3Пg带系的0-0、0-1、0-2等21个较低振动光谱带在高达5000 K温度的谱线强度,分析了谱线强度随温度的变化特征,如0-0带在温度高达3000 K、5000 K时的谱带强度分别为6.78×10-17cm-1/(分子 cm-2)和2.82×10-17cm-1/(分子 cm-2)。这些结果对进一步研究N2的电子激发态之间跃迁有重要理论参考价值,在完善氮分子光谱图谱和高温大气建模等方面都具有重要意义。
大气细颗粒物(PM2.5)中硫酸盐的快速生成机制是解释华北地区冬季重“霾污染”的关键科学问题,但传统SO2氧化理论难以解释实际观测与模型预测的显著差异。本研究针对过渡金属离子Fe(III)催化机制在真实气溶胶界面中的反应过程,采用气溶胶光镊技术(AOT)结合腔增强拉曼光谱(CERS),在单颗粒尺度原位解析了(NH4)2SO4(或(NH4)2SO4+NH4HSO4)液滴中Fe(III)催化SO2氧化生成硫酸盐的动力学过程。通过精确调控微液滴的粒径、pH (3~5)、离子强度 (17~35 mol·kg-1)及SO2浓度(0.025~1 ppm),发现Fe(III)催化反应速率与SO2浓度呈一级动力学关系,且反应主要发生于气溶胶表面。高离子强度(I=35 mol·kg-1)通过动力学盐效应强化中性SO2分子与Fe(III)的界面反应,pH升高可使催化速率提升3~4个数量级,揭示了Fe(III)在气溶胶表面通过羟基铁络合物介导的高效氧化路径。该研究证实了Fe(III)的界面催化活性,为大气模型中硫酸盐生成机制的重构及PM2.5精准防控提供了关键实验依据。
红豆杉为历史悠久的Ⅰ级保护植物,具有较高观赏、药用价值。现有对红豆杉的研究多聚焦于紫杉醇,但对其成分中光合作用色素叶黄素却少有研究。叶黄素因其氧化特性对人类大脑及眼睛健康具有重要作用。为研究红豆杉中叶黄素的含量,拓展红豆杉的应用价值,本文对南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)、西藏红豆杉(Taxus wallichiana Zucc)、云南红豆杉(Taxus yunnanensis)、云南榧(Torreya yunnanensis)叶进行拉曼光谱研究。所得的谱图中,1523、1187、1158、1004 cm-1附近出现较强的拉曼峰,与叶黄素(Lutein)的光谱一致,可知所测红豆杉叶表面和叶肉细胞的主成分中含有叶黄素,且其含量远高于大苞鞘石斛、翼齿六棱菊等其他植物。
消毒用乙醇是医疗卫生、公共场所消杀及工业清洁领域的重要物资,其质量安全直接关系到使用效果与公众健康。近年来,个别产品中甲醇误掺、替代或污染问题时有发生,而传统气相色谱等检测方法虽然准确度高,但通常存在样品前处理复杂、检测周期较长、难以满足基层监管与现场执法快速筛查需求等不足。针对上述问题,本文开展了面向消毒用乙醇现场质控的甲醇拉曼光谱智能识别与定量方法研究,构建了适用于穿瓶、无开封条件下的快速无损检测技术体系。研究基于拉曼光谱对甲醇与乙醇分子振动特征的响应差异,结合透明包装容器对激发光与散射光传播过程的影响规律,建立了穿瓶检测条件下的光谱采集与质量控制方法。进一步围绕瓶壁干扰、荧光背景、弱特征峰重叠及低浓度甲醇识别困难等问题,开展了光谱预处理、特征波段筛选与智能建模研究,构建了兼顾识别准确性与定量稳定性的机器学习模型,实现了对消毒用乙醇中甲醇的快速判别与含量反演。同时,通过穿瓶测试不同甲醇掺入水平样品的系统验证,评估了方法在复杂现场条件下的鲁棒性、检出能力与泛化性能。本文形成了一套适用于市场监管、产品抽检与基层执法场景的便携式拉曼快速筛查方法,为消毒用乙醇质量安全监管提供了高效、无损、低成本的技术支撑,并为拉曼光谱结合智能算法在现场执法快检中的应用拓展提供了理论依据与方法参考。