乙醇—水溶液的拉曼光谱与分子结构分析研究

论文摘要

乙醇-水溶液在医药卫生、食品生产、工业溶剂等方面用途广泛,对其分子结构和物理、化学性质以及生物学意义的研究备受关注,具有重要的理论意义和应用前景。本文以532 nm激光为激发光源,用Fluorolog3型多功能光栅光谱仪检测不同浓度乙醇-水溶液的拉曼光谱。在对光谱数据作扣除基线和多点平滑处理的基础上,进一步进行局部峰值区域的高斯函数拟合分析处理,着重研究分析了相应于乙醇和水分子的三种局部结构振动模式的拉曼光谱结构特征,其中包括乙醇分子C-H结构的伸缩振动、水分子H-O-H结构的弯曲振动和水分子H-O-H结构的伸缩振动,分析研究了上述三种振动模式的拉曼光谱随乙醇-水溶液浓度改变的关系,及其微观分子结构含义。结果表明,（1）随乙醇浓度的增大,乙醇分子C-H结构的伸缩振动频率相应“红移”,其“红移”量与乙醇的浓度呈正相关关系；乙醇分子C-H结构的伸缩振动谱峰强度与乙醇浓度呈近似线性关系；此“红移”关系和线性关系分别提示了两种可用于检测乙醇-水溶液浓度的有效方法,具有一定的应用价值；另一方面,也给出了乙醇-水溶液的微观分子结构随浓度相应改变的部分数据信息,可以为进一步的理论研究提供依据；（2）当乙醇-水溶液的浓度改变时,水分子H-O-H结构的弯曲振动频率总体上变化不显著,仅局部稍有起伏；（3）在乙醇浓度为60%-90%之间,水分子的H-O-H伸缩振动频率有一段较为显著的起伏变化区域,并且以H-O-H对称伸缩振动频率的起伏变化更为突出,其所蕴含的深层次物理机制,有待进一步研究。本文的研究方法和结果可以为有关水分子和醇类分子团簇结构的理论和应用研究提供有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水分子结构的研究
• 1.3 醇类分子结构的研究
• 1.4 本文主要内容
• 2.拉曼光谱法原理及应用
• 2.1 拉曼散射
• 2.2 拉曼光谱选律及其与红外光谱的互补性
• 2.3 振动拉曼光谱和转动拉曼光谱
• 2.3.1 振动拉曼光谱
• 2.3.2 转动拉曼光谱
• 2.4 拉曼光谱的应用
• 3.拉曼光谱法测量乙醇-水溶液
• 3.1 实验装置描述
• 3.2 实验内容及步骤
• 3.2.1 乙醇水溶液的制备
• 3.2.2 仪器准备
• 3.2.3 开始实验
• 3.2.4 结束实验
• 4.拉曼光谱分析
• -1波数范围)分析'>4.1 乙醇分子CH2、CH3伸缩振动光谱(2700～3100cm^-1波数范围)分析
• 4.1.1 平滑处理光谱图
• 4.1.2 高斯拟合
• 4.1.3 谱线结构特征和分子结构关系
• -1波数范围)分析'>4.2 水分子HOH弯曲振动光谱(1500-1900cm^-1波数范围)分析
• 4.2.1 平滑处理光谱图
• 4.2.2 高斯拟合
• 4.2.3 谱线结构特征与分子结构关系
• -1波数范围)分析'>4.3 水分子HOH伸缩振动光谱(3100-3800cm^-1波数范围)分析
• 4.3.1 平滑处理光谱图
• 4.3.2 高斯拟合
• 4.3.3 谱线结构特征与分子结构关系
• 4.4 本章小结
• 5.总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献