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偶氮染料中间体及几种纺织纤维的太赫兹光谱研究

作　者: 骆斌
导　师: 杨斌
学　校: 浙江理工大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 太赫兹太赫兹时域光谱纺织纤维偶氮染料中间体理论模拟
分类号: TQ610.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 62次
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内容摘要

太赫兹是频率在1012Hz的远红外电磁辐射,是国际上公认的一种新的、具有许多独特优点的辐射源,也是电磁波谱中唯一未被人熟悉的波段。太赫兹时域光谱技术正是基于太赫兹辐射的产生而发展的一项新探测技术,具有广泛的应用前景。它之所以具有广泛的应用价值,首先是因为自然界大量物质的结构振动频率位于太赫兹波段,其次是太赫兹光谱能够快速获得物质的光学特性,对研究物质在该波段的内部结构具有重要意义。我们首先将太赫兹技术应用于纺织纤维与偶氮染料中间体分子的研究,获得它们在太赫兹波段的光谱特性,同时结合量子化学对偶氮染料中间体分子进行理论计算并模拟其振动。研究表明不同的纺织纤维材料和偶氮分子中间体具有各自的特征光谱,可以用太赫兹时域光谱技术进行鉴别。本论文的主要研究工作:1.采用太赫兹时域光谱系统测量了两类典型的化学纤维(涤纶和芳纶)在太赫兹波段的吸收特性,通过提取其光学参数获得它们的太赫兹吸收光谱。实验表明同类纤维不同结构的化学纤维的太赫兹光谱存在明显的差异,可以用来鉴别同种纤维。由于其生产工艺的不同导致其内部结构的结晶状况与分子间作用的差异也会导致其光谱存在差异,也可以由太赫兹光谱进行鉴别。2.测试了四种禁用偶氮染料中间体的太赫兹光谱,研究了它们在太赫兹波段的物理、化学特性。测试结果表明它们在太赫兹波段也存在吸收特征峰,可以作为指纹特征库。在此基础上,以它们的纯物质为指纹特征光谱,测量了它们两两混合物的太赫兹光谱。由混合物的太赫兹光谱可以鉴别出各纯物质的特征吸收峰,只是吸收强度有所差异,这为偶氮染料中间体的分析检验又提供了一个新的测试手段。3.采用Gussian03软件进行了量子化学计算。利用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G(d)基组下对2-氨基-4-硝基甲苯和对氯苯胺在0～10THz频域内进行了分子结构几何优化,并使用相同的方法和基组进行振动频率的计算。对比研究了实验和理论模拟光谱,并采用Gussian View 3.07对它们的振动频率进行了归属。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 太赫兹波的简介  10-11
  1.2 太赫兹波的特性  11-12
    1.2.1 透视性  11
    1.2.2 安全性  11
    1.2.3 光谱分辨性  11-12
    1.2.4 较高的时间和空间相干性  12
    1.2.5 瞬态性  12
    1.2.6 宽频性  12
  1.3 太赫兹波的产生和探测  12-14
    1.3.1 太赫兹波的产生  12-13
    1.3.2 太赫兹波的探测  13-14
  1.4 太赫兹波的应用  14-16
    1.4.1 国内太赫兹技术的应用  14-15
    1.4.2 国外太赫兹技术的应用  15-16
  1.5 纺织纤维与偶氮染料检测的现状  16-17
  1.6 论文研究的主要内容、创新点、要点、难点和关键问题  17-19
    1.6.1 研究内容  17
    1.6.2 创新点  17
    1.6.3 重点  17-18
    1.6.4 难点  18
    1.6.5 关键问题  18-19
第二章太赫兹时域光谱技术  19-26
  2.1 太赫兹时域光谱技术  19-20
  2.2 太赫兹时域光谱系统  20-21
    2.2.1 透射型太赫兹时域光谱  20-21
    2.2.2 反射型太赫兹时域光谱系统  21
  2.3 太赫兹时域光谱技术原理  21-24
  2.4 样品制备  24-25
    2.4.1 制备过程  24
    2.4.2 制备注意点  24-25
  2.5 实验数据的处理  25
  2.6 本章小结  25-26
第三章纺织纤维材料的太赫兹光谱研究及分析  26-40
  3.1 样品特性与分析  26-28
  3.2 样品制备  28
    3.2.1 表面油剂处理  28
    3.2.2 压片法制备样品[64]  28
  3.3 涤纶样品的太赫兹光谱  28-34
    3.3.1 涤纶样品的太赫兹折射光谱  30-31
    3.3.2 涤纶纤维样品的太赫兹吸收光谱  31-33
    3.3.3 涤纶纤维样品的XRD 光谱分析  33-34
  3.4 芳纶纤维的太赫兹光谱  34-37
    3.4.1 芳纶纤维的时域谱图  34-35
    3.4.2 不同芳纶纤维样品的太赫兹频域谱  35-36
    3.4.3 芳纶纤维样品的太赫兹折射和吸收光谱  36-37
  3.5 纤维样品的红外吸收光谱分析  37-39
  3.6 小结  39-40
第四章偶氮染料中间体的太赫兹光谱研究  40-60
  4.1 2-氨基-4-硝基甲苯  40-43
    4.1.1 2-氨基-4-硝基甲苯性质  40
    4.1.2 实验结果  40-43
  4.2 对氯苯胺  43-45
    4.2.1 对氯苯胺的性质  43
    4.2.2 实验测试结果  43-45
  4.3 联苯胺  45-48
    4.3.1 联苯胺的性质  45
    4.3.2 实验测试  45-48
  4.4 对氨基偶氮苯  48-50
    4.4.1 对氨基偶氮苯的性质  48
    4.4.2 实验测试结果  48-50
  4.5 混合样品太赫兹光谱的鉴别  50-56
    4.5.1 实验测试结果  51-56
  4.6 不同混合比混合物的含量测试  56-59
  4.7 本章总结  59-60
第五章红外光谱理论及量子化学计算  60-76
  5.1 红外光谱解析基本原理  60-61
    5.1.1 红外光谱概述  60-61
    5.1.2 红外吸收选律  61
  5.2 量子力学计算理论  61-62
    5.2.1 量子力学计算的原理与方法  61-62
  5.3 GAUSSIAN03 的使用  62-65
  5.4 太赫兹理论光谱模拟  65-75
    5.4.1 2－氨基－4－硝基甲苯  65-69
    5.4.2 对氯苯胺  69-75
  5.5 本章总结  75-76
第六章结论  76-77
七、参考文献  77-82
致谢  82-83
硕士阶段发表论文情况  83

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