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题名论水的氢氧伸缩振动拉曼光谱学特征和分析方法
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作者
胡庆成
马雅洁
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机构
内蒙古科技大学矿业与煤炭学院
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出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第10期2844-2848,共5页
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基金
国家自然科学基金项目(42263004)
内蒙古自然科学基金项目(2025MS04053)资助。
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文摘
水的拉曼光谱的氢氧伸缩振动带具有多峰叠加、宽且不对称的特征,主要取决于水的复杂结构。-20~300℃范围内水的OH伸缩带带宽和主峰波数随温度呈现连续的变化:升温导致带宽逐渐降低和主峰持续蓝移;冷冻虽然将主峰由3420 cm^(-1)移至3130 cm^(-1)附近,但3420 cm^(-1)附近的光谱仍有较大强度。水中广泛存在的氢键相互作用加宽了水对激光散射的随机分布的范围,可用高斯分布函数来描述,因高斯函数的指数式规律与散射截面积参数表达式中的指数形式一致。然而,用类似于范德瓦尔斯力控制下的常见简单分子的较窄的高斯峰拟合OH伸缩带不能取得良好的拟合度,除非对峰进一步加宽,表明碰撞加宽和多普勒加宽不足以解释OH伸缩带中的加宽效应。水分子间的氢键连接促使水的振动在分子间协同而离域,进而丰富了OH伸缩振动的频率;氢键四面体构型的构建引发水的分子间振动耦合,改变OH伸缩振动的频率,造成OH伸缩峰的异常加宽。我们将水中的主要氢键结构近似地划定为五种,包括两种四面体和三种非四面体构型,并对应地用五个加宽了的高斯峰来拟合H_(2)O的OH伸缩带。此优选的拟合方案能很好地重现不同温度、H↔D同位素取代比和盐条件下的OD/OH伸缩带光谱。
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关键词
拉曼光谱
水
氢氧伸缩振动带
结构
高斯拟合
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Keywords
Raman spectroscopy
Water
OH stretch band
Structure
Gaussian fitting
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分类号
P599
[天文地球—地球化学]
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