植物生长调节剂的太赫兹光谱检测

【摘要】植物生长调节剂是人工合成的具有天然植物激素活性的有机化合物,对作物的生长发育有着显著的调控作用,植物生长调节剂的研究应用已经被国内外作为21世纪农业实现超产的重要措施之一。由于植物生长调节剂属于农药,具有一定的毒性,其过量的残留会对人类的身体健康及生态环境产生威胁。所以,在农业生产中不仅要关注植物生长调节剂的作用,还要关注植物生长调节剂的毒性及残留等问题。目前检测植物生长调节剂的方法主要为色谱法,但是色谱法的定性分析能力比较差,通常需要给出待测物的纯品或相应的色谱定性数据作对照才能给出定性结果。作为人类最后一个尚未完全开发的电磁波段,太赫兹辐射有着很多特有的性质,许多大分子的骨架振动、分子间的相互作用以及偶极子的振动都处于太赫兹波段,因此利用太赫兹光谱技术可以获得物质更丰富的光谱信息。太赫兹光谱技术有望成为检测植物生长调节剂及其残留的有效手段,本论文的工作是围绕植物生长调节剂的太赫兹光谱检测及分析进行的。主要内容如下：第一章,介绍了植物生长调节剂定义,植物生长调节剂的两面性以及现有的检测方法。介绍了太赫兹辐射的特性,几种常用的太赫兹脉冲产生和探测技术,并简单概括了太赫兹光谱技术的优势,以及太赫兹光谱技术的国内外研究现状。第二章,介绍了本实验室自主搭建的透射式太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)。阐述了物质在太赫兹波段光学常数的提取,包括固体样品和液体样品折射率和吸收系数的提取。第三章,用透射式THz-TDS系统测量了十种植物生长调节剂,实验结果表明6-苄氨基嘌呤、对氯苯氧乙酸钠、氯吡脲、噻苯隆和邻硝基苯酚钠五种植物生长调节剂在太赫兹波段都有明显的特征吸收峰。对邻硝基苯酚钠和对硝基苯酚钠这两种同分异构体进行了光谱测量,发现邻硝基苯酚钠和对硝基苯酚钠这两种同分异构体的折射率和吸收系数有很明显的区别,证明了利用THz-TDS可以鉴定物质的精细结构。第四章,对不同百分比的邻硝基苯酚钠和对硝基苯酚钠进行了光谱测量,分别提取出了不同百分比的邻硝基苯酚钠和对硝基苯酚钠的折射率和吸收系数,结果表明随着含量的升高,吸收系数和折射率都呈现了上升趋势。利用一元线性回归方法分别对不同含量的邻硝基苯酚钠和对硝基苯酚钠进行了线性拟合,总结了样品含量与吸收系数之间的线性关系。对不同浓度的对硝基苯酚钠溶液进行了光谱测量,并且提取出了其吸收系数,结果表明随着浓度的升高,对硝基苯酚钠溶液的吸收系数呈现下降趋势,同样对实验结果进行了线性拟合,总结了吸收系数与物质含量之间的关系。第五章,用Burg算法对上述测量的五种太赫兹波段有吸收峰的植物生长调节剂进行了吸收光谱优化,使得吸收峰更加明显。利用Gaussian03软件中的密度泛函理论(DFT)对五种植物生长调节剂进行吸收模拟。理论模拟与实验结果进行了对比与分析,有些吸收峰与实验结果吻合的很好,有些吸收峰会发生一定的偏移,对吸收峰的产生原因和对吸收峰的偏移进行了分析和阐述。第六章,对本文主要研究进行了总结,以及对本研究课题遇到的难题和对今后研究工作进行了展望。
【作者】张园园；
【导师】王新柯；张岩；
【作者基本信息】首都师范大学，光学，2014，硕士
【关键词】植物生长调节剂；折射率；吸收系数；Burg算法；密度泛函理论；

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