【摘要】 本文详细解析吡啶在红外及近红外区域的光谱特性，提供定量分析数据与振动模式分配，涵盖实验方法、蒸汽压测定及光谱数据库应用。适用于环境监测、工业检测与光谱学研究领域。

作为具有150余年研究历史的芳香胺类化合物，吡啶因其独特的分子特性（C2v对称性、中等挥发性）成为光谱分析领域的重要研究对象。本研究针对其在环境监测与工业检测中的潜在应用，系统开展了气相红外（MIR）与近红外（NIR）光谱的定量测定工作，并完成振动模式的精准分配。

 

核心研究价值与技术突破

1.高精度光谱数据库构建
采用改进型Bruker IFS66v/S光谱仪与14.52米长光程流动系统，实现2700-7000 cm-1波段全覆盖检测。通过多浓度拟合算法消除"暖孔径"伪影，使吸光度测定误差控制在7%以内，显著提升近红外弱信号捕获能力。

2.振动模式再解析体系
整合拉曼光谱、非谐波计算与中子散射数据，建立包含17个基本振动模的三维分配模型。其中700.33 cm-1处v17峰（吸光度9.46×10³）的准确定量为污染物痕量检测提供基准。

3.​工业检测场景适配性
验证吡啶窄带光谱特征（如3100-3300 cm-1水蒸气干扰区）在QCL激光探测中的适用性，为生物质燃烧监测与化工泄漏预警提供可靠数据支撑。

 

图1 测量汽相吡啶的红外线红外光谱。在296K 的压力下，负荷相当于1 ppm 通过1米气体的路径-加宽到760Torr。以0.1 cm-1分辨率记录的定量光谱。对于非常强的两个模(上面板) ，带子有一个垂直尺度中断，以保持与其他基本模的尺度一致

 

图2 在1050-970cm-1区域实验测量的汽相红外(底部)和拉曼(上部)光谱的扩展吡啶。红外光谱的分辨率为压力加宽分析物的0.1 cm-1，喇曼光谱的分辨率为2.0 cm-1，位于整齐样本的蒸汽压

 

实验方法创新要点

  • ​动态载气配气技术
    采用螺杆注射泵与温控白池联用系统，实现1ppm级蒸气浓度的精准控制，突破传统静态系统的浓度梯度限制。

  • ​多重负荷校正算法
    通过非线性加权函数优化比尔定律拟合过程，有效识别光谱中的杂质干扰信号（残差分析误差<3%）。

  • ​跨平台数据标准化
    建立PNNL数据库与常规单位（cm²/分子）的双向转换体系，支持光谱数据在环境化学与量子计算领域的交叉应用。

 

本研究不仅完善了吡啶分子的基础光谱数据库，更为杂环化合物在线检测提供了方法学范式。相关成果已在《Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer》发表，数据收录于美国西北太平洋国家实验室（PNNL）光谱库。

 

参考文献：1.T.J. Johnson, P.M. Aker, N.K. Scharko, S.D. Williams, Quantitative infrared and near-infrared gas-phase spectra for pyridine: Absolute intensities and vibrational assignments, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Volume 206, 2018, Pages 355-366, ISSN 0022-4073, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2017.11.023.

 

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