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脱水素是一类植物抗逆相关蛋白，可帮助植物抵抗干旱、低温、盐碱等环境胁迫。富含赖氨酸的K片段是脱水素中的保守功能片段，在低温保护和膜保护功能中起至关重要的作用。目前，脱水素及K片段的作用机理仍不完全清楚。本研究采用圆二色谱（CD）和核磁共振波谱（NMR）方法及分子动力学模拟计算研究了具有抗菌活性的大米脱水素K片段在模拟膜中的三维结构及其与膜的结合方式。圆二色谱研究表明，水中呈现无规卷曲构象的K片段在模拟膜中会形成α-螺旋结构。核磁共振结构研究进一步证实了K片段在模拟膜中的空间结构，即中间部分形成了两亲性的α-螺旋结构，其中，疏水残基位于螺旋结构的一面，亲水残基位于螺旋结构的另一面。扩散排序（DOSY）核磁共振实验表明，K片段与膜在水溶液中形成了稳定的结合体；顺磁性探针检测表明，整个K片段插入膜中，其中疏水面朝向模拟膜的疏水核，其它部分朝向模拟膜亲水表层。本研究得到的K片段在模拟膜中的精细结构为理解环境胁迫下K片段及脱水素与膜的作用机理提供了重要信息。

二甲苯的3种同分异构体邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的分离和同时检测难度极大。本研究采用自制的真空紫外光电离源高场不对称波形离子迁移谱仪，提出了"指纹特征获取-分离参数选择-异构体实验分析"的同分异构体检测方法，进行了邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯3种同分异构体同时检测的研究。在二甲苯异构体指纹谱图分析的基础上，提取了邻、间、对二甲苯的特征离子峰，基于分离电压幅值-峰位置关系分析，以及谱图叠加的方法，确定了最佳分离条件为分离电压700 V、载气流量400 L/h。在此条件下，得到邻、间、对二甲苯特征离子峰峰位置分别为4.36、14.96和11.16 V，保持了较大的间距，同时与二甲苯混合物检测谱图中峰位置为4.33、14.71和11.25 V的离子峰保持了良好的一一对应关系，误差仅为0.03、0.25和0.09 V。采用本方法实现了二甲苯混合物的同时分离检测，验证了方法的准确性。在保留特征离子峰的前提下，间二甲苯检出限为0.047 mg/m³，低于国家标准GB/T 18883-2002规定的二甲苯室内空气检出量0.20 mg/m³，线性范围为0.24~2.40 mg/m³。本研究为二甲苯异构体的检测提供了技术支持，同时为UV-FAIMS对同分异构体的快速、高精度检测提供了参考方法。

构建了基于负载钯铜纳米粒子的三维还原氧化石墨烯复合材料的对硝基苯酚电化学传感器。利用含钯离子、铜离子的溶液与氧化石墨烯（GO），通过水热法合成负载钯铜纳米粒子的三维还原氧化石墨烯（[PdCu/3DRGO]），利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）和傅里叶变换红外（FT-IR）光谱对材料进行了表征；将复合材料滴涂于玻碳电极（GCE）表面制成修饰电极（[PdCu/3DRGO]/GCE），采用循环伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）研究了修饰电极的电化学行为。在优化的实验条件下，利用差分脉冲伏安法（DPV）、时间电流曲线法（i-t）等技术对硝基苯酚（4-NP）进行了检测，表现出良好的性能，检出限为0.050 μmol/L （S/N＝3），灵敏度为0.372 μA/（μmol/L·cm²），线性范围为10~3000 μmol/L。传感器的稳定性好，抗干扰性能强，水中常见无机离子和结构类似物不干扰对4-NP的测定。

苝二酰亚胺（PDI）衍生物是异质结太阳能电池中可替代[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的受体材料。本研究选取了两种不同化学结构的PDI衍生物作为研究体系，分别命名为PDI和PDI，采用高分辨固体核磁共振技术，探讨了PDI衍生物在与聚3-己基噻吩（P3HT）共混前后其分子聚集态结构的变化。发现PDI和PDI的纯净物体系中，分子均通过π-π作用形成了有序的堆叠结构，且PDI的有序度高于PDI。在分别与P3HT共混后，两种共混物表现为两相分离的结构。其中，PDI在与P3HT共混后，其晶区的有序度降低，但分子的堆叠结构没有变化；而PDI在与P3HT共混后，其晶区的有序度保持不变，但分子的堆叠结构发生了变化。通过Back-to-Back（BaBa）边带技术可以定量检测出PDI分子间酰胺位CH氢原子间的距离为3.66 Å。依据¹³C-¹H FSLG-HETCOR谱图的相关信息，发现两组分的界面区中，PDI的酰亚胺取代基位于P3HT噻吩环的屏蔽区。此外，使用REREDOR技术定量检测了两种PDI衍生物在与P3HT共混前后分子基团的局部运动性。研究发现，在与P3HT共混后，PDI的分子局部运动性没有变化，而PDI的分子局部运动性降低。本研究揭示了两种PDI衍生物在与P3HT共混前后的分子聚集态结构，总结了适用于研究PDI衍生物共混体系的固体核磁共振技术方案，用于表征分子的聚集态结构、组分相容性及分子基团的局部运动性能。

采用溶胶-超声空化技术同步合成了生物质多元自掺杂TiO₂复合催化剂，通过场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、光致发光光谱（PL）等对样品进行了表征分析。结果表明，复合催化剂实现了C、N、P、Cl、K等元素的同步掺杂，合成了多元共掺杂复合TiO₂；相比纯TiO₂，复合催化剂的禁带宽度窄化了0.21 eV，表面羟基与活性位点增多，光生载流子复合几率降低，结晶度提高，比表面积增大。以亚甲基蓝（MB）为目标污染物，研究了复合催化剂的可见光光催化性能。实验结果表明，在可见光照射下，光催化反应2 h时，复合催化剂对亚甲基蓝的降解效率最高可达98%。

建立了多种生物毒素和生物调节剂的电喷雾离子迁移谱和拉曼光谱分析方法，构建了几类代表性生物毒素、生物调节剂及常见无毒白色粉末共26种物质的离子迁移谱和拉曼光谱数据库，其中包括乌头碱、河豚毒素等生物碱，缓激肽、P物质等生物调节剂及其同分异构体等结构类似物，芋螺毒素、α-银环蛇毒素、蓖麻毒素等多肽和蛋白质毒素和食盐、面粉、蛋白粉等常见无毒物。在此基础上，利用线性判别分析、二次判别分析、k近邻、朴素贝叶斯模型、分类决策树、Sigmoid核函数支持向量机共6种模式识别算法对单一和融合数据进行识别归类，不同方法的识别准确率在76.0%~97.2%范围内，并分析了方法识别准确率差异原因。研究发现，以支持向量机模型建立的融合识别算法准确率高达97.2%。本方法能区分两种生物调节剂的多个结构类似物，可用于不明白色粉末的识别归类。

应用Epsilon 3^x系列小型台式能量色散X射线荧光光谱仪（EDXRF）对采集的印度洋深海沉积物样品进行现场元素分析，并与电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）两种仪器的实验室测试数据进行了对比分析。结果表明，8种主量元素（Al、Mg、Fe、K、Ca、Mn、P、Ti）和16种微量元素（Ba、Sr、V、Zn、Zr、Co、Ni、Cu、Ga、Rb、Y、Nb、Mo、Nd、Pb、Th）分析数据的一致性良好，具有很好的线性相关性，主量元素除Al，微量元素除含量低于30 μg/g的Ga、Nb、Th外，相关系数都大于0.9；同时，对部分元素在不同浓度范围下的平均相对偏差进行了计算。研究表明，小型台式EDXRF现场测定值具有很高的准确度和可靠性，这为大洋现场调查中及时了解矿产资源的分布情况提供了新的方法和重要的技术手段。

Iolite软件具有数据处理能力强、可视化效果好和计算代码开源等优点，近年来受到国内外LA-ICP-MS实验室广泛关注。本研究探究了Iolite软件处理LA-ICP-MS元素含量信号时的应用情况，并撰写了基体归一化100%（m/m）计算代码。采用Iolite软件对仪器信号漂移校正时，发现平滑插值要优于线性插值。采用基体归一化100%（m/m）代码校准得到的BCR-2G结果显示，绝大多数元素与推荐值匹配，表明此代码是可行和可靠的。不同的外标校准物质所得的结果有差别，NIST SRM 610作外标校准物质时，BCR-2G的TiO₂、MgO、K₂O和稀土元素分析结果有5%~10%偏差。StHs6/80-G作外标校准物质时，Cr和Mo分析结果偏高10%~30%，这可能与基体效应或校准物质推荐值不确定度有关。合成不确定度的3个主要来源分别为校准物质测定元素推荐值不确定度、样品元素信号比值和基体归一化误差。基于Iolite软件和基体归一化100%（m/m）代码，定量校准了CGSG-1、CGSG-2、CGSG-4、CGSG-5中的50种元素，主量元素（除Mn、Ca和P外）与推荐值的偏差在5%以内，微量元素（除Cr、Ni、Zn、Ga、Mo和Sb外）与推荐值的偏差小于10%，这些数据可为CGSG标准物质实验室联合定值提供数据支撑。所撰写的基体归一化代码拓宽了Iolite软件在处理LA-ICP-MS信号时的应用范围。

以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）为单体，过硫酸盐为引发剂，通过正交试验优化实验条件，采用水溶液聚合法制备聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）（P（AA-co-AM））水凝胶。采用红外光谱和扫描电子显微镜对所制备的P（AA-co-AM）水凝胶进行分析，考察了外界环境因素对P（AA-co-AM）水凝胶吸附性能的影响，探讨了P（AA-co-AM）水凝胶对亚甲基蓝（MB）和孔雀石绿（MG）的吸附动力学行为。结果表明，所制备的P（AA-co-AM）水凝胶具有清晰的三维网络结构，能够通过其表面的羧基和氨基残基与MB和MG相互作用。减小P（AA-co-AM）水凝胶的粒径、增大染料溶液的pH值、升高吸附温度均有利于P（AA-co-AM）水凝胶对MG吸附反应的进行；但适当降低吸附温度反而可以提高P（AA-co-AM）水凝胶对MB的吸附效果。P（AA-co-AM）水凝胶对MB和MG的吸附动力学过程符合准二级动力学模型（R₂>0.990）和粒子内扩散模型（R₃>0.804），吸附过程为化学吸附；吸附等温线符合Freundlich吸附等温模型（R_F>0.993），通过拟合得到P（AA-co-AM）水凝胶对MB和MG的理论最大吸附量分别为602.7和575.0 mg/g，吸附过程更倾向于不均匀的多分子层吸附。在最优条件下，P（AA-co-AM）水凝胶对MB反复3次的脱附效率分别为78.18%、68.35%和59.34%。

设计并合成了两个对称的1，2，3-三氮唑类蒽醌衍生物K1、K2，采用¹H NMR、¹³C NMR和HRMS表征其结构，并考察了光谱性质。利用GaussView 9.0量化程序及含时密度泛函TD-DFT方法对K1及K1-Ag⁺的结构性质及理论光谱进行了计算。结果表明，计算与测得的紫外-可见吸收光谱一致，在370 nm左右出现蒽醌的吸收峰；荧光光谱表征实验表明，探针K1与Ag⁺结合后，出现两个吸收峰（466和522 nm），466 nm处荧光强度与单独K1相比增强9倍；探针K1在H₂O-DMSO（7：1，V/V，HEPES，pH=7.4）中对Ag⁺具有良好的选择性识别性能，常见共存离子及pH值对其测定无明显影响，通过Job's plot曲线确定二者之间的结合比为1：1，结合常数为1368 L/mol，检出限为21.2 μmol/L（S/N=3）。利用DFT方法对探针K1结构和K1-Ag⁺可能的络合结构进行了分子构型优化，并计算络合物中Ag⁺与K1的结合能，结果表明，Ag⁺与两个三氮唑环和蒽醌单元络合结构结合能最大，与核磁滴定实验的结果吻合。K1和K1-Ag⁺的优化结构显示，K1与Ag⁺结合后，分子的三氮唑环发生转位，蒽醌平面发生轻度弯曲。荧光共聚焦成像结果表明，探针K1对Ag⁺有较好的选择性和灵敏度，可实现人肝癌细胞（HepG2）中微量Ag⁺的检测。