第35卷，第4期 2015年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No.4 -pp924-928
April;2015
高温高压下水溶液中硫酸根离子浓度的拉曼光谱定量测定研究
田锋，郑海飞*，孙槽
造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京100871
摘要当前，拉曼光谱通常被应用于定性研究，拉受光谱的定量研究明显不足。通过理论分析，拉曼光谱的定量研究应当基于其相对强度来进行。据此，通过对三种不同司浓度的NaSO溶液进行拉受光谱分析，得到了常温常压下水溶液中SO-离子浓度的定量方程为：c(S0-）)=4.7796R（7=0.9994）。此外，对高温高压下硫酸根水溶液的拉受光谱也进行广研究。光谱分析表明，温度和压力将影响拉受谱峰强度比值与 SO-浓度的关系。高温高压下水溶液中SO-浓度的定量方程为：c(SO-）=4.7796（R十1.469X10-△r十
为相对于常温（23℃)时的温度差，△为相对于常压（0.1MPa)时的压力差。该方程适用的温度范围为23℃ ≤T≤360℃，浓度范围为0.5～1.5mol·L-，测量的相对误差为6.5%。对于具有拉受活性的物质，拉曼
光谱实验技术可以用来进行水溶液中物质浓度的定量研究。关键词金刚石压腔；拉曼光谱；高温高压；定量
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964 /j- issn. 1000-0593(2015 )04-0924-05
当前，拉曼光谱主要应用于定性方面研究。相比之下，拉曼光谱的定量研究明显不足，这极大限制了拉曼光谱的进一步应用。本工作拟通过拉曼光谱对NaSO4溶液进行了定
矿床学的主要任务之一是研究成矿元素在地壳中的分散
和富集规律，而元系的迁移和流淀条件就是它的具体体现口。研究成矿元素迁移形式的主要方法是矿物溶解度实验。矿物的溶解度是指一定温度压力下与矿物平衡的水溶液中的溶质浓度，
美通整配是壳属 Nancollas利用高压釜测定了高温下溶液中金属矿物的溶解度[2]。曾始善等于300℃、500bar条件下用Dickson金袋式热液装置测定了赤铁矿十磁铁矿组合在0.1和1.0mol， kg-NaCI水溶液中的溶解度[3]。Bennett利用反应炉测定了 25～70℃石英在富含有机酸的溶液中溶解度4。Sugita等利用高压釜测定了石英在水中的溶解速率]。Chen等利用高压釜研究了硅酸盐玻璃在0.5mol·L-"的Na:CO：溶液中的溶解度5]。前人的研究多是采用高压釜或活塞圆筒等封闭设备来进行的。传统的高压釜不仅不能进行原位观测，温度梯度和率火都会对样品的真实组分产生影响，并且取出的样品会有质量的损失。金刚石压腔则可以进行镜下原位观测，并
且可以避免样品率火过程中样品组分的改变。收稿日期：2014-03-04，修订日期：2014-06-18
量研究，即利用金刚石压腔结合激光拉曼光谱来进行高温高压下溶液中SO浓度的测定，以便将此方法推广到其他光谱及其他矿物溶解度的测定。
实验部分 1
实验用的高温高压设备与Bassett设计的金刚石压腔相似7.8]。片厚度为0.25mm，徕片孔径为0.35mm，实验样品为不同浓度的NaSO:溶液。拉曼光谱测试在北京大学地球与空间科学学院激光拉受光谱实验室进行，所用仪器为 Renishaw公司生产的System1000显微Raman成像系统，光源为Ar激光，波长514.5nm，激光发射功率20mW，样品接收功率5mW，狭缝宽度50um，20倍的Leica物镜。体系的温度由温控仪测得并经过矫正，压力根据石英压标确定。常温下压力标定公式如下
P=0.360 79[()6于+110.86()44
式中，P为压力，MPa；（△*)64为待测石英压标的拉曼位移与其在常温常压下464cm-初始拉曼位移之差，cm-1。该方
基金项目：国家自然科学基金项目（41373057，41073048)和国家(973)项目(2006CB403508)资助作者简介：田锋，1978年生，北京大学地球与空间科学学院博士研究生
e-mail : fengtian@ pku. edu cn
*通讯联系人e-mail：hfzheng@pku.edu.cn