1、 拉曼光譜儀探究超聲波對水分子團簇結構的影響1科學研究的一般工作流程 檢索相關的研究 分析現有的研究 發現問題 提出假說 制訂試驗方案 定義試驗步驟 試驗 數據匯總 數據可視化 數據驗證 調整試驗 重新校驗假說 寫作研究論文 發表研究 論文 發現問題 試驗 數據分析 發現2實驗前期可行性的論證發展現狀的調查（SCI數據庫檢）3使用SCI 調查項目發展現狀456# 21 3 Ultrasonic Graphs of the water molecules# 20 455 Raman Spectroscopy of Water clusters# 19 0 Raman Spectroscopy o

2、f Water clusters（Chinese）# 18 137 Raman Spectroscopy of Water clusters# 14 5,546 Raman spectra of water# 5 30,020 Water clustersSCI 數據庫檢索分析報告21 數量3篇 超聲波圖中的水分子20 數量455篇 拉曼光譜研究水分子團簇19 數量0 拉曼篇光譜研究水分子團簇（中國）18 數量137篇 拉曼光譜研究水分子團簇14 數量5,546篇 水的拉曼光譜5 數量30，020篇 水分子團簇7拉曼光譜儀8薛晨陽老師在使用拉曼光譜儀國際最先進雷尼紹激光拉曼拉曼光譜儀型號InV

3、ia9實驗的出發點1011它們的水分子團簇有什么區別？12實驗進展 實驗已于3月10日在電子測試重點實驗展開 現已得到： 室溫下的 小分子團水、中分子團水、大分子團水 超純水 經過超聲波處理后的超純水 13V/cm-1 昆侖山礦泉水（小分子團水）Intenty14自來水（大分子團水）15 冰露 （中分子團水）16 室溫下未經處理的超純水 電阻率18.25Mcm17 超聲波處理后 處理時間10min18從實驗中得到的結論從橫坐標看，優質天然小分子團水的特征峰3300-3400cm-1之間，冰露為3400-3500 cm-1，普通自來水的特征峰達到了5000 cm-1，有十分明顯的差異。從縱坐標看

4、，昆侖山礦泉水的拉曼光譜強度為137，而冰露為252，自來水為362，根據分子光譜學理論以及Walranfen給出的水分子締合的光譜數據, 拉曼光譜強度正比于同類分子的數目的結論。可以得出它們的水分子團簇依次增大。自來水的水分子團簇中水分子的個數約為昆侖山礦泉水的2.64倍。有著十分明顯的差異。19超聲波處理后的效果超純水未處理時： 縱坐標光強為450超聲處理后：縱坐標光強為130根據拉曼光譜強度正比于同類分子的數目結論：超聲波使水分子團簇變小，效果十 分明顯。處理后的水分子圖簇中水分子數減少了71%20國內外研究現狀目前，改變水分子團簇結構的方法：1.外加磁場法、2.外加電場法、3.激光輻射

5、法4.直接加熱法等。這些方法均取得一定進展，但是均存在能耗高、處理工藝復雜、效果不好等缺點，不利于處理大量的水，不利于大面積推廣。 21本項目創新之處針對目前改變水分子團簇結構方法存在的缺點與不足，提出一種新的可行的方法，超聲波處理法。當前，超聲波處理法主要用于環保領域中對污水的處理,其目的是去除水中的有機物，而超聲波對水分子簇結構影響的研究卻幾乎未涉及到。 22方案可行性分析 超聲波的空化效應，超聲波通過液體介質向四周傳播, 當聲能足夠高時, 在疏松的半周期內, 液相分子間的吸引力被打破, 形成空化核。空化核的壽命約為0.1us, 它在爆炸的瞬間可以產生大約4 000 K 和100 MPa

6、的局部高溫高壓環境,并產生速度約110 m/s的具有強烈沖擊力的微射流。然后該熱點隨之冷卻, 冷卻率109 K/s, 并在液體中伴有強大的沖擊波, 這些條件足以使水分子簇在空化氣泡內發生氫鍵斷裂，從而達到減小水分子簇的目的。 23實施思路：用不同頻率和聲強的超聲波對水樣品（高純水）進行處理。分別用拉曼光譜儀獲取處理后水樣的拉曼光譜圖。對拉曼光圖譜進行分析，得出超聲頻率、聲強與水分子團簇個數之間的定性關系。24項目先進性及創新之處 1.通過超聲的空化效應，破壞水分子間作用力最強的氫鍵，從而使水分子團簇結構變小。2.根據分子光譜學理論以及Walranfen給出的水分子締合的光譜數據, 拉曼光譜強度

7、正比于同類分子的數目的結論，采用國際最先進的、國內分辨率最高（最小移動步長為0.1um）的英國Renishaw 拉曼激光儀檢測超聲處理后的水，得到拉曼光譜圖。使用Origin V8.0軟件對數據進行分析、處理，用拉曼光譜強度定性地分析水分子團簇的大小的改變。253.通過 核磁共振半高幅寬表征液態水分子團簇結構的平均相對大小。建立水的拉曼光譜圖中光譜強度與 核磁共振半高幅寬之間的關系。4.通過對拉曼光譜圖光譜峰強、核磁共振半高幅寬的分析，獲得最佳處理效果的超聲波頻率和聲強。 26預期效果1.獲得超聲頻率、聲強與水分子團簇個數之間的定性關系2.建立水拉曼光譜圖中光譜強度與 核磁共振半高幅寬之間的關系。3.爭取申請專利一項，在核心期刊發表論文一篇 27去北京大學做 核磁共振實驗1.建立水拉曼光譜圖中