红外光谱分析技术 (2)精选PPT.ppt

关于红外光谱分析技关于红外光谱分析技术术(2)第1页，讲稿共52张，创作于星期三第一节第一节 概述概述 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。为分子振动转动光谱。红外光谱的定义红外光谱的定义分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱转光谱第2页，讲稿共52张，创作于星期三辐射分子振动能级跃迁红外光谱官能团分子结构第3页，讲稿共52张，创作于星期三第4页，讲稿共52张，创作于星期三区域名称波长(m)波数(cm-1)能级跃迁类型近红外区泛频区0.75-2.513158-4000OH、NH、CH键的倍频吸收中红外区基本振动区2.5-254000-400分子振动，伴随转动远红外区分子转动区25-300400-10分子转动红外光区的划分红外光区的划分第5页，讲稿共52张，创作于星期三透过率：透过率：T%=I/Io x 100%吸光度：吸光度：A=log1/T=logI/IoE=hn n=hc/l l仲丁基苯的红外吸收光谱仲丁基苯的红外吸收光谱红外光谱图红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长（m）和波数1/单位：cm-1可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构第6页，讲稿共52张，创作于星期三红外光谱的常用术语红外光谱的常用术语基频峰基频峰：振动能级从基态跃迁到第一激发态时所产生的吸收峰；：振动能级从基态跃迁到第一激发态时所产生的吸收峰；泛频峰泛频峰：包括倍频峰和组频峰（分为合频峰和差频峰）；：包括倍频峰和组频峰（分为合频峰和差频峰）；特征区特征区：40001330cm-1(2.57.5 m)之间的高频区；之间的高频区；指纹区指纹区：1330400cm-1(7.525 m)之间的低频区；之间的低频区；特征峰特征峰：特征区中能用于鉴定原子基团的吸收峰；：特征区中能用于鉴定原子基团的吸收峰；相关峰相关峰：与特征峰相互依存而又相互可以佐证的吸收峰；：与特征峰相互依存而又相互可以佐证的吸收峰；费米共振费米共振：泛频峰接近基频峰时，发生相互作用，形成为比原：泛频峰接近基频峰时，发生相互作用，形成为比原 频率高和低的两个吸收峰，吸收峰的强度得到增幅；频率高和低的两个吸收峰，吸收峰的强度得到增幅；振动耦合振动耦合：分子中邻近的两个基团由于振动基频相同或接近，：分子中邻近的两个基团由于振动基频相同或接近，发生相互作用，在正常基频附近形成两个吸收峰，一个发生相互作用，在正常基频附近形成两个吸收峰，一个 比正常频率高，一个比正常频率低。比正常频率高，一个比正常频率低。第7页，讲稿共52张，创作于星期三红外吸收光谱产生的条件红外吸收光谱产生的条件 满足两个条件：满足两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作用。对称分子对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。非非对对称称分分子子：有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用示意图第8页，讲稿共52张，创作于星期三1 1 诱导效应诱导效应2 2 共轭效应共轭效应影响峰位变化的因素影响峰位变化的因素第9页，讲稿共52张，创作于星期三3 3 空间效应空间效应4 4 环张力效应环张力效应第10页，讲稿共52张，创作于星期三5 5 氢键效应氢键效应第11页，讲稿共52张，创作于星期三第二节第二节 Fourier变换红外光谱仪的基本原理变换红外光谱仪的基本原理是七十年代发展起来的一种红外光谱仪。是七十年代发展起来的一种红外光谱仪。具有扫描速度快，测量时间短，可以在具有扫描速度快，测量时间短，可以在1s内获得红外光谱，适合快速反应的内获得红外光谱，适合快速反应的研究。研究。检测灵敏度高，检测极限可达检测灵敏度高，检测极限可达1091012g；分辨率高，波数精度可达分辨率高，波数精度可达0.01cm1；光谱范围广，可研究整个红外区。光谱范围广，可研究整个红外区。测定精度高，可达测定精度高，可达0.1%，而杂散光小于，而杂散光小于0.01%。第12页，讲稿共52张，创作于星期三一一 工作原理图工作原理图第13页，讲稿共52张，创作于星期三第14页，讲稿共52张，创作于星期三ISd d|0+_+|0|0_d dd duIntensityIntensityIntensityIntensityIntensityIntensity(cm)(cm)(cm)u(cm-1)u1u2u(cm-1)u(cm-1)FT operation第15页，讲稿共52张，创作于星期三二二二二 样品的制备样品的制备样品的制备样品的制备气体，液体或固体气体，液体或固体 要求样品中不含游离水要求样品中不含游离水 要求样品的浓度和测试层的厚度选择适当要求样品的浓度和测试层的厚度选择适当KBr 4000-400 cm-1NaCl 4000-600 cm-1ZnSe 4000-600 cm-1ZnS 4000-750 cm-1BaF2 4000-800cm-1 CaF2 4000-1100 cm-1CsI 4000-200 cm-1 第16页，讲稿共52张，创作于星期三第三节第三节 FTIR的应用技术的应用技术透射光谱分析技术透射光谱分析技术水平衰减全反射分析技术水平衰减全反射分析技术漫反射漫反射分析技术分析技术镜面反射分析技术镜面反射分析技术差谱分析技术差谱分析技术红外显微分析技术红外显微分析技术 在线红外分析技术在线红外分析技术第17页，讲稿共52张，创作于星期三SiOSiOSiO2 22纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究-OH(CH2)nC=OCOOH推测反应过程为：推测反应过程为：SiO2(OH)n+yHOOCC17H33SiO2(OH)ny(OOC C17H33)y+yH2OOA/SiO2（摩尔比）（摩尔比）(OH)，(OA)OA/SiO2（摩尔比）（摩尔比）最佳值最佳值20%一一 透射光谱分析技术透射光谱分析技术第18页，讲稿共52张，创作于星期三TiOTiO2 22纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究纳米粒子表面修饰的研究coo-(CH2)n-OHOA/TiO2（摩尔比）最佳值（摩尔比）最佳值为为0.4左右左右 推测反应过程为：TiO2(OH)n+yHOOCC17H33TiO2(OH)ny(OOC C17H33)y+yH2O第19页，讲稿共52张，创作于星期三按照箭头方向溶剂依次为:正己烷、环己烷、四氯化碳、甲苯、苯、1，2一二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿苯乙酸溶剂效应的苯乙酸溶剂效应的FTIR研究研究第20页，讲稿共52张，创作于星期三共轭羰基化合物溶剂效应的红外光谱研究共轭羰基化合物溶剂效应的红外光谱研究第21页，讲稿共52张，创作于星期三上图为全血的红外吸收谱图下图为正常血清的红外吸收谱线3298cm-12920cm-13298cm-12920cm-1FTIRFTIR在人体血液鉴别中的应用在人体血液鉴别中的应用在人体血液鉴别中的应用在人体血液鉴别中的应用第22页，讲稿共52张，创作于星期三上图为高血糖全血的红外吸收谱图下图为高血糖血清的红外吸收谱线2920cm-13298cm-13298cm-12920cm-1第23页，讲稿共52张，创作于星期三二二 衰减全反射红外光谱分析技术衰减全反射红外光谱分析技术适合材料表面光谱信息分析适合材料表面光谱信息分析厚度较大：大于厚度较大：大于0.1mm 塑料，塑料，高聚物和橡胶，纸样等高聚物和橡胶，纸样等在材料分析上有较大的用途在材料分析上有较大的用途吸收强度与光线的入射深度有关，必吸收强度与光线的入射深度有关，必须进行须进行MIR方程校准。方程校准。第24页，讲稿共52张，创作于星期三衰减全反射衰减全反射(ATR)附件附件ATR附件主要用于固体、凝胶、橡胶等材料附件主要用于固体、凝胶、橡胶等材料表面的研究。表面的研究。测量表面厚度需在测量表面厚度需在1 m以上以上也可用于溶液分析（蛋白水溶液）也可用于溶液分析（蛋白水溶液）第25页，讲稿共52张，创作于星期三ATR校准技术第26页，讲稿共52张，创作于星期三第27页，讲稿共52张，创作于星期三第28页，讲稿共52张，创作于星期三收集高散射样品的光谱信收集高散射样品的光谱信息息 适合于粉体样品的红外分析适合于粉体样品的红外分析是一种半定量的分析技术是一种半定量的分析技术 KM（KubelkaMunk）方程）方程校准后可以进行定量分析校准后可以进行定量分析 不需要压片不需要压片 三三 漫反射红外光谱分析技术漫反射红外光谱分析技术第29页，讲稿共52张，创作于星期三漫反射附件漫反射附件漫反射附件主要用于测量颗粒表面，漫反射附件主要用于测量颗粒表面，或不平整的表面或不平整的表面适用于表面厚度约在适用于表面厚度约在10 m左右的材左右的材料料第30页，讲稿共52张，创作于星期三校准技术校准技术第31页，讲稿共52张，创作于星期三中药材的研究中药材的研究第32页，讲稿共52张，创作于星期三第33页，讲稿共52张，创作于星期三第34页，讲稿共52张，创作于星期三四四 镜面反射光谱镜面反射光谱红外线直接辐照样品表面，采集样品表面反射的信息红外线直接辐照样品表面，采集样品表面反射的信息光滑平整的固体表面光滑平整的固体表面样品分析样品分析金属表面的薄膜，金属表面处理膜；金属表面的薄膜，金属表面处理膜；食品包装材料以及各种涂层材料食品包装材料以及各种涂层材料等等由于在不同波长下的折射系数不同，在强吸收谱带范围内会产生类似导数谱的特由于在不同波长下的折射系数不同，在强吸收谱带范围内会产生类似导数谱的特征吸收，可以通过征吸收，可以通过K-K（Kramers-Kronig）变换，获得正常的发射光谱）变换，获得正常的发射光谱SampleDetector第35页，讲稿共52张，创作于星期三K-K校准校准第36页，讲稿共52张，创作于星期三第37页，讲稿共52张，创作于星期三五五 差差谱谱分分析析技技术术第38页，讲稿共52张，创作于星期三木器表面涂层分析木器表面涂层分析第39页，讲稿共52张，创作于星期三六六 显微红外分析技术显微红外分析技术可以进行微区分析可以进行微区分析10*10微米微米可以进行价键的可以进行价键的Map分布分析分布分析适合于微小材料分析适合于微小材料分析第40页，讲稿共52张，创作于星期三聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯/聚尼龙聚尼龙聚尼龙聚尼龙6 6 表面组成分析表面组成分析表面组成分析表面组成分析聚合物复合材料相容性的傅立叶变换红外光谱显微成像研究聚合物复合材料相容性的傅立叶变换红外光谱显微成像研究第41页，讲稿共52张，创作于星期三食品中异物的分析食品中异物的分析第42页，讲稿共52张，创作于星期三聚乙烯老化状态的分析聚乙烯老化状态的分析第43页，讲稿共52张，创作于星期三纤维的鉴定纤维的鉴定纤维的鉴定纤维的鉴定第44页，讲稿共52张，创作于星期三图图 天然翡翠与天然翡翠与B货翡翠的红外光谱图货翡翠的红外光谱图 I 天然翡翠天然翡翠 II B货翡翠货翡翠-=ex翡翠的真假翡翠的真假第45页，讲稿共52张，创作于星期三真猴票的红外光谱图真猴票的红外光谱图假猴票的红外光谱图假猴票的红外光谱图注意：须在邮票的同一位置测定才可比较。在鉴别中找不到新票时可以用信销票代替进行红外光谱分析,脱去信销票的背胶、水洗对邮票的红外光谱变化影响不大,但注意不要测定邮戳油墨部位 邮票的鉴定邮票的鉴定以庚申年猴票为例以庚申年猴票为例:第46页，讲稿共52张，创作于星期三左边是焦藕，右边是马铃薯左边是焦藕，右边是马铃薯天麻正品天麻正品a.a.野生冬天麻野生冬天麻 b.b.赝品赝品马铃薯马铃薯天天天天麻麻麻麻的的的的鉴鉴鉴鉴别别别别研研研研究究究究第47页，讲稿共52张，创作于星期三煤氧化自然的煤氧化自然的FTIR-TGFTIR-TG分析分析 七七 在线红外分析技术在线红外分析技术第48页，讲稿共52张，创作于星期三原料红外图谱对比原料红外图谱对比-CO-O-CO-CO-O-C-1-AT,t/AT,t=0 表观转化率A特征吸收峰的吸光度T固化温度（K）t固化时间（min）POSSPOSS/环氧树脂纳米复合材料的固化动力学研究环氧树脂纳米复合材料的固化动力学研究研究体系组成：主体材料：POSS改性环氧树脂固化剂：甲基四氢苯酐促进剂：4-甲基-2-乙基-咪唑第49页，讲稿共52张，创作于星期三1空气阀空气阀 2控制阀控制阀 3转子流量计转子流量计 4VOC气瓶气瓶 5转换阀转换阀6硅胶干燥器硅胶干燥器 7原位室原位室 8反应器反应器 9氯化钠窗口氯化钠窗口 10样品样品11抛面反射片抛面反射片 12水滤水滤 13紫外灯紫外灯 14电源电源 15气相色谱气相色谱16光谱仪光谱仪 17曝气瓶曝气瓶原位红外光谱法研究纳米原位红外光谱法研究纳米TiO2光解气相乙醇光解气相乙醇第50页，讲稿共52张，创作于星期三第51页，讲稿共52张，创作于星期三感谢大家观看第52页，讲稿共52张，创作于星期三