红外样品的处理和制样ppt-2

1、红外光谱红外光谱 测试技术及应用测试技术及应用 分析测试中心分析测试中心 样品的处理和制样方法 红外光谱对样品具有较好地适应性，红外光谱对样品具有较好地适应性， 无论样品是固体、液体和气体纯物无论样品是固体、液体和气体纯物 质还是混合物，有机物还是无机物，质还是混合物，有机物还是无机物， 都可以进行红外分析，并具有用量都可以进行红外分析，并具有用量 少，分析快的特点。要获得一张高少，分析快的特点。要获得一张高 质量红外谱图，除了仪器本身的因质量红外谱图，除了仪器本身的因 素外，还必须有合适的样品制备方素外，还必须有合适的样品制备方 法。法。 1.红外光谱法对试样的要求 （1）利用红外光谱进行结

2、构分析时，为了便）利用红外光谱进行结构分析时，为了便 于与纯物质的标准光谱进行对照，样品最于与纯物质的标准光谱进行对照，样品最 好是单一组分的纯物质（纯度大于好是单一组分的纯物质（纯度大于98%） 混合物样品测定前尽量预先用分馏、萃取、混合物样品测定前尽量预先用分馏、萃取、 重结晶等方法进行分离提纯或采用联用方重结晶等方法进行分离提纯或采用联用方 法进行分析，否则各组分光谱相互重叠谱法进行分析，否则各组分光谱相互重叠谱 图很难解析。图很难解析。 ( (2) ) 由于水本身有红外吸收，并严重干由于水本身有红外吸收，并严重干 扰样品光谱，而且水还会侵蚀盐片扰样品光谱，而且水还会侵蚀盐片 （ NaC

3、L 或或KBr)，所以要求样品中不，所以要求样品中不 应含游离水。应含游离水。 ( (3) ) 试样的浓度和测试厚度对红外光试样的浓度和测试厚度对红外光 谱的分析谱的分析 影响较大，因此红外光谱分影响较大，因此红外光谱分 析时应使光谱图中的大多数吸收峰的透析时应使光谱图中的大多数吸收峰的透 射比处于射比处于10%-80%范围内。范围内。 2 .制样方法制样方法 (1) 气体样品气体样品 气态样品可在两端粘有红外透气态样品可在两端粘有红外透 光的光的NaCL或或KBr窗片的气体池内进行测定。窗片的气体池内进行测定。 (2)液体和溶液试样液体和溶液试样 a 液体池法液体池法 沸点较低、挥发性较大或

4、溶液沸点较低、挥发性较大或溶液 样品，可在封闭液体池（液层厚度一般为样品，可在封闭液体池（液层厚度一般为 0.01-1）中进行测定。）中进行测定。 b液膜法液膜法 沸点较高的试样和不含溶剂的液体，沸点较高的试样和不含溶剂的液体， 直接滴在两片盐片之间形成液膜进行测定。直接滴在两片盐片之间形成液膜进行测定。 （3）固体试样固体试样 溴化钾压片法溴化钾压片法 将经过干燥的将经过干燥的1试样与试样与100 纯纯KBr研细均匀，置于模具中压成透明薄研细均匀，置于模具中压成透明薄 膜进行测定。膜进行测定。 石蜡糊法石蜡糊法 将经过干燥的将经过干燥的5毫克左右样品放毫克左右样品放 在玛瑙研钵中滴加半滴石蜡

5、油研磨。调成糊在玛瑙研钵中滴加半滴石蜡油研磨。调成糊 状夹在两片盐片之间形成液膜进行测定。状夹在两片盐片之间形成液膜进行测定。 薄膜法薄膜法 主要用于高分子化合物的测定，可将主要用于高分子化合物的测定，可将 它们直接加热熔融后涂制或压制成膜，也可它们直接加热熔融后涂制或压制成膜，也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在 盐片上，待溶剂挥发成膜进行测定。盐片上，待溶剂挥发成膜进行测定。 (4).聚合物的制样方法聚合物的制样方法: 一般固体制样技术均可适用，但针对聚合物的特点，一般固体制样技术均可适用，但针对聚合物的特点， 在实际操作时稍作改进，例如：在实

6、际操作时稍作改进，例如： 热塑性树脂：可采用溶解流延成膜、热压成膜或溶热塑性树脂：可采用溶解流延成膜、热压成膜或溶 解涂片；解涂片； 热固性树脂：如固化环氧树脂、酚醛树脂等，可采热固性树脂：如固化环氧树脂、酚醛树脂等，可采 用洁净的小钢锉，锉取样品的粉末，然后再用用洁净的小钢锉，锉取样品的粉末，然后再用 KBr压片。压片。 某些轻度交联的聚合物：在溶剂中不溶解只溶胀的某些轻度交联的聚合物：在溶剂中不溶解只溶胀的 样品，可以在溶涨样品，可以在溶涨(含有溶剂含有溶剂)的情况下与的情况下与KBr研磨，研磨， 然后，再烘干溶剂并研磨压片。然后，再烘干溶剂并研磨压片。 纤维样品：如果单丝直径在纤维样品：

7、如果单丝直径在10微米以下，微米以下， 可用单丝排列整齐剪碎后，用可用单丝排列整齐剪碎后，用KBr压片，测压片，测 定透射光谱，若直径太大或不是单丝，只定透射光谱，若直径太大或不是单丝，只 能整齐的缠绕在薄铝片上，用能整齐的缠绕在薄铝片上，用ATR测定。测定。 对于制样困难的样品对于制样困难的样品,我们可以依据不同的我们可以依据不同的 分析要求分析要求,选用不同的附件以及显微红外来选用不同的附件以及显微红外来 进行测定。进行测定。 溴化钾压片法存在两个的溴化钾压片法存在两个的 缺点缺点 1. 无机和配位化合物通常都含无机和配位化合物通常都含 有离子，样品和有离子，样品和KBr研磨，尤研磨，尤

8、其是施加压力，会发生离子交其是施加压力，会发生离子交 换，使样品的谱带发生位移和换，使样品的谱带发生位移和 变形。变形。 1094 1419 3055 3224 618 1116 1401 3130 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 Absorbance 2000 4000 Wavenumbers (cm-1) 硫酸铵硫酸铵 (NH4)2SO4 显微显微 KBr压片压片 位移位移18cm-1 位移位移22cm-1 1122 溴化钾压片法 1134 显微红外法 无水硫酸钠 L0044 溴化钾压片法 无水硫酸钠 L0044M 显微红外法

9、 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 Absorbance 1000 1200 Wavenumbers (cm-1) 位移 变形 KBr压片法使硫酸压片法使硫酸 根的反对称伸缩振根的反对称伸缩振 动向低频位移动向低频位移 12cm-1 2. 用用KBr压片法，在压片法，在3400 和和1640cm-1左右会出现水左右会出现水 的吸收峰。这是由于溴化的吸收峰。这是由于溴化 钾研磨时，吸附空气中的钾研磨时，吸附空气中的 水蒸气造成的。水蒸气造成的。 研磨之前研磨之前 无论溴化钾烘得多么干，无论溴化钾烘得多么干， 也会出现这种现象。也会出现这种现象

10、。 1631 3434 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1) 100mg左右纯左右纯KBr研研 磨压片得到的光谱磨压片得到的光谱 光谱中出现水的吸收峰可能有三个光谱中出现水的吸收峰可能有三个 原因：原因： （1） 样品吸附空气中的水，称为样品吸附空气中的水，称为 吸附水；吸附水； （2）溴化钾和样品一起研磨时，溴）溴化钾和样品一起研磨时，溴 化钾吸附空气中的水；化钾吸附空气中的水； （3）样品本身含有结晶水。）样品本身含有结晶水。 对于吸附水，可

11、用低温烘干对于吸附水，可用低温烘干 的方法，例如，将样品放入的方法，例如，将样品放入40 烘箱中过夜；也可以用真空干燥烘箱中过夜；也可以用真空干燥 的方法。但这两种方法都有可能的方法。但这两种方法都有可能 使样品中的结晶水脱掉。使样品中的结晶水脱掉。 石蜡油研磨法石蜡油研磨法 石蜡油石蜡油 ( Mineral oil 或或Nujol ) 研研 磨法可以非常有效地避免溴化钾压片磨法可以非常有效地避免溴化钾压片 法存在的两个致命缺点，即不会发生法存在的两个致命缺点，即不会发生 离子交换，又不会吸附空气中的水汽。离子交换，又不会吸附空气中的水汽。 使用石蜡油研磨法还有另外两个优点：使用石蜡油研磨法还

12、有另外两个优点： （1）制样速度快；（）制样速度快；（2）样品和石蜡）样品和石蜡 油一起研磨时，石蜡油在样品表面形油一起研磨时，石蜡油在样品表面形 成薄膜，保护样品使之与空气隔绝。成薄膜，保护样品使之与空气隔绝。 但是石蜡油研磨法也存在两个缺点：但是石蜡油研磨法也存在两个缺点： （1）石蜡油是饱和碳氢化合物，）石蜡油是饱和碳氢化合物， 是混合物，是混合物，C原子的个数约十几个。原子的个数约十几个。 由于是碳氢混合物，在样品光谱中由于是碳氢混合物，在样品光谱中 会出现碳氢吸收峰，在会出现碳氢吸收峰，在3000 2850，1460，1375，720cm-1区区 间的碳氢吸收峰会干扰样品的吸收间的碳

13、氢吸收峰会干扰样品的吸收 峰；（峰；（2）样品用量较溴化钾压片）样品用量较溴化钾压片 法用量多，至少需要几毫克样品。法用量多，至少需要几毫克样品。 722 1377 1464 2854 2924 2954 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1) 石蜡油石蜡油 ( Mineral oil 或或Nujol )的光谱的光谱 石蜡油研磨的好处是：石蜡油研磨的好处是： （1）不会使谱带变形）不会使谱带变形 （2）不会使峰位发生

14、位移）不会使峰位发生位移 由于氨基峰大约在由于氨基峰大约在3300-1至至3100 -1左右左右 出现，容易被羟基峰包裹而分辨不出，因出现，容易被羟基峰包裹而分辨不出，因 此要确定试样是否有氨基，最好采用石蜡此要确定试样是否有氨基，最好采用石蜡 糊法或溶解在易挥发溶剂中，采用薄膜法糊法或溶解在易挥发溶剂中，采用薄膜法 。 无机和配位化合物分子中通常都含结晶水无机和配位化合物分子中通常都含结晶水 或羟基，结晶水或羟基的吸收峰会与溴化或羟基，结晶水或羟基的吸收峰会与溴化 钾吸附空气中的水吸收峰重叠在一起。当钾吸附空气中的水吸收峰重叠在一起。当 空气的湿度较大时，就很难判断是否含有空气的湿度较大时，

15、就很难判断是否含有 结晶水或羟基。最好采用石蜡糊法或溶解结晶水或羟基。最好采用石蜡糊法或溶解 在易挥发溶剂中，采用薄膜法在易挥发溶剂中，采用薄膜法 . 影响谱图质量的主要因素，除仪器参数选择外，主影响谱图质量的主要因素，除仪器参数选择外，主 要是：样品量和制样方法。要是：样品量和制样方法。 例如样品过量，会影响峰形：例如样品过量，会影响峰形： 制样方法选择不当影响谱图质量。制样方法选择不当影响谱图质量。 下图为下图为PMMA不同制样方法的谱图不同制样方法的谱图： 从上图可以观察到，热压膜的谱图较好。从上图可以观察到，热压膜的谱图较好。 PMMA粉末不可能研磨很细，因此谱图噪音粉末不可能研磨很细

16、，因此谱图噪音 较大，而且基线倾斜较大。较大，而且基线倾斜较大。 用溶剂溶解后，将溶剂挥发掉，谱图虽然比用溶剂溶解后，将溶剂挥发掉，谱图虽然比 较好，但溶剂不易完全挥发，有时可能包裹在样较好，但溶剂不易完全挥发，有时可能包裹在样 品中，不易挥发；如果采用差谱处理，由于样品品中，不易挥发；如果采用差谱处理，由于样品 与溶剂的相互作用，会出现正反峰，如下图所示。与溶剂的相互作用，会出现正反峰，如下图所示。 PMMA氯仿溶液与氯仿的差谱 PMMA氯仿溶液与氯仿的差谱 红外附件应用红外附件应用 漫反射附件漫反射附件 衰减全反射附件（衰减全反射附件（ATR多次反射多次反射 和和ITR单次反射）附件单次反

17、射）附件 镜面反射（掠角反射）附件镜面反射（掠角反射）附件 偏振器偏振器 原位反应原位反应 漫反射附件漫反射附件 漫反射附件适合于测定粉末状样品的漫反射附件适合于测定粉末状样品的 红外光谱，特别适合于测定那些载体红外光谱，特别适合于测定那些载体 中待测组分含量很低的样品，如煤炭中待测组分含量很低的样品，如煤炭 中的有机物，分子筛中吸附的物质。中的有机物，分子筛中吸附的物质。 衰减全反射附件衰减全反射附件 适合于测定样品的表面性质，如一般橡胶，适合于测定样品的表面性质，如一般橡胶， 纤维、纸等需要测定表面、及界面分析的样纤维、纸等需要测定表面、及界面分析的样 品。品。 适合于测定液体样品，胶状样

18、品，柔软样品，适合于测定液体样品，胶状样品，柔软样品， LB膜。膜。 镜面反射附件镜面反射附件 镜面反射适合于测定不透光的样品，镜面反射适合于测定不透光的样品， 要求样品表面光滑平整。要求样品表面光滑平整。适合于分适合于分 析金属表面（如镀金表面）非常薄的析金属表面（如镀金表面）非常薄的 镀层或吸附的物质。镀层或吸附的物质。 偏振器偏振器 应用应用 （1）测定红外二向色性比）测定红外二向色性比 RA/ A （2）提高掠角反射测量灵敏度）提高掠角反射测量灵敏度 （3）分子的取性研究，长链分）分子的取性研究，长链分 子的构象，取向度，子的构象，取向度，LB膜，液晶高膜，液晶高 分子，拉伸的聚合物分子，拉伸的聚合物 （4）单晶分子的结构，对称性）单晶分子的结构，对称性 原位反应：原位反应： PMMA反应前后谱图对比