2025年现代红外光谱分析技术应用研究报告

1.基本原理每种分子均有由其构成和构造决定的独有的红外吸取光谱，据此可以对分子进行构造分析和鉴定。红外吸取光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可构成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动(例如伸缩振动和变角振动)。分子振动的能量与红外射线的光量子能量恰好对应，因此当分子的振动状态变化时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸取光谱。分子的振动和转动的能量不是持续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。因此分子的红外光谱属带状光谱。分子越大，红外谱总之，要产生红外光谱需要具有如下两个条件：a.辐射应绝缘且能满足物质产生振动跃迁所需要的能量；b.辐射与物质见又互相耦合作用，分子啊在振动过程中必须有瞬间偶极矩的红外光谱对样品的合用性相称广泛，固态、液态或气态样品都能用该措施进行分析，无机、有机、高分子化合物也都可检测。红外光谱分析可用于研究分子的构造和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的措施。红外光谱具有高度特性性，可以采用与原则化合物的红外光谱对比的措施来做分析鉴定。运用化学键的特性波数来鉴别化合物的类型，并可用于定量测定。由于分子中邻近基团的互相作用，使同一基团在不一样分子中的特性波数有一定变化范围。此外，在高聚物的构型、构象、力学性质的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域，也广泛应用红外光谱。红外吸取峰的位置与强度反应了分子构造上的特点，可以用来鉴别未知物的构造构成或确定其化学基团；而吸取谱带的吸取强度与化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。此外，在化学反应的机理研究上，红外光谱也发挥了一定的作用。但其应用最广的还是未知化合物的构造鉴定。红外光谱不仅可以用来研究分子的构造和化学键，如力常数的测定和分子对称性的判据，并且还可以作为表征和鉴别化学物种的措施。红外光谱是物质定性的重要的措施之一。它的解析可以提供许多有关官能团的信息，可以协助确定部分乃至所有分子类型及构造。其定性分析有特性性高、分析时间短、需要的试样量少、不破坏试样、测定以便、分析成本低等长处。老式的运用红外光谱法鉴定物质一般采用比较法，即与原则物质对照和查阅原则谱图的措施，不过该措施对于样品的规定较高并且依赖于谱图库的大小。假如在谱图库中无法检索到一致的谱图，则可以用人工解谱的措施进行分析，这就需要有大量的红外知识及经验积累。大多数化合物的红外谱图是复杂的，即便是有经验的专家，也不能保证从一张孤立的红外谱图上得到所有分子构造信息，假如需要确定分子构造信息，就要借助其他的分析测试手段，如核磁、质谱、紫外光谱等。尽管如此，红外谱图仍是提供官能团信息最以便快捷的措施。2.仪器构成2.1光源2.2检测器如图2所示，光源发出的光被分束器分为两束，一束经反射抵达动镜，另一束经透动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差d,产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，然后被检测。傅立叶变换红外光谱仪的检测器有TGS,MCT等。动镜驱动装置动镜驱动装置活塞计算机记录仪光源傅立叶红外变换光谱仪具有如下长处：(1)大大提高了谱图的信噪比(throughputorJaquinotadvantage)。FT-IR仪器所用的光学元件少，无狭缝和光栅分光器，因此抵达检测器的辐射强度大，信噪比大。(2)波长(数)精度高(±0.01cm⁻¹),重现性好。(3)辨别率高。(4)扫描速度快(multiplexorFellgettadvantage)。傅立叶变换仪器动镜一次运动完毕一次扫描所需时间仅为一至数秒，可同步测定所有的波数区间。而色散型仪器在任一瞬间只观测一种很窄的频率范围，一次完整的扫描需数分钟。3.1样品处理技术针对液体样品、固体样品分别有液膜法、溶液法和压片法、薄膜法。针对气体样品也有专门的处理措施。3.1.1液体样品液体样品常用液膜法。该法合用于不易挥发(沸点高于80℃)的液体或粘稠溶液。使用两块KBr或NaCl盐片。将液体滴1-2滴到盐片上，用另一块盐片将其夹住，用螺丝,约0.05-0.1mm厚),增长膜厚。测定期需注意不要让气泡混入，螺丝不应拧得过紧以(2)溶液法一定浓度的溶液(一般以10%w/w左右为宜),用注射器注入液池中进行测定。所用溶剂(1)压片法固体样品常用压片法，它也是固体样品红外测定的原则1.0mg与150mg左右的KBr一起粉碎，用压片机压成薄片。薄片应透明均匀。(2)薄膜法气体样品的测定可使用窗板间隔为2.5cm～10cm的大容量气体池，如图3所示。抽3.2谱图分析3.2.1红外光谱的三个重要特性(1)谱带位置谱带的位置是指示一定基团存在的最有用的特性，由于若干不一样的集团也许在相似的频率区出现，做出判断时要尤其谨慎。(2)形状有时候从谱带的形状也也许得到有关基团的有关信息，这些对于坚定特殊基团的存在很有用。(3)相对强度由于分子中极性较强的集团产生强的吸取带，有时我们可以根据相对强度进行分析3.2.2同一基团振动峰任一官能团由于存在伸缩振动(某些官能团同步存在对称和反对称伸缩振动)和多种弯曲振动，会在红外谱图的不一样区域显示出几种有关吸取峰。因此，只有当几处应当出现吸取峰的地方都显示吸取峰时，就可以得出该官能团存在的结论。以甲基为例，在2960、2870、1460、1380cm-¹处都应有C-H的吸取峰出现。以长链CH₂为例，2920、2850、1470、720cm⁻¹处都应出现吸取峰。3.2.3谱图解析次序根据质谱、元素分析成果得到分子式。由分子式计算不饱和度U。U=