用) 共聚焦方式，适于表面或层面分析，高信噪比 能适合黑色和含水样品 高、低温及高压条件下测量 光谱成像快速、简便，分辨率高 仪器18稳固，体积适中，维护成本低，使用简单
红外光谱
光谱范围400-4000cm-1 分子振动谱 吸收，直接过程，发展较早
平衡位置附近偶极矩变化不为零 与拉曼光谱互补 实验仪器是以干涉仪为色散元件 测试在中远红外进行，不收荧光干扰
方法一：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m） 和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰
形，峰强来描述。 纵坐标是：吸光度A 应用：有机化合物
的结构解析 定性：基团的特征
吸收频率； 定量：特征峰的强
度
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方法二：纵坐标是百分透过率T%。百分透过率的定义 是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收
峰强 瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负 性相差越大（极性越大），吸收峰越强
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰， 基频峰
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收 峰，倍1频1 峰
有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收 带，其位置大致固定
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移， 但综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰 的存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在 与否
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常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X
N-H
CN C=N
C-H，N-H，O-H
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
官13能团区(3700~1333cm-1)
指纹区(1333~650cm-1)
红外光谱图的影响因素
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响
材料的测试表征
表征技术 是指物质结构与性பைடு நூலகம்及其应用的有
关分析、测试方法，也包括测试、测量工具的 研究与制造。 表征的内容包括材料的组成、结构和性质
组成：构成材料的化学元素及其相关关系
结构：材料的几何学、相组成和相形态
性质：指材料的力学、热学、磁学、化学性质
1
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表征手段
1.形貌 电子显微镜（TEM、SEM）,普通的是电子枪发射光 电子，还有场发射的，分辨率和适应性更好；
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概述
定义 红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子
吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外照射时， 分子吸收其中的一些频率的辐射，分子振动或转 动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃 迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱， 记录百分透过率T％对波数或波长的曲线，即为 红外光谱。
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红外光谱图表示方法
横坐标：上方的横坐标是波长λ，单位μm 下方的横坐标是波数，单位是cm-1
波数即波长的 倒数，表示单 位(cm)长度光 中所含光波的 数目。
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红外光谱的特点
1、 红外吸收只有振-转跃迁，能量低 2、 应用范围广：除单原子分子及单核分子 等对称分子外，几乎所有的有机物均有红外 吸收 3、 通过红外光谱的波数为止、波峰数目及 强度确定分子基团、分子结构 4、 还可以进行定量分析 5、 固液气态样品均可测试，而且用量少、 不破坏样品 6、 分析速度快、灵敏度高 7、9 与色谱等联用具有强大的定性功能
低波数（远红外）困难 微区测试较难，光斑尺寸约10微米， 空间分辨率差 红外探测器须噪声高，液氮冷却且灵 敏度较低 多数需制备样品 不能用玻璃仪器测定 水对红外光的19吸收,不可作为溶剂
拉曼光谱
光谱范围40-4000cm-1 分子振动谱 散射，间接过程，自激光后发展
平衡位置附近极化率变化不为零 与红外光谱互补 实验仪器以光栅为色散元件 测试在可见波段进行，有时受样品荧 光干扰，可采用近红外激发 低波数没有问题 共焦显微微趣测试，光斑尺寸可小到1 微米，空间分辨率好 CCD探测器噪声低，热电冷却，灵敏度 高 无需制备样品，且可远距离测试 样品可在玻璃仪器中直接测定 没有水对红外光的吸收，可作溶剂
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拉曼光谱的信息
拉曼频率的 确认
拉曼峰位的 变化
拉曼偏振
拉曼峰宽
拉曼峰强
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度
物质的组 成 张力 / 应力
晶体对称性和 取向
如 MoS2, MoO3
例如，硅每10 cm的位移的应 变率 例如，CVD金刚石 晶粒取向
晶体质量
例如，塑性变形量
物质总量
例如透明涂层的厚 度
Raman光谱的应用
不同的物质，其拉曼谱是不同的，就象人的指 纹一样，因此拉曼光谱可用于物相的分析与表 征，如非晶碳，微晶石墨，金刚石，单晶石墨 的拉曼谱不同
红外光谱产生的条件
(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：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活 性，如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
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峰位、峰数与峰强
峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区(短 波长区);反之,出现在低波数区(高波长区）
2.结构 一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显微镜不行 3.晶形 单晶衍射仪，XRD，判断纳米粒子的晶形及结晶度 4.组成 一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组成 5.性能 光-紫外，荧光；电--原子力显微镜（AFM），拉
曼；磁--原子力显微镜或者专用的仪器
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红外吸收光谱(Infrared Spectrometry)
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征 吸收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个 范围内波动
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拉曼（Raman）光谱
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拉曼光谱的优点和特点
对样品无接触，无损伤 样品无需制备 快速分析，鉴别各种材料的特性与结构 拉曼所须样品量少，且适用样品微区（1微米以下光斑） 高空间分辨率(对包裹体,金刚石压砧中的样品等尤其有