武汉理工大学资环学院 管俊芳
42
红外－拉曼
5 典型红外图谱（6）
武汉理工大学资环学院 管俊芳 15
红外－拉曼
4 红外分析方法（1）
红外辐射光源： a）能斯特灯：氧化锆、氧化钍、氧化钇的混 和物 b）硅碳棒：由合成的SiC加压而成 c）氧化铝棒：中间放置铂－铑加热丝的氧化 铝管棒 辐射源在加热1500－2000k时，会发射出 红外辐射光。
武汉理工大学资环学院 管俊芳 16
红外－拉曼
4 红外分析方法（2）
从光源发射的红外辐射，被均 分为两路，一路通过标准参比物 质（无明显红外吸收），一路通 过试样。当两路光的某一波数到 达检测器的强度有差异时，即说 明试样吸收了某一波数的红外光。
武汉理工大学资环学院 管俊芳
17
红外－拉曼
4 红外分析方法（3）
武汉理工大学资环学院 管俊芳
武汉理工大学资环学院 管俊芳
3
红外－拉曼
1 概述（2） 红外光谱英文为 Infrared Spectrometry (IR) 样品吸收红外辐射的主要原因是： 分子中的化学键 因此, IR可用于鉴别化合物中的化学键类 型，可对分子结构进行推测。既适用于结晶 质物质，也适用于非晶质物质。
武汉理工大学资环学院 管俊芳 4
武汉理工大学资环学院 管俊芳
32
红外光谱测定中的样品处理技术 14
7 特殊红外测定技术 5)显微红外法 Infrared microscopy 用途
材料中的微小异物、缺陷测定 多层薄膜组成分析 生物组织特定部位测定 材料均一性分析（二维可动台上）
武汉理工大学资环学院 管俊芳 33
红外－拉曼
微音器 前置 放大 器
l
lb
l
s
样 品
光声信号
l
l b 样品支撑台厚
光吸收长度
样品厚 g 气体热扩散长
l
s 样品热扩散长
31
l g 气体层厚
武汉理工大学资环学院 管俊芳
红外光谱测定中的样品处理技术 13
7 特殊红外测定技术 4) 光声光谱法 PAS PAS Application
强吸收、高分散的样品。如深色催化剂、 煤及人发等。 橡胶、高聚物等难以制样的样品。 不允许加工处理的样品。如古物表层等。
18
4 红外分析方法（5） 红外光谱测定中的样品处理技术 1
液膜法 液体样品 溶液法 水溶液测定 压片法 固体样品 调糊法(或重烃油法，Nujol法) 薄膜法 ATR法、显微红外、DR、PAS、RAS 气体样品 气体池
武汉理工大学资环学院 管俊芳 19
红外光谱测定中的样品处理技术 2
1 液 膜 法
用组合窗板进行测定
可通过干涉条纹求吸收池厚度：
b N 2n 1
1 2
右图
武汉理工大学资环学院 管俊芳 20
红外光谱测定中的样品处理技术 3
2 溶 液 法
用固定液池进行测定
溶剂选择 易于溶解样品； 非极性，不与样品形成氢键； 溶剂的吸收不与样品吸收重合
图
武汉理工大学资环学院 管俊芳 21
红外光谱测定中的样品处理技术 4
5 典型红外图谱（5）
1人工混匀样 清洗2次
2改性样清洗2 次
3改性样清洗 多次
武汉理工大学资环学院 管俊芳
40
不同温度下MZ01产品的FTIR特征 （my蒙脱石；mz01室温下；mz01s加温500℃）
武汉理工大学资环学院 管俊芳 41
FTIR spectra of the Zr/Al－ pillared montmorillonite at room temperature(part is magnified in pane)
Kubelka-Munk函数 样品吸收较弱时，
k
C
f(
)
C
武汉理工大学资环学院 管俊芳
30
红外光谱测定中的样品处理技术 13
7 特殊红外测定技术 4) 光声光谱法 PAS(Photoacoustic Spectroscopy)
主要用于固体样品的测定
变频 红外光
I0
窗口
lg
2 g
气 体
界面层 热 光
武汉理工大学资环学院 管俊芳
25
红外光谱测定中的样品处理技术 8
7 特殊红外测定技术 1) 全反射法 ATR
入射光 I0() 界面 散射光
I() 反射光
棱镜：n1 样品：n2
dp Sin
n2 n1
全反射条件
n2 2.38 n2 1.7
例
Sin45º = 0.71
KRS-5
武汉理工大学资环学院 管俊芳
第四部分 红外光谱分析 激光拉曼光谱分析
武汉理工大学资环学院 管俊芳 1
红外－拉曼
第一章 红外光谱
1 概述 2 红外光区的划分 3 红外吸收产生的原理 4 红外分析方法 5 典型红外图谱
武汉理工大学资环学院 管俊芳
2
红外－拉曼
1 概述（1） 红外光谱属于分子振动光谱。 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分 子吸收了某些频率的辐射，并使得这些吸收区域 的透射光强度减弱。 记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线， 即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。
反射率 反射率变化 R及吸光系数的定义 1.0
0.5
R0 R
R
R0
R0 R R0
R

0 波数
武汉理工大学资环学院 管俊芳 29
红外光谱测定中的样品处理技术 12
7 特殊红外测定技术 3)扩散反射法 DR (Diffuse Reflectance)
f( ) (1 2 )2 K S
样品 标准
相对反射率
样品表面、金属板上有机涂层薄膜的测定1
1
R R0
透明介质 （空气）
4 n1 sin 2 d 3 n2 cos
3
n1 Fresnel eq. n2 n3
28
d
2
基板
样品 （薄膜）
武汉理工大学资环学院 管俊芳
2
3
红外光谱测定中的样品处理技术 11
7 特殊红外测定技术 2)反射吸收法
红外吸收产生的条件：
（B）偶极矩的变化： 分子在振动过程中，由于键长和键角的变化， 而引起分子的偶极矩的变化，结果产生交变的电 场，这个交变电场会与红外光的电磁辐射相互作 用，从而产生红外吸收。 而多非极性的双原子分子（H2,N2,O2)，虽然也 会振动，但振动中没有偶极矩的变化，因此不产生 交变电场，不会与红外光发生作用，不吸收红外辐 射。称之为非红外活性。
4 红外分析方法（4）
样品的制备： a）粉末法样品： 样品研磨成2微米左右，使之悬 浮于容易挥发的液体中，把含有 试样的悬浮液涂成层状，待溶剂 挥发后，即形成薄层状的样品。
武汉理工大学资环学院 管俊芳
34
红外－拉曼
4 红外分析方法（5） 样品的制备： b）压片法 （固体样品最常用的制样方法） 称量样品0.3-3mg，与约200mg的KBr 共同研磨，并混和均匀，用15MPa的压 力压成片状。 （KBr从4000－250cm－1都是透明的，即 不产生红外吸收）
武汉理工大学资环学院 管俊芳 36
红外－拉曼
5 典型红外图谱（2）
1－己烯
武汉理工大学资环学院 管俊芳 37
红外－拉曼
5 典型红外图谱（3）
武汉理工大学资环学院 管俊芳
38
红外－拉曼
5 典型红外图谱（4）
1 原始珍珠岩
2改性珍珠岩 填料
3人工混匀的 珍珠岩
武汉理工大学资环学院 管俊芳
39
红外－拉曼
武汉理工大学资环学院 管俊芳 6
红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（1） 红外光的能量： 与一般的电磁波一样，红外光亦具有波粒二像性： 既是一种振动波，又是一种高速运动的粒子流。 其波长表示为波数的形式 ＝1/（cm） ＝ 104/ （m） 所具有的能量为： E＝hc/ ＝ hc 红外光所具有的能量正好相当于分子（化学键）的 不同能量状态之间的能量差异。因此才会发生对红外 光的吸收效应。
武汉理工大学资环学院 管俊芳 9
红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（4）
分子振动的类型
A）伸缩振动 分子沿成键的键轴方向振动，键的长度发生伸、缩 变化。分对称伸缩s和不对称伸缩sa。
武汉理工大学资环学院 管俊芳
10
红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（5）
一些化学键的伸缩振动对应的红外波数
键 H-F H-Cl H-Br H-O H-O C-C 分子 波数 cm－1 HF 3958 HCl 2885 HBr 2559 H2O(结构水)（羟基） 3640 H2O(结晶水) 3200-3250 单键 1195 双键 1685 三键 2070
26
红外光谱测定中的样品处理技术 9
7 特殊红外测定技术 1) 全反射法 ATR
入射光到达深度
dp

2 sin 2 (n 2 / n1 ) 2
武汉理工大学资环学院 管俊芳
27
红外光谱测定中的样品处理技术 10
7 特殊红外测定技术 2)反射吸收法 RAS(Reflection Absorption Spectroscopy)
气 体 池
武汉理工大学资环学院 管俊芳
24
红外光谱测定中的样品处理技术 7
7 特殊红外测定技术 1) 全反射法 ATR (Attenuated Total Reflection)
Analysis of elastic and viscous substances of insoluble, infusible, and or hard to crash natures Examination of materials that are not amenable to the film analysis method Analysis of extremely thin films applies on the top surfaces Sample in solution