紅外樣品的處理和制樣.ppt-2

1、紅外光譜紅外光譜測試技術(shù)及應用測試技術(shù)及應用分析測試中心分析測試中心 樣品的處理和制樣方法 紅外光譜對樣品具有較好地適應性，紅外光譜對樣品具有較好地適應性，無論樣品是固體、液體和氣體純物無論樣品是固體、液體和氣體純物質(zhì)還是混合物，有機物還是無機物，質(zhì)還是混合物，有機物還是無機物，都可以進行紅外分析，并具有用量都可以進行紅外分析，并具有用量少，分析快的特點。要獲得一張高少，分析快的特點。要獲得一張高質(zhì)量紅外譜圖，除了儀器本身的因質(zhì)量紅外譜圖，除了儀器本身的因素外，還必須有合適的樣品制備方素外，還必須有合適的樣品制備方法。法。1.紅外光譜法對試樣的要求（1）利用紅外光譜進行結(jié)構(gòu)分析時，為了便）利用

2、紅外光譜進行結(jié)構(gòu)分析時，為了便于與純物質(zhì)的標準光譜進行對照，樣品最于與純物質(zhì)的標準光譜進行對照，樣品最好是單一組分的純物質(zhì)（純度大于好是單一組分的純物質(zhì)（純度大于98%）混合物樣品測定前盡量預先用分餾、萃取、混合物樣品測定前盡量預先用分餾、萃取、重結(jié)晶等方法進行分離提純或采用聯(lián)用方重結(jié)晶等方法進行分離提純或采用聯(lián)用方法進行分析，否則各組分光譜相互重疊譜法進行分析，否則各組分光譜相互重疊譜圖很難解析。圖很難解析。 ( (2) ) 由于水本身有紅外吸收，并嚴重干由于水本身有紅外吸收，并嚴重干擾樣品光譜，而且水還會侵蝕鹽片擾樣品光譜，而且水還會侵蝕鹽片（ NaCL 或或KBr)，所以要求樣品中不，所

3、以要求樣品中不應含游離水。應含游離水。 ( (3) ) 試樣的濃度和測試厚度對紅外光試樣的濃度和測試厚度對紅外光譜的分析譜的分析 影響較大，因此紅外光譜分影響較大，因此紅外光譜分析時應使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透析時應使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于射比處于10%-80%范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。2 .制樣方法制樣方法(1) 氣體樣品氣體樣品 氣態(tài)樣品可在兩端粘有紅外透氣態(tài)樣品可在兩端粘有紅外透光的光的NaCL或或KBr窗片的氣體池內(nèi)進行測定。窗片的氣體池內(nèi)進行測定。(2)液體和溶液試樣液體和溶液試樣a 液體池法液體池法 沸點較低、揮發(fā)性較大或溶液沸點較低、揮發(fā)性較大或溶液樣品，可在封閉液體池（液層

4、厚度一般為樣品，可在封閉液體池（液層厚度一般為0.01-1）中進行測定。）中進行測定。b液膜法液膜法 沸點較高的試樣和不含溶劑的液體，沸點較高的試樣和不含溶劑的液體，直接滴在兩片鹽片之間形成液膜進行測定。直接滴在兩片鹽片之間形成液膜進行測定。 （3）固體試樣固體試樣 溴化鉀壓片法溴化鉀壓片法 將經(jīng)過干燥的將經(jīng)過干燥的1試樣與試樣與100 純純KBr研細均勻，置于模具中壓成透明薄研細均勻，置于模具中壓成透明薄膜進行測定。膜進行測定。 石蠟糊法石蠟糊法 將經(jīng)過干燥的將經(jīng)過干燥的5毫克左右樣品放毫克左右樣品放在瑪瑙研缽中滴加半滴石蠟油研磨。調(diào)成糊在瑪瑙研缽中滴加半滴石蠟油研磨。調(diào)成糊狀夾在兩片鹽片之

5、間形成液膜進行測定。狀夾在兩片鹽片之間形成液膜進行測定。 薄膜法薄膜法 主要用于高分子化合物的測定，可將主要用于高分子化合物的測定，可將它們直接加熱熔融后涂制或壓制成膜，也可它們直接加熱熔融后涂制或壓制成膜，也可將試樣溶解在低沸點的易揮發(fā)溶劑中，涂在將試樣溶解在低沸點的易揮發(fā)溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發(fā)成膜進行測定。鹽片上，待溶劑揮發(fā)成膜進行測定。(4).聚合物的制樣方法聚合物的制樣方法: 一般固體制樣技術(shù)均可適用，但針對聚合物的特點，一般固體制樣技術(shù)均可適用，但針對聚合物的特點，在實際操作時稍作改進，例如：在實際操作時稍作改進，例如：熱塑性樹脂：可采用溶解流延成膜、熱壓成膜或溶熱塑性樹脂：

6、可采用溶解流延成膜、熱壓成膜或溶解涂片；解涂片；熱固性樹脂：如固化環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等，可采熱固性樹脂：如固化環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等，可采用潔凈的小鋼銼，銼取樣品的粉末，然后再用用潔凈的小鋼銼，銼取樣品的粉末，然后再用KBr壓片。壓片。某些輕度交聯(lián)的聚合物：在溶劑中不溶解只溶脹的某些輕度交聯(lián)的聚合物：在溶劑中不溶解只溶脹的樣品，可以在溶漲樣品，可以在溶漲(含有溶劑含有溶劑)的情況下與的情況下與KBr研磨，研磨，然后，再烘干溶劑并研磨壓片。然后，再烘干溶劑并研磨壓片。 纖維樣品：如果單絲直徑在纖維樣品：如果單絲直徑在10微米以下，微米以下，可用單絲排列整齊剪碎后，用可用單絲排列整齊剪碎后，用KBr

7、壓片，測壓片，測定透射光譜，若直徑太大或不是單絲，只定透射光譜，若直徑太大或不是單絲，只能整齊的纏繞在薄鋁片上，用能整齊的纏繞在薄鋁片上，用ATR測定。測定。 對于制樣困難的樣品對于制樣困難的樣品,我們可以依據(jù)不同的我們可以依據(jù)不同的分析要求分析要求,選用不同的附件以及顯微紅外來選用不同的附件以及顯微紅外來進行測定。進行測定。溴化鉀壓片法存在兩個的溴化鉀壓片法存在兩個的缺點缺點1. 無機和配位化合物通常都含無機和配位化合物通常都含有離子，樣品和有離子，樣品和KBr研磨，尤研磨，尤其是施加壓力，會發(fā)生離子交其是施加壓力，會發(fā)生離子交換，使樣品的譜帶發(fā)生位移和換，使樣品的譜帶發(fā)生位移和變形。變形。

8、1094141930553224618111614013130 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1Absorbance 2000 4000 Wavenumbers (cm-1) 硫酸銨硫酸銨(NH4)2SO4顯微顯微KBr壓片壓片位移位移18cm-1位移位移22cm-11122溴化鉀壓片法1134顯微紅外法無水硫酸鈉 L0044 溴化鉀壓片法無水硫酸鈉 L0044M 顯微紅外法 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1Absorbance 1000 1200 Wavenumbers (cm

9、-1)位移變形KBr壓片法使硫酸壓片法使硫酸根的反對稱伸縮振根的反對稱伸縮振動向低頻位移動向低頻位移12cm-1 2. 用用KBr壓片法，在壓片法，在3400和和1640cm-1左右會出現(xiàn)水左右會出現(xiàn)水的吸收峰。這是由于溴化的吸收峰。這是由于溴化鉀研磨時，吸附空氣中的鉀研磨時，吸附空氣中的水蒸氣造成的。水蒸氣造成的。 研磨之前研磨之前無論溴化鉀烘得多么干，無論溴化鉀烘得多么干，也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。16313434 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbe

10、rs (cm-1)100mg左右純左右純KBr研研磨壓片得到的光譜磨壓片得到的光譜光譜中出現(xiàn)水的吸收峰可能有三個光譜中出現(xiàn)水的吸收峰可能有三個原因：原因：（1） 樣品吸附空氣中的水，稱為樣品吸附空氣中的水，稱為吸附水；吸附水；（2）溴化鉀和樣品一起研磨時，溴）溴化鉀和樣品一起研磨時，溴化鉀吸附空氣中的水；化鉀吸附空氣中的水；（3）樣品本身含有結(jié)晶水。）樣品本身含有結(jié)晶水。 對于吸附水，可用低溫烘干對于吸附水，可用低溫烘干的方法，例如，將樣品放入的方法，例如，將樣品放入40烘箱中過夜；也可以用真空干燥烘箱中過夜；也可以用真空干燥的方法。但這兩種方法都有可能的方法。但這兩種方法都有可能使樣品中的結(jié)

11、晶水脫掉。使樣品中的結(jié)晶水脫掉。 石蠟油研磨法石蠟油研磨法 石蠟油石蠟油 ( Mineral oil 或或Nujol ) 研研磨法可以非常有效地避免溴化鉀壓片磨法可以非常有效地避免溴化鉀壓片法存在的兩個致命缺點，即不會發(fā)生法存在的兩個致命缺點，即不會發(fā)生離子交換，又不會吸附空氣中的水汽。離子交換，又不會吸附空氣中的水汽。使用石蠟油研磨法還有另外兩個優(yōu)點：使用石蠟油研磨法還有另外兩個優(yōu)點：（1）制樣速度快；（）制樣速度快；（2）樣品和石蠟）樣品和石蠟油一起研磨時，石蠟油在樣品表面形油一起研磨時，石蠟油在樣品表面形成薄膜，保護樣品使之與空氣隔絕。成薄膜，保護樣品使之與空氣隔絕。但是石蠟油研磨法也存

12、在兩個缺點：但是石蠟油研磨法也存在兩個缺點：（1）石蠟油是飽和碳氫化合物，）石蠟油是飽和碳氫化合物，是混合物，是混合物，C原子的個數(shù)約十幾個。原子的個數(shù)約十幾個。由于是碳氫混合物，在樣品光譜中由于是碳氫混合物，在樣品光譜中會出現(xiàn)碳氫吸收峰，在會出現(xiàn)碳氫吸收峰，在30002850，1460，1375，720cm-1區(qū)區(qū)間的碳氫吸收峰會干擾樣品的吸收間的碳氫吸收峰會干擾樣品的吸收峰；（峰；（2）樣品用量較溴化鉀壓片）樣品用量較溴化鉀壓片法用量多，至少需要幾毫克樣品。法用量多，至少需要幾毫克樣品。72213771464285429242954 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

13、0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)石蠟油石蠟油 ( Mineral oil 或或Nujol )的光譜的光譜石蠟油研磨的好處是：石蠟油研磨的好處是：（1）不會使譜帶變形）不會使譜帶變形（2）不會使峰位發(fā)生位移）不會使峰位發(fā)生位移 由于氨基峰大約在由于氨基峰大約在3300-1至至3100 -1左右左右出現(xiàn)，容易被羥基峰包裹而分辨不出，因出現(xiàn)，容易被羥基峰包裹而分辨不出，因此要確定試樣是否有氨基，最好采用石蠟此要確定試樣是否有氨基，最好采用石蠟糊法或溶解在易揮發(fā)溶劑中，采用薄

14、膜法糊法或溶解在易揮發(fā)溶劑中，采用薄膜法 。 無機和配位化合物分子中通常都含結(jié)晶水無機和配位化合物分子中通常都含結(jié)晶水或羥基，結(jié)晶水或羥基的吸收峰會與溴化或羥基，結(jié)晶水或羥基的吸收峰會與溴化鉀吸附空氣中的水吸收峰重疊在一起。當鉀吸附空氣中的水吸收峰重疊在一起。當空氣的濕度較大時，就很難判斷是否含有空氣的濕度較大時，就很難判斷是否含有結(jié)晶水或羥基。最好采用石蠟糊法或溶解結(jié)晶水或羥基。最好采用石蠟糊法或溶解在易揮發(fā)溶劑中，采用薄膜法在易揮發(fā)溶劑中，采用薄膜法 .影響譜圖質(zhì)量的主要因素，除儀器參數(shù)選擇外，主影響譜圖質(zhì)量的主要因素，除儀器參數(shù)選擇外，主要是：樣品量和制樣方法。要是：樣品量和制樣方法。

15、例如樣品過量，會影響峰形：例如樣品過量，會影響峰形：制樣方法選擇不當影響譜圖質(zhì)量。制樣方法選擇不當影響譜圖質(zhì)量。下圖為下圖為PMMA不同制樣方法的譜圖不同制樣方法的譜圖： 從上圖可以觀察到，熱壓膜的譜圖較好。從上圖可以觀察到，熱壓膜的譜圖較好。 PMMA粉末不可能研磨很細，因此譜圖噪音粉末不可能研磨很細，因此譜圖噪音較大，而且基線傾斜較大。較大，而且基線傾斜較大。 用溶劑溶解后，將溶劑揮發(fā)掉，譜圖雖然比用溶劑溶解后，將溶劑揮發(fā)掉，譜圖雖然比較好，但溶劑不易完全揮發(fā)，有時可能包裹在樣較好，但溶劑不易完全揮發(fā)，有時可能包裹在樣品中，不易揮發(fā)；如果采用差譜處理，由于樣品品中，不易揮發(fā)；如果采用差譜處

16、理，由于樣品與溶劑的相互作用，會出現(xiàn)正反峰，如下圖所示。與溶劑的相互作用，會出現(xiàn)正反峰，如下圖所示。PMMA氯仿溶液與氯仿的差譜 PMMA氯仿溶液與氯仿的差譜紅外附件應用紅外附件應用 漫反射附件漫反射附件 衰減全反射附件（衰減全反射附件（ATR多次反射多次反射和和ITR單次反射）附件單次反射）附件 鏡面反射（掠角反射）附件鏡面反射（掠角反射）附件 偏振器偏振器 原位反應原位反應漫反射附件漫反射附件 漫反射附件適合于測定粉末狀樣品的漫反射附件適合于測定粉末狀樣品的紅外光譜，特別適合于測定那些載體紅外光譜，特別適合于測定那些載體中待測組分含量很低的樣品，如煤炭中待測組分含量很低的樣品，如煤炭中的有

17、機物，分子篩中吸附的物質(zhì)。中的有機物，分子篩中吸附的物質(zhì)。 衰減全反射附件衰減全反射附件適合于測定樣品的表面性質(zhì)，如一般橡膠，適合于測定樣品的表面性質(zhì)，如一般橡膠，纖維、紙等需要測定表面、及界面分析的樣纖維、紙等需要測定表面、及界面分析的樣品。品。適合于測定液體樣品，膠狀樣品，柔軟樣品，適合于測定液體樣品，膠狀樣品，柔軟樣品，LB膜。膜。 鏡面反射附件鏡面反射附件鏡面反射適合于測定不透光的樣品，鏡面反射適合于測定不透光的樣品，要求樣品表面光滑平整。要求樣品表面光滑平整。適合于分適合于分析金屬表面（如鍍金表面）非常薄的析金屬表面（如鍍金表面）非常薄的鍍層或吸附的物質(zhì)。鍍層或吸附的物質(zhì)。 偏振器偏

18、振器 應用應用 （1）測定紅外二向色性比）測定紅外二向色性比 RA/ A （2）提高掠角反射測量靈敏度）提高掠角反射測量靈敏度 （3）分子的取性研究，長鏈分）分子的取性研究，長鏈分子的構(gòu)象，取向度，子的構(gòu)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）單晶分子的結(jié)構(gòu)，對稱性）單晶分子的結(jié)構(gòu)，對稱性原位反應：原位反應： PMMA反應前后譜圖對比反應前后譜圖對比 研究反應過程紅外光譜的變化研究反應過程紅外光譜的變化 顯微鏡紅外應用顯微鏡紅外應用 顯微鏡紅外應用廣泛除了氣體樣品以顯微鏡紅外應用廣泛除了氣體樣品以外，其它任何樣品都可以使用顯微紅外，其它任何樣品都可以使用顯微紅外方法進行測定。如微量液體，紙張，外方法進行測定。如微量液體，紙張，木頭，樹葉，泥土，礦石，包裹體，木頭，樹葉，泥土，礦石，包裹體，出土文物，塑料，橡膠，纖維，牙齒，出土文物，塑料，橡膠，纖維，牙齒，金剛砂，碳納米管，油漆等等。金剛砂，碳納米管，油漆等等。 尤其對無機物測定采用顯微鏡紅外效尤其對無機物測定采用顯微鏡紅外效果比較好。果比較好。 軟件界面（三）（三）樣品