红外光谱使用说明

红外光谱使用 一( 红外光谱基本原理 红外光谱(Infrared Spectrometry，IR)又称为振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。当分子受到红外光的辐射，产生振动能级(同时伴随转动能级)的跃迁，在振动(转动)时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。用红外光谱法可进行物质的定性和定量分析(以定性分析为主)，从分子的特征吸收可以鉴定化合物的分子结构。 傅里叶变换红外光谱仪(简称FTIR)和其它类型红外光谱仪一样，都是用来获得物质的红外吸收光谱，但测定原理有所不同。在色散型红外光谱仪中，光源发出的光先照射试样，而后再经分光器(光栅或棱镜)分成单色光，由检测器检测后获得吸收光谱。但在傅里叶变换红外光谱仪中，首先是把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样品，经检测器获得干涉图，由计算机把干涉图进行傅里叶变换而得到吸收光谱。 -1红外光谱根据不同的波数范围分为近红外区(13330—4000 cm)、中红外区(4000-650 -1-1cm)和远红外区(650-10 cm)。VECTOR22 VECTOR22 FTIR光谱仪提供中红外区的分测试。 二( 试样的制备 1. 对试样的要求 (1)试样应是单一组分的纯物质 (2)试样中不应含有游离水 (3)试样的浓度或测试厚度应合适 2(制样方法 (1) 气态试样 使用气体池，先将池内空气抽走，然后吸入待测气体试样。 (2) 液体试样 常用的方法有液膜法和液体池法。 液膜法: 沸点较高的试样，可直接滴在两片KBr盐片之间形成液膜进行测试。取两片KBr盐片，用丙酮棉花清洗其面并晾干。在一盐片上滴1滴试样，另一盐片压于其上，装入到可拆式液体样品测试架中进行测定。扫描完毕，取出盐片，用丙酮棉花清洁干净后，放回保干器内保存。粘度大的试样可直接涂在一片盐片上测定。也可以用KBr粉末压制成锭片来替代盐片。 注意 盐片易吸水，取盐片时需戴上指套。 盐片装入液体样品测试架后，螺丝不宜拧得过紧，以免压碎盐片。 液体池法: 沸点较低、挥发性较大的试样或粘度小且流动性较大的高沸点样品，可以注入封闭液体池中进行测试，液层厚度一般为0.01-1mm。一些吸收很强的纯液体样品，如果在减小液体池测试厚度后仍得不到好的图谱，可配成溶液测试。液体池要及时清洗干净，不使其被污染。 (3) 固体试样 常用的方法有压片法、石蜡糊法和薄膜法。 压片法: 一般红外测定用的锭片为直径13mm、厚度约1mm左右的小片。取样品(约1mg)与干燥的KBr (约200mg)在玛瑙研钵中混和均匀，充分研磨后(使颗粒达到约2μm)，将混合物均匀地放 2入固体压片模具的顶模和底模之间，然后把模具放入压力机中，在8T/cm左右的压力下保持1,2分钟即可得到透明或均匀半透明的锭片。取出锭片，装入固体样品测试架中。 注意 溴化钾对钢制模具表面的腐蚀性很大，模具用后须及时清洗干净，然后放入保干器中。 易吸水、潮解的样品不宜用压片法制样。 模具放入压力机内后，应先拧动顶阀，使压杆接近模具，然后关闭放气阀。小幅度扳动 20扳手，使压力达到8T/ cm，保持1,2分钟。打开放气阀时，旋转幅度不要超过30!! 小技巧 对于难研磨样品，可先将其溶于几滴挥发性溶剂中再与溴化钾粉末混合成糊状，然后研磨至溶剂挥发完全，也可在红外灯下赶走残留溶剂。 对于弹性样品如橡胶，可用低温(,40?)使其变脆，再与溴化钾粉末混合研磨。 石蜡糊法: 将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测试。 薄膜法: 固体样品制成薄膜进行测定可以避免基质或溶剂对样品光谱的干扰，薄膜的厚度为10-30μm，且厚薄均匀。薄膜法主要用于高分子化合物的测定，对于一些低熔点的低分子化合物也可应用。可将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，涂到盐片上，待溶剂挥发后成膜来测定。 三( 中红外区透光 材料名称 化学组成 透光范围折射率 水中溶解度 (g/100mL) -1(cm) 氯化钠 NaCl 5000-625 35.7 1.54 溴化钾 KBr 5000-400 53.5 1.56 碘化銫 CsI 5000-165 44.0 1.79 KRS,5 TlBr,TlI 5000-250 0.02 2.37 氯化银 AgCl 5000-435 不溶 2.0 溴化银 AgBr 5000-285 不溶 2.2 氟化钡 BaF2 5000-830 0.17 1.46 氟化钙 CaF2 5000-1100 0.0016 1.43 硫化锌 ZnS 5000-710 不溶 2.2 硒化锌 ZnSe 5000-500 不溶 2.4 金刚石(?) C 3400-2700; 不溶 2.42 1650-600 锗 Ge 5000-430 不溶 4.0 硅 Si 5000-600 不溶 3.4 四、红外光谱仪操作规程和注意事项 红外光谱仪由专人负责维护，所有操作人员均应经过培训方可使用。具体操作规程如下: 1( 打开主机电源，主机进行自检(约1分钟)，打开PC机，进入windows操作系统。 2( 由开始菜单中Thermo Nicolet或桌面Omnic快捷方式进入Omnic红外光谱仪测试操作窗口，在实验Experiment选项中选择样品测试方式。 3( 绘制试样的红外光谱图整个过程包括 (1)光谱图的测试 测试光谱 Measure?Advanced Measurement 1 在 Basic页，输入: 操作者姓名、样品名称、样品形态;。 2 在 Advanced 页，输入: 文件名 文件保存路径(此路径统一规定为:D:/DATA/导师姓名/学生姓名/)，可输入或调出 -1分辨率(分辨率设为4 cm，不要修改) 样品扫描次数(Scans)或样品扫描时间(Mimutes) 背景扫描次数(Scans)或样品扫描时间(Mimutes) -1光谱测试范围(对中红外仪器，设置范围通常为:4000,400cm) 其它选项为常规设置，可以不改 3 另外的六个页面( 从optic至check signal)不要修改 4 在样品室中放入参比(或以空气作背景) 在Basic页，点Background Single Channel ，测试背景 5 在样品室中放入样品 在Basic页，点Sample Single Channel，测试样品 (注:以上设置的内容可以保存为一个方法文件:点Save，选择保存路径，输入文件名。 文件名的后缀应是.XPM。以后测试时，只要在Advanced页点Load，即可调出。) (2)谱图处理 在实施各项谱图处理功能时，均有“Select Files”这一页，默认显示目前选中的谱图文件名(在浏览窗口中打上红框的谱图文件)。若要添加文件，可将浏览窗口中所需谱图的数据块(通常为吸收谱数据块或透射谱数据块)选中拖入即可。若要删除文件，选中文件名后，按键盘上的“Delete”键。 1 基线校正 Manipulate ? Baseline Correction 选择谱图(可对若干张谱图同时进行基线校正)，再选择校正方法和校正点，点 Correct。经校正处理后的谱图自动覆盖原谱图。 Scattering Correction:校正后基线基本上落在0或100%处 Rubberband Correction:校正后部分基线不一定落在0或100%处 Exclude CO2 -1Bands:扣除CO2谱段。选择此项，基线校正时对包含CO2的波段(2400,2275cm、680, -1660cm)不予计算。 2 标峰位 Evaluate ? Peak picking 选择谱图及需要标峰的谱区，设置灵敏度(峰的阈值)，点Peak picking，谱图上将显示峰位。 也可以选择互动模式来标峰:单击interactive mode，拖动阈值滑动条，标峰数量随着阈值的变化而增减，由此可以比较方便地确定合适的阈值。点Store完成标峰。 3 谱图差减 Manipulate ? Spectrum Subtraction 选择被减谱及减谱(减谱可是一个或若干个)，选择谱区，点Subtract。得到的差谱将覆盖被减谱。 若选择 Start Interactive Mode，可通过Times和 Changing digit设置不同的系数， 差谱 = 被减谱 – 系数 x 减谱 点Store完成差谱。可分别对几个谱图进行差减。 4 AB <-> TR 转换 Manipulate ? AB 4 AB <-> TR 转换 Manipulate ? AB <-> TR Conversion 透射谱和吸收谱之间互相转换。选择谱图，选择转换方向，点Conversion。新的谱图将覆盖原谱图。 5 产生一段直线 Manipulate ? Straight Conversion 产生一段直线命令用于消除谱图中的某些特殊干扰。选择谱图，设置频率范围，点 Generate。 谱图中这一段频率范围的谱线成为直线。 6 平滑 Manipulate ? Smooth 选择谱图，定义平滑点数，单击Smooth。平滑点的可选值为5至25。还可以使用交互模式平滑谱图。 7 求导数 Manipulate ? Derivative 选择光谱文件，选取平滑点和求导阶数，单击Process产生导数文件。导数谱显示在原谱图的下方。 可对谱图计算一至五阶导数。求导的同时还可平滑光谱，以降低求导产生的噪声。其最少平滑点数取决于求导的阶数。导数的阶越高，设置的点数应越多。最多允许25点。 8 1/cm <-> μm, nm Manipulate ? 1/cm <-> μm, nm 改变横坐标单位。 9 积分 Integration 计算峰的面积和峰的高度。提供十八种积分方法。 10 归一化 Manipulate ? Normalization 此功能是对谱图进行归一化处理和Offset Correction。 选择要归一化的文件及频率范围，选择方法，点Normalize。 有三种归一化方法: (1) Min/Max Normalization --(最小/最大归一化):谱图的最小值变为0，Y轴 的最大值扩展到2个吸收单位。对透射光谱归一化到 0到1的范围。 (2) Vector Normalization--(矢量归一化):首先计算光谱的平均值，然后从谱 图中减去平均值，因此谱图的中间下拉到0;计算此时所有Y值的平方和的 平方根。原谱图除以此平方根值。经过这样处理的谱图，其矢量模方为1。 (3) Offset Correction—平移谱图，使最小Y值移至吸光值为0。 11(气氛补偿Manipulate ? Atomspheric Compensation 测量背景或样品谱时，光路中HO/CO的浓度的不同会造成HO/CO谱带的强度变化。气2222 氛补偿功能可以消除比率光谱图中HO/CO的干扰。 22 要进行气氛补偿的图谱文件，除了吸收(或透射)数据块外，还应包含Single Channel Sample Block和Single Channel Background Block(测试前应在Measure?Advanced Measurement中，加选single Channel和Background这二项数据块加以保存)。 选择Manipulate ? Atomspheric Compensation，将要处理谱图的Single Channel Sample Block 和single Channel Reference Block 分别拖入相应的区域，选中HO Compensation 2 和COCompensation，点Calculate 。 2 ( 3 )谱库检索; (4)打印谱图。对一些已知化合物进行标准谱库检索。 4( 收集样品图完成后，即可从样品室中取出样品架。并用浸有无水乙醇的脱脂棉将用过的研钵、镊子、刮刀、压模等清洗干净，置于红外干燥灯下烘干，以备制下一个试样。 5( 关机:退出Omnic操作系统，关闭计算机，关闭主机电源。 使用红外光谱仪注意事项: 1( 严格按照操作规程进行操作。遇到故障及时与管理人员联系。 2( 保持操作台和仪器的卫生，以免污染试剂。 3( 有害、有毒等样品测试完毕后，要进行适当的处理。 4( 测试完毕后要如实登记。