傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)简介001

傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）简介FT-IR简介1仪器构造和原理2红外样品常用制备方法3红外光谱的应用4实例与图谱分析目录FT-IR简介一、仪器的构造和原理1.定义：中红外光为波长2.5-25um（或4800-400/cm）的辐射光，它照射到样品后，可以被吸收、透射、反射、散射或激发荧光（即拉曼效应）。分子吸收中红外光后产生振动和转动的改变，形成红外吸收光谱图。产生中红外光照射并记录红外吸收光谱图的仪器成为中红外光谱仪。FT-IR简介中红外光谱在整个光谱范围中的位置拉曼效应原理图产生红外光谱的必要条件：1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。2.振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。FT-IR简介横坐标：波数（σ）400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。红外光谱的表示方法一般指中红外（振动能级跃迁）中红外光吸收光谱图FT-IR简介2.FT-IR光谱仪构造及原理红外光源（Globr）→干涉仪→样品仓→检测器（HgCdTe）(复合光源)FT-IR简介干涉仪：是红外光谱仪的心脏部分，由定镜、动镜、分束器（KBr）构成在干涉仪的出口，两束有光程差的光发生干涉，然后到样品。红外光源发出的光束到样品FT-IR简介定镜：反射光束。动镜：用激光控制扫描器移动速率来调制光束，产生干涉光。分束器：透射光束。FT-IR简介检测器：干涉信号被放大、过滤、数字化，经数学变换（傅里叶变换）成为光谱图。FT-IR简介1.压片法2.糊状法4.液体池法3.涂膜法5.气体样品分析二、红外样品常用制备方法FT-IR简介1、压片法将KBr(100-200mg)与固体样品（1-2mg）在玛瑙研钵中研磨成um级的细粉，采用专用的压片设备，压制成直径13mm、厚度约1mm的透明薄片，即可进行分析。压片法所用的稀释剂除了KBr外，还有NaCl、Csl和聚乙烯粉末。FT-IR简介2.糊状法由研细的固体样品粉末（10mg）和少量氟化煤油（在4000-1300/cm区域无红外吸收）或液体石蜡（在1300-400/cm区域无红外吸收）研磨成糊状物、再涂在盐片或水不溶性窗片上进行分析。糊状法可消除水峰（3400/cm、1630/cm）干扰：或在样品中加几滴重水也可消除水峰对样品信号的干扰。当研究某些样品中含-OH基和-NH2基时，为排除KBr中水汽干扰，可选用聚四氟乙烯粉做压片载体或使用石蜡糊法。FT-IR简介3.涂膜法将液体样品滴加或涂抹在盐片或窗片上制成液膜，即可进行分析。有些固体聚合物，经熔融涂膜、热压成膜、溶液铸膜的方法，也可得到适于分析的薄膜。常用盐片：KBr、NaCl常用水不溶性窗片：CaF2、BaF2、KRS-5（溴碘化铊）FT-IR简介4.液体池法液体样品诸如不同规格和材料的液体池进行分析。池的厚度在0.01-1mm之间，池材料由KBr、NaCl等构成。样品为水溶液时，可选用对水不溶解的KRS-5、AgCl窗片。由于液体池的拆装不甚方便，只有在使用红外光谱做定量分析方法时才使用。FT-IR简介5.气体样品分析FT-IR技术可用于气体样品的直接分析。各类气体池（常规气体池、小体积气体池、长光程气体池、加压气体池高温气体池和低温气体池等）和真空系统是气体分析必须的附属装置和附件。FT-IR简介三、红外光谱应用利用固相光谱差异，鉴定化合物（同质异晶体、同系物、光学异构体、几何异构体）利用固、液相光谱差异，区分构象异构体。根据特征吸收峰确定化合物中所含官能团。鉴定样品纯度。样品中若含5%以上杂质，光谱吸收峰尖锐度降低、吸收峰数目增加。定量分析：借助内标峰或选取二个吸收峰，以峰强度比值对样品浓度做标准曲线。通过观察某特征峰强度变化，可追踪化学反应进程。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷谱图的解析一般从高波数开始，因为高波数谱峰频率与基团一一对应，而且最容易解释。在3000cm-1以上没有吸收峰，表明没有不饱和的C－H伸缩振动。在3000cm-1以下的四个峰是饱和C-H伸缩振动峰。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷在2962cm-1处的峰是CH3基团的反对称伸缩振动。这种反对称伸缩振动范围2962±10cm-1，事实上，存在两个简并的反对称伸缩振动（显示其中一个）。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷在2926cm-1处，是CH2的不对称伸缩振动峰，一般在2926±10cm-1范围内。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷2872cm-1处是CH3的对称伸缩振动峰，一般波数范围为：2872±10cm-1。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷在2853cm-1处的吸收峰，是CH2的对称伸缩振动峰，一般这种振动峰的吸收位置在：2853±10cm-1。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷这是C-H弯曲振动区域，把该区域放大CH2和CH3的弯曲振动峰叠加在一起，关于这一点，我们可以比较环己烷和2,3-二甲基丁烷在该区间的吸收峰。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷在1460cm-1出现的宽峰实际上是两个峰叠加而成的。一般地，CH3基团的反对称弯曲振动峰的位置在1460±10cm-1,这是一个简并弯曲振动（仅显示一种）。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷在1455±10cm-1处，是CH2的弯曲振动峰吸收值（也叫剪刀振动）。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷在1375±10cm-1，是CH3对称弯曲振动（也叫“伞”弯曲振动）吸收峰位置，这个峰通常时很有用的，因为这个峰比较孤立，比较环己烷的谱图，最大的差异就是在环己烷谱图中没有CH3基团的对称弯曲振动峰。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷这是指纹区，这一段区间的吸收有很多的因素，很难解释。不管多么复杂，利用参考谱图进行比对，即可对样品进行定性判断。FT-IR简介四、实例与图谱分析-正己烷当四个或更多的CH2基团在一根链上，720±10cm-1是CH2基团的摇摆振动。