拉曼光谱—2011.ppt

共焦激光拉曼光谱分析系统 Confocal Laser Raman System S 第六章 激光拉曼光谱 laser Raman spectroscopy 一、激光拉曼光谱基本原理 1.1基本原理 1.2拉曼光谱与分子极化率的关系 二、激光Raman光谱仪 三、拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy 拉曼光谱在材料研究中的应用 4.1 拉曼光谱在高分子材料研究中的应用 4.1.1 拉曼光谱的选择定则与高分子构象 凡是有对称中心的分子, IR与RAMAN 没有频率相同的谱带: 可帮助推测聚合物的构象。 比较理论结果与实际测量的光谱，可以判断所提出的结构模型是否准确。这种方法在研究小分子的结构及大分子的构象方面起着很重要的作用 4.1.3 医用高分子材料 4.2 拉曼光谱在材料表面化学研究中的应用 4.2.1聚合物对金属表面的防蚀性能 表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman Scattering SERS): 使与金属相连的分子层的散射信号增强105-106倍, 使拉曼技术成为表面化学,表面催化,各种涂层分析的重要手段 , 可以对靠近基底的单分子层进行高灵敏度的检测。 可以观测覆盖在聚合物膜下面的氧化物的生成过程。因而, SERS 可以作为一种原位判断表面膜耐腐蚀性能的手段. B 用SERS研究聚合物对金属表面的防蚀性能 4.3 在生物大分子研究中的应用 拉曼光谱在无机体系研究中的应用 本章作业 * 复习: 第二章 红外吸收光谱分析法 应用范围：材料分析，界面电化学行为研究，生物分子构效分析以及其它化工制品等 一拉曼光谱基本原理 principle of Raman spectroscopy 二 激光拉曼光谱仪 laser Raman spectroscopy 拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy 拉曼散射 （Raman ） 非弹性碰撞，有能量交换，波长有变化 样 品 池 透过光 λ不变 λ不变 瑞利散射 拉曼散射 λ增大 λ减小 1928年印度物理学家Raman C V 发现；1960年快速发展 瑞利散射（Rayleigh） 仅改变方向，波长不变。 弹性碰撞无能量交换 散射: 低效率, 瑞利 10-3; 拉曼 10-6; 激光 ( 102-103 mW) 1. Raman散射 Raman散射的两 种跃迁能量差： a: ?E=h(?0 - ??) 产生stokes线，强。 b: ?E=h(?0 + ??) 产生反stokes线， 较弱。 Raman位移： Raman散射光与入射光频率差??。 ANTI-STOKES ?0 - ?? Rayleigh STOKES ?0 + ?? ?0 温度升高，反斯托克斯线增加 h(?0 + ??) E0 E1 V=1 V=0 E1 + h?0 E2 + h?0 h ?? h?0 h(?0 - ??) 0 1 2 3 e 电子基态 振动能级 e e Rayleigh 散射 e e e Raman 散射 Stocks线 Anti-Stocks线 温度升高 概率大！ Rayleigh scattering Stocks lines anti-Stockes lines 对应于同一分子能级，的拉曼位移应该相等; 但强度不同 诱导偶极矩与外电场的强度之比为分子极化率 分子中两原子距离最大时，α也最大 拉曼散射强度与极化率成正比例关系 分子在静电场E中，分子产生诱导偶极距 极化感应偶极距μi μi ＝ αE α为极化率 ①红外活性振动 ⅰ永久偶极矩：极性基团； ⅱ瞬间偶极矩：非对称分子。 红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带. ②拉曼活性振动 诱导偶极矩 μi = ?E 非极性基团，对称分子。 拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。 对称分子： 对称振动→拉曼活性 不对称振动→红外活性 E e e r 1.4 红外活性和拉曼活性振动 红外: 吸收; 拉曼 : 散射 无对称中心分子（例如H2O ，SO2等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。 ?1 ?2 ?3 ?4 拉曼活性 红外活性 红外活性 振动自由度：3N- 5 = 4 拉曼光谱—源于极化率变化 红外光谱—源于偶极矩变化 O=C=O 对称伸缩 O=C