现代材料分析-红外吸收光谱介绍PPT课件.pptVIP

1 . 光源 红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。常用的是Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导电并发射红外线。但在室温下是非导体，因此，在工作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。缺点是价格比硅碳棒贵，机械强度差，操作不如硅碳棒方便。硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃左右。 2 . 吸收池 因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要用可透过红外光的NaCl、KBr、CsI、KRS-5（TlI 58%，TlBr42%）等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固体试样常与纯KBr混匀压片，然后直接进行测定。 3 . 单色器 单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。 色散元件常用复制的闪耀光栅。由于闪耀光栅存在次级光谱的干扰，因此，需要将光栅和用来分离次光谱的滤光器或前置棱镜结合起来使用。 4 . 检测器 常用的红外检测器有高真空热电偶、热释电检测器和碲镉汞检测器。 高真空热电偶是利用不同导体构成回路时的温差电现象，将温差转变为电位差。 热释电检测器是利用硫酸三苷肽的单晶片作为检测元件。硫酸三苷肽（TGS）是铁电体，在一定的温度以下，能产生很大的极化反应，其极化强度与温度有关，温度升高，极化强度降低。将TGS薄片正面真空渡铬（半透明），背面镀金，形成两电极。 当红外辐射光照射到薄片上时，引起温度升高，TGS极化度改变，表面电荷减少，相当于“释放”了部分电荷，经放大，转变成电压或电流方式进行测量。 碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1-xCdx Te ，x≈0.2，改变x值，可获得测量波段不同灵敏度各异的各种MCT检测器。 5. 记录系统 2.7 红外光谱在材料研究中的应用 (1) 分析与鉴别高聚物 (2) 聚合物微观结构的测定 (3) 聚合物结晶度的测定 （1）分析与鉴别高聚物 尼龙类的红外吸收光谱图 由于尼龙-6、尼龙-7和尼龙-8都是聚酰胺类聚合物，具有相同的官能团，其官能团区的谱带是一样的， vN-H=3300cm-1，酰胺I和Ⅱ带分别在1635cm-1和1540 cm-1。这三种聚合物的区别是(CH2)n基团的长度不同(即n的数目不同)，因此他们在1400~800cm-1指纹区的谱图不一样，可用来区别这三种聚合物。 PP和PIB在1500～1000cm-1的红外光谱图 聚异丁烯(PIB)可看成是等规聚丙烯(PP)上的α-H被甲基取代，在这种情况下，PP中的CH3基团在1378 cm-1处的面内弯曲振动在PIB中分裂成两个谱带，而PP在1153 cm-1处的骨架振动谱带在PIB中移到1227 cm-1处。 1378 1153 1227 ① 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和无规共聚物(SBR)的序列分布 丁二烯-苯乙烯共聚物的红外光谱 560cm-1无规共聚物 聚合物的嵌段指数(β) 3100~3000不饱和C-H伸缩振动 1601，1587，1500，1460苯环的骨架振动 970乙烯基反式构型的C-H面外弯曲振动 910末端乙烯基构型的C-H面外弯曲振动 740，690 单取代苯 540cm-1 嵌段共聚物 丁二烯单元的C=C伸缩振动 吸收聚丁二烯指纹区峰 (2) 聚合物微观结构的测定 1）选择特征峰作为分析谱带 Ac—738cm-1处顺式1，4的峰高； At—967cm-1处反式1，4的峰高； Av—910cm-1处1，2结构的峰高。 2）吸光系数的确定 可由纯物质测得吸光系数： 顺式1，4结构 k738=31.4L·mol-1·cm-1 反式1，4结构 k967=117L·mol-1·cm-1 1，2结构 k910=151L·mol-1·cm-1 3）直接计算 (3) 聚合物结晶度的测定 内标谱带：谱带的位置和强度均不受结晶状态影响的谱带 晶带和非晶带：在聚合物红外光谱中，有些谱带对聚合物的结晶状态很敏感，其中为晶区所特有的谱带称为晶带，这些谱带随聚合物结晶度增加而增强，例如聚乙烯中的731cm-1。有一些谱带是表征非晶态结构的，其强度随聚合物的结晶度增加而减弱，例如聚四氟乙烯光谱中的770cm-1和638cm-1。 常用高聚物的晶带和非晶带 高聚物 晶带/cm-1 非晶带/cm-1 聚乙烯 1894，731 1368，1353，1303 全同聚丙烯 1304，1167，998，841，322，250 间同聚丙烯 1005，977，867 1230，1199，1131 间同1，3-聚