(理学)高分子材料表征第五章激光拉曼光谱法.ppt

高分子材料表征第二节 激光拉曼光谱法 ;基 本 原 理;由于大多数分子在室温下处于基态，因此反斯托克斯带的强度显然要比斯托克斯带弱许多。实验中拉曼光谱只记录斯托克斯散射。由于斯托克斯散射的光子能量比入射光减少，也就是频率向低波数位移(或波长红移)，频率位移量，相应于被测分子振动或转动能级跃迁的频率。例如波长为500nm(波数20000cm-1)的入射光激发了一个1000cm-1的振动后，散射频率是19000cm-1。在拉曼光谱中测定的是，将其作为横坐标．把射频率的位置作为零，纵坐标是拉曼散射强度。;（二）拉曼光谱与红外光谱的比较;拉曼光谱与红外光谱的比较 ;（二）拉曼光谱与红外光谱的比较;因为这两种光谱分析机理不同，它们提供的信息也有差异。一些对称性较高的基团，极 性很小，红外吸收很弱，但在拉曼光谱中却有较强的谱带，如C—C，C=C，S—S就很适合拉曼光谱研究。红外光谱法更适合于测定高分子的侧基和端基，而拉曼光谱法更多用于研究高分子的骨架结构。;在很多情况下样品不需处理，可直接用高分子材料的粉、块、片或薄膜测量。也可以装在透明的容器(如无荧光的玻璃管)中测定，这对于测定液态样品特别方便。由于无机填料的拉曼散射很弱，因而含有这些填料的高分子材料不必分离就可以测定。;水的红外吸收十分强烈，而它的拉曼散射极弱，只在1640cm-1附近有一个弱谱带。因此拉曼光谱特别适用于水溶液的研究。;拉曼光谱的局限性 ;高分子材料的拉曼光谱受荧光的困扰。高分子材料比低分子材料更易受高背景杂散光特别是荧光的干扰，是因为与样品中的杂质有关。荧光能覆盖整个频率范围，严重时会把信号完全淹没。消除的方法是测定前先用强激光曝光样品几分钟至数小时，使荧光大为衰减；或改变入射光的波长以降低荧光的发光率。;二、应 用;高分子材料的定性分析;由于拉曼光谱与红外光谱具有互补性，用拉曼光谱定性分析时最好有红外光谱对比。它们往往既相似又不相同，结合起来使用能得到更丰富的信息。这里以PE的拉曼光谱(图7—41)为例来说明。对照PE的红外光谱(图7—4)可以看到，两种谱图中都以C—H伸缩振动为最强谱带，且位置相似；在1460cm-1附近都有CH的弯曲振动谱带。但拉曼光谱缺少红外光谱中720、730cm-1的CH2摇摆双重峰，却在1070、1130和1300cm-1呈现C—C骨架的振动谱带。;高分子材料的定性分析;根据选择定则，具有对称中心的基团的非对称振动，红外是活性的而拉曼是非活性的；对这些基团的对称振动，红外非活性而拉曼活性；对没有对称中心的基团，红外和拉曼都是活性的。因而一般来说，分子和各基团的对称性愈高，红外与拉曼光谱的区别就愈大。;拉曼光谱用于鉴别高分子的一个典型例子是尼龙。不同种类尼龙的红外光谱极为相似。但不同的亚甲基序列组成的骨架在拉曼光谱中有很强的谱带．彼此很易区分。图7-42示出尼龙6、尼龙610和尼龙11的拉曼光谱，可见差别很大。主要的尼龙品种都可以鉴别，唯独尼龙6和尼龙66的拉曼光谱差别不大，但它们的红外光谱显著不同，可以区分开来。;高分子材料的定性分析;高分子材料的定性分析;高分子材料的定性分析;高分子材料的定量分析 ;高分子材料的定量分析;高分子材料的定量分析;高分子材料的定量分析;高分子材料的结构分析;构型分析;构型分析;构 象;构 象;构 象;构 象;构 象;分子量和结晶度;结晶度和分子量;橡胶的硫化过程研究 ;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱吸收;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;在作定性分析时，如果没有相应高分子的标准谱图可供对照，也可以根据以下有机化合物中发色团的出峰规律来分析，例如，一个化合物在220～800nm无明显吸收，它可能是脂肪族碳氢化合物、胺、腈、醇、醚、羧酸的二缔体、氯代烃和氟代烃，不含直链或环状的共轭体系，没有醛基、酮基、Dr或 I；;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;紫外光谱分析;;元素分析的波谱方法;X射线荧光光谱;X射线荧光光谱;X射线电子能谱;X射线电子能谱;X射线电子能谱;X射线电子能谱;电子探针