2025年现代红外光谱分析技术应用研究报告.docxVIP

1.基本原理

1.1概述

红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。简称“IR”,是分子吸取光谱的一种。它运用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸取来进行构造分析及对多种吸取红外光的化合物的定性和定量分析的一法。被测物质的分子在红外线照射下，只吸取与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱。对红外光谱进行剖析，可对物质进行定性分析。化合物分子中存在着许多原子团，各原子团被激发后，都会产生特性振动，其振动频率也必然反应在红外吸取光谱上。据此可鉴定化合物中多种原子团，也可进行定量分析。

1.2措施原理

1.2.1红外光谱产生条件

每种分子均有由其构成和构造决定的独有的红外吸取光谱，据此可以对分子进行构造分析和鉴定。红外吸取光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可构成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动(例如伸缩振动和变角振动)。分子振动的能量与红外射线的光量子能量恰好对应，因此当分子的振动状态变化时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸取光谱。分子的振动和转动的能量不是持续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。因此分子的红外光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多

总之，要产生红外光谱需要具有如下两个条件：

a.辐射应绝缘且能满足物质产生振动跃迁所需要的能量；

b.辐射与物质见又互相耦合作用，分子啊在振动过程中必须有瞬间偶极矩的变化。

1.2.2应用范围

红外光谱对样品的合用性相称广泛，固态、液态或气态样品都能用该措施进行分析，无机、有机、高分子化合物也都可检测。

红外光谱分析可用于研究分子的构造和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的措施。红外光谱具有高度特性性，可以采用与原则化合物的红外光谱对比的措施来做分析鉴定。运用化学键的特性波数来鉴别化合物的类型，并可用于定

量测定。由于分子中邻近基团的互相作用，使同一基团在不一样分子中的特性波数有一定变化范围。此外，在高聚物的构型、构象、力学性质的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域，也广泛应用红外光谱。

红外吸取峰的位置与强度反应了分子构造上的特点，可以用来鉴别未知物的构造构成或确定其化学基团；而吸取谱带的吸取强度与化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。此外，在化学反应的机理研究上，红外光谱也发挥了一定的作用。但其应用最广的还是未知化合物的构造鉴定。

红外光谱不仅可以用来研究分子的构造和化学键，如力常数的测定和分子对称性的判据，并且还可以作为表征和鉴别化学物种的措施。

1.2.3定性分析

红外光谱是物质定性的重要的措施之一。它的解析可以提供许多有关官能团的信息，可以协助确定部分乃至所有分子类型及构造。其定性分析有特性性高、分析时间短、需要的试样量少、不破坏试样、测定以便、分析成本低等长处。

老式的运用红外光谱法鉴定物质一般采用比较法，即与原则物质对照和查阅原则谱图的措施，不过该措施对于样品的规定较高并且依赖于谱图库的大小。假如在谱图库中无法检索到一致的谱图，则可以用人工解谱的措施进行分析，这就需要有大量的红外知识及经验积累。大多数化合物的红外谱图是复杂的，即便是有经验的专家，也不能保证从一张孤立的红外谱图上得到所有分子构造信息，假如需要确定分子构造信息，就要借助其他的分析测试手段，如核磁、质谱、紫外光谱等。尽管如此，红外谱图仍是提供官能团信息最以便快捷的措施。

1.2.4定量分析

定量分析根据是比尔定律：ecl=logI?/I或A=ecl。假如有原则样品，并且原则样品的吸取峰与其他成分的吸取峰重叠少时，可以采用原则曲线法以及解联立方程的措施进行单组分、多组分定量。对于两组分体系，可采用比例法。

不过由于具有谱图复杂，相邻峰重叠多，峰形窄、洗手池厚度不易确定等缺陷，红外光谱法一般不用作定量分析。

2.仪器构成

红外光谱仪是由光源、样品室、单色器以及检测器等部分构成。本试验使用的仪器是尼高力6700型红外光谱仪，见图1。

图1.红外光谱仪

2.1光源

一般分光光度计中的氘灯、钨灯等光源能量较大，要观测分子的振动能级跃迁，测定红外吸取光谱，需要能量较小的光源。黑体辐射是最靠近理想光源的持续辐射。满足此规定的红外光源是稳定的固体在加热时产生的辐射。常见的有光源有：能能斯特灯、碳化硅棒、白纸线圈。

2.2检测器

红外检测器有热检测器、热电检测器和光电导检测器三种。前两种用于色散型仪器中，后两种在傅立叶变换红外光谱仪中多见。

2.3傅立叶变换红外光谱仪

如图2所示，光源发出的光被分束器分为两