二維紅外光譜在PP中的研究

1、二維紅外光譜在聚丙烯中的研究孫旭張超周楚雄參考文獻：1、Zhang Jun.Analysis and characterization of consumer products by FTIR, Raman, chemometrics, and two dimensional ATR-FTIR correlation spectroscopyD.Rutgers The State University of New Jersey - New Brunswick .2009,1-32、韓衛(wèi)榮，王欣等.聚丙烯CH 彎曲振動二維紅外光譜研究J.包裝工程,2015(21):7-11;3、常明，武玉潔等

2、.二維紅外光譜法分析聚丙烯伸縮振動J.理化檢驗-化學分冊，2016,52（3）：308-312；4、肖霄，于宏偉等.等規(guī)聚丙烯結晶譜帶二維紅外光譜學研究J.光散射學報，2015,27（2）：195-200；5、鄭俊榮.二維紅外光譜J.物理,2010,39(3):162-183Introduction to 2D Correlation Spectroscopy：When a certain perturbation(such as temperature , pressure ,concentration ,stress ,electrical field ,etc)is applied to

3、 a sample ,various chemical constituents of the system are selectively excited or transformed .The perturbation-induced changes ,such as excitation and subsequent relaxation towards the equilibrium ,can be monitored with electromagnetic probes such as an IR beam or laser to generate so-called dynami

4、c spectra .The intensity changes ,band shifts ,and changes in the band shapes are typical spectral variations observed under external perturbation.二維紅外光譜的簡介二維紅外光譜定義：一個是Isao Noda在1989年提出的對一系列相關的一維紅外光譜圖(普通的紅外光譜圖)進行分析,并希望從分析中得到分子內或分子間化學鍵振動模式之間的相互關系的數學方法；另外一個定義是用直接的實驗手段來探測化學鍵振動模式之間的相互關系。原理：像一維紅外一樣,二維紅外也

5、是測量隨頻率而變的光的強度.一維紅外測量的是一維頻率上的光強I(),它對光源沒有時間分辨的要求,二維紅外測量的是在二維頻率上隨反應時間而變化的信號強度I (,m,Tw).這里要求時間分辨率要快于反應時間.另外,如上所述,二維紅外所提供的信息全部來自于振動的激發(fā).如果振動的激發(fā)衰減到零,信號也就消失了.這就決定了二維紅外所能測得的動態(tài)變化過程(如反應、能量傳遞)的時間域必須與振動的壽命相當. 二維紅外光譜反映動態(tài)特征，可顯著提高傳統(tǒng)一維紅外譜圖的分辨率。二維紅外光譜包括同步二維紅外光譜和異步二維紅外光譜。同步二維紅外光譜包括對角線峰和交叉峰，對角線峰通常的頻率為一維紅外譜峰位置相符，對角線峰總是

6、正峰，代表吸收峰對一定物理微擾（如熱、光、電、磁或力等物理因素）的敏感程度。 同步二維紅外光譜的交叉峰有正負之分，它反映動態(tài)紅外光譜響應的方向。當2個譜以相同方向變化（同時增加或減少），其交叉峰為正。若 2 個譜峰強度以相反方向變化，其交叉峰符號為負。異步二維紅外光譜的峰也有正負之分。它反映了所對應的2個偶極躍遷矩重定向的相對快慢。二維紅外光譜儀示意圖超快紅外光源實驗:通過變溫透射紅外光譜技術，在293393 K的溫度范圍內，以市場上常見的聚丙烯包裝袋為研究對象，分別測定其一維紅外光譜、二階導數紅外光譜、四階導數紅外光譜和二維紅外光譜，研究聚丙烯C-H的彎曲振動，伸縮振動以及全同聚丙烯C-H的

7、彎曲振動來說明溫度對聚丙烯食品包裝袋分子結構的影響。一維紅外光譜二階導數紅外光譜四階導數紅外光譜137514621375145514691475聚丙烯C-H的彎曲振動1475、1469cm-1為亞甲基彎曲振動1455cm-1為甲基不對稱彎曲振動聚丙烯同步二維紅外光譜（1，2）在（1475 cm-1，1464 cm-），（1475 cm-1，1455 cm-1），（1475cm-1，1375 cm-1），（1464 m-1，1455 cm-1），（1464 cm-1，1375 cm-1），（1455 cm-1，1375 cm-1）附近分別發(fā)現 6 個交叉峰，說明聚丙烯分子內的甲基和亞甲基官能團之

8、間存在較強的相互作用。聚丙烯同步二維紅外光譜聚丙烯異步二維紅外光譜同樣的，異步二維紅外光譜（1，2）在（1475 cm-1，1464 cm-），（1475 cm-1，1455 cm-1），（1475cm-1，1375 cm-1），（1464 m-1，1455 cm-1），（1464 cm-1，1375 cm-1），（1455 cm-1，1375 cm-1）附近分別發(fā)現 6 個交叉峰根據Noda原則：當（1，2）和（1，2）同號時，1頻率處紅外光譜峰吸收強度變化早于2頻率紅外光譜峰吸收強度變化；當（1，2）和（1，2）異號時，1頻率處紅外光譜峰吸收強度變化晚于2頻率紅外光譜峰吸收強度變化。因此，

9、隨著測定溫度的升高，聚丙烯C-H紅外光譜吸收強度變化快慢的順序為 CH2-2（1464 cm-1）CH2-1（1475 cm-1）as CH3（1455cm-1）s CH3（1375 cm-1）。聚丙烯C-H的伸縮振動一維紅外光譜二階導數紅外光譜四階導數紅外光譜由同步二維紅外光譜可知，在2855，2875，2890，2932，2975cm-1附近有5個對角線峰，進一步證明了上述二階導數紅外光譜和四階導數紅外光譜的正確性。其中，2975cm-1和2855cm-1處的對角線峰強度較大，而其余對角線峰強度則較小，說明PP的2975cm-1甲基C-H不對稱伸縮振動和2855cm-1亞甲基C-H對稱伸縮

10、振動對溫度變化更加敏感。異步二維紅外光譜仍呈正方形，但圖中無對角線峰，僅有交叉峰。同樣也可用Noda原則解釋此二維紅外光譜，但當（1，2）=0時，1，2處光譜峰變化次序不能以（1，2）符號簡單判斷。由上表可得，隨著測試溫度的升高，聚丙烯C-H紅外吸收光譜強度由快到慢的順序為：2875cm-1（亞甲基C-H對稱伸縮），2890cm-1（次甲基C-H伸縮振動），2932cm-1（亞甲基C-H不對稱伸縮），2975cm-1（甲基C-H不對稱伸縮），2855cm-1（亞甲基C-H對稱伸縮）全同聚丙烯的C-H彎曲振動998900841809由一維紅外光譜可得，在998cm-1，900cm-1，841cm-1，809cm-1頻率附近發(fā)現的四個紅外吸收峰歸屬于等規(guī)聚丙烯晶體譜帶。并