儀器分析紅外光譜IR課件

(InfraredSpectrometry)2/6/20231《紅外光譜》紅外光譜的基本概念紅外光譜

紅外吸收光譜也是一種分子光譜當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時，分子吸收某些頻率的輻射，并由其振動運(yùn)動或轉(zhuǎn)動運(yùn)動引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生分子振動和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，從而形成的分子吸收光譜稱為紅外光譜。又稱為分子振動轉(zhuǎn)動光譜。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長的關(guān)系,就得到紅外光譜。2/6/20232《紅外光譜》紅外光譜的基本概念CH3－COO－CH=CH2醋酸乙烯酯2/6/20233《紅外光譜》

紫外、可見光譜常用于研究不飽和有機(jī)物，特別是具有共軛體系的有機(jī)化合物，而紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物（沒有偶極矩變化的振動在拉曼光譜中出現(xiàn)）。除了單原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外，凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個化合物，一定不會有相同的紅外光譜。紅外光譜的特點(diǎn)2/6/20235《紅外光譜》紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強(qiáng)度，反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán)；而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強(qiáng)，氣體、液體、固體樣品都可測定，并具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點(diǎn)。因此，紅外光譜法不僅能進(jìn)行定性和定量分析，而且是鑒定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)最有用的方法之一。紅外光譜的特點(diǎn)2/6/20236《紅外光譜》產(chǎn)生紅外吸收的條件

紅外光譜是由于分子振動能級（同時伴隨轉(zhuǎn)動能級）躍遷而產(chǎn)生的，物質(zhì)吸收紅外輻射應(yīng)滿足兩個條件：輻射光具有的能量與發(fā)生振動躍遷時所需的能量相等輻射與物質(zhì)之間有偶合作用。紅外躍遷是偶極矩誘導(dǎo)的，分子由于構(gòu)成它的各原子的電負(fù)性的不同而顯示不同的極性，通常用分子的偶極矩（）來描述分子極性的大小。只有發(fā)生偶極矩變化（△≠0）的振動才能引起可觀測的紅外吸收光譜，該分子稱之為紅外活性的,如CO2分子；△=0的分子振動不能產(chǎn)生紅外振動吸收，稱為非紅外活性的,如O2分子紅外光譜的基本概念2/6/20237《紅外光譜》紅外光譜的基本概念

彎曲振動（變形振動或變角振動，用符號δ表示）

基團(tuán)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長不變的振動。振動分為面內(nèi)變形振動和面外變形振動。2/6/20239《紅外光譜》紅外光譜的基本概念三種振動:不對稱伸縮振動、對稱伸縮振動和變形振動。皆有偶極矩的變化,是紅外活性的。水分子的振動：2/6/202310《紅外光譜》設(shè)分子由n個原子組成，振動形式應(yīng)有（3n-6）種,直線性分子為（3n-5）種。每個振動自由度相當(dāng)于紅外光譜圖上一個基頻吸收帶,實(shí)際上，絕大多數(shù)化合物在紅外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)遠(yuǎn)小于理論上計算的振動數(shù)，這是由如下原因引起的：（1）沒有偶極矩變化的振動，不產(chǎn)生紅外吸收；（2）相同頻率的振動吸收重疊，即簡并；（3）儀器不能區(qū)別那些頻率十分接近的振動，或吸收帶很弱，儀器檢測不出；（4）有些吸收帶落在儀器檢測范圍之外。紅外光譜的基本概念2/6/202311《紅外光譜》紅外光譜的三要素2.峰強(qiáng)紅外吸收峰的強(qiáng)度取決于分子振動時偶極矩的變化，振動時分子偶極矩的變化越小，譜帶強(qiáng)度也就越弱。一般說來，極性較強(qiáng)的基團(tuán)(如C=O,C-X)振動，吸收強(qiáng)度較大；極性較弱的基團(tuán)(如C=C,N-C等)振動，吸收強(qiáng)度較弱；紅外吸收強(qiáng)度分別用很強(qiáng)(vs),強(qiáng)(s),中(m),弱(w)表示.>100非常強(qiáng)峰vs20<<100強(qiáng)峰s10<<20中強(qiáng)峰m1<<10弱峰w2/6/202313《紅外光譜》不同基團(tuán)的某一種振動形式可能會在同一頻率范圍內(nèi)都有紅外吸收，如-OH、-NH的伸縮振動峰都在34003200cm-1,但二者峰形狀有顯著不同。此時峰形的不同有助于官能團(tuán)的鑒別。3.峰形紅外光譜的三要素2/6/202314《紅外光譜》《紅外光譜》15紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)基團(tuán)的特征吸收峰:

物質(zhì)的紅外光譜是其分子結(jié)構(gòu)的反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團(tuán)的振動形式相對應(yīng)。實(shí)驗表明，組成分子的各種基團(tuán)，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和CC等，都有自己的特定的紅外吸收區(qū)域，分子的其它部分對其吸收位置影響較小。通常把這種能代表某基團(tuán)存在并有較高強(qiáng)度吸收的譜帶稱為特征吸收峰。其所在的位置稱為基團(tuán)頻率.基團(tuán)頻率可用于鑒定官能團(tuán)2/6/202315《紅外光譜》基團(tuán)頻率區(qū):分為三個區(qū)域：1.4000~2500cm-1X-H伸縮振動區(qū)，X可以是O、H、C或S等原子。

O-H基的伸縮振動出現(xiàn)在3650~3200cm-1范圍內(nèi)，它可作為判斷有無醇類、酚類和有機(jī)酸類的重要依據(jù)。胺和酰胺的N-H伸縮振動也出現(xiàn)在3500~3100cm-1,因此，可能會對O-H伸縮振動有干擾。紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)2/6/202317《紅外光譜》《紅外光譜》18紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)C-H的伸縮振動可分為飽和和不飽和的兩種。飽和的C-H伸縮振動出現(xiàn)在約3000~2800cm-1,取代基對它們影響很小。如-CH3

基:2960cm-1和2876cm-1附近；-CH2基:2930cm-1和2850cm-1附近；R2CH基:2890cm-1附近，但強(qiáng)度很弱。不飽和的C-H伸縮振動出現(xiàn)在3000cm-1以上，以此來判別化合物中是否含有不飽和的C-H鍵。苯環(huán)的C-H鍵:3030cm-1附近，特征是強(qiáng)度比飽和的C-H鍵稍弱，但譜帶比較尖銳。不飽和的雙鍵=C-H的吸收出現(xiàn)在3010~3040cm-1范圍內(nèi)，末端=CH2的吸收出現(xiàn)在3085cm-1附近。叁鍵CH上的C-H伸縮振動出現(xiàn)在更高的區(qū)域（3300cm-1）附近。2/6/202318《紅外光譜》2.

2500~1900

為叁鍵和累積雙鍵區(qū)主要包括-CC,-CN等叁鍵的伸縮振動，以及-C=C=C,-C=C=O等累積雙鍵的不對稱性伸縮振動。對于炔烴類化合物，可以分成R-CCH和R-CC-R兩種類型，R-CCH的伸縮振動出現(xiàn)在2100~2140cm-1附近,R-CC-R出現(xiàn)在2190~2260cm-1附近;如果是R-CC-R，因為分子是對稱，則為非紅外活性。-CN基的伸縮振動在非共軛的情況下出現(xiàn)在2240~2260cm-1附近。當(dāng)與不飽和鍵或芳香核共軛時，該峰位移到2220~2230cm-1附近.紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)2/6/202319《紅外光譜》指紋區(qū)

1500~900cm-1區(qū)域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等單鍵的伸縮振動和C=S、S=O、P=O等雙鍵的伸縮振動吸收.其中1375cm-1的譜帶為甲基的C-H對稱彎曲振動，對識別甲基十分有用，C-O的伸縮振動在1300~1000cm-1

，是該區(qū)域最強(qiáng)的峰，也較易識別。

900~650cm-1區(qū)域的某些吸收峰可用來確認(rèn)化合物的順反構(gòu)型。例如，對RC=CHR’結(jié)構(gòu)的烯烴，其順、反構(gòu)型分別在690和970cm-1出現(xiàn)吸收峰紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)2/6/202321《紅外光譜》影響基團(tuán)頻率的因素基團(tuán)頻率主要是由基團(tuán)中原子的質(zhì)量和原子間的化學(xué)鍵力常數(shù)決定。然而，分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境的改變對它都有影響，因而同樣的基團(tuán)在不同的分子和不同的外界環(huán)境中，基團(tuán)頻率可能會有一個較大的范圍。因此了解影響基團(tuán)頻率的因素，對解析紅外光譜和推斷分子結(jié)構(gòu)都十分有用。影響基團(tuán)頻率位移的因素大致可分為內(nèi)部因素和外部因素紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)2/6/202322《紅外光譜》內(nèi)部因素：1.電子效應(yīng)包括誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)和中介效應(yīng)，它們都是由于化學(xué)鍵的電子分布不均勻引起的。紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)2/6/202323《紅外光譜》（2）共軛效應(yīng)

共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化，結(jié)果使原來的雙鍵略有伸長（即電子云密度降低），力常數(shù)減小，使其吸收頻率往往向低波數(shù)方向移動。例如酮的C=O，因與苯環(huán)共軛而使C=O的力常數(shù)減小，振動頻率降低。紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)1715cm-11680cm-11665cm-1

2/6/202325《紅外光譜》紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)（3）中介效應(yīng)當(dāng)含有孤對電子的原子（O、S、N等）與具有多重鍵的原子相連時，也可起類似的共軛作用，稱為中介效應(yīng)。由于含有孤對電子的原子的共軛作用，使C=O上的電子云更移向氧原子，C=O雙鍵的電子云密度平均化，造成C=O鍵的力常數(shù)下降，使吸收頻率向低波數(shù)位移。

1650cm-1

1635cm-1

1715cm-1

2/6/202326《紅外光譜》紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)在溶液中測定光譜時，由于溶劑的種類、溶劑的濃度和測定時的溫度不同，同一種物質(zhì)所測得的光譜也不同。通常在極性溶劑中，溶質(zhì)分子的極性基團(tuán)的伸縮振動頻率隨溶劑極性的增加而向低波數(shù)方向移動，并且強(qiáng)度增大。因此，在紅外光譜測定中，應(yīng)盡量采用非極性的溶劑。2/6/202329《紅外光譜》紅外光譜儀紅外光譜儀可分為色散型和傅立葉變換型兩種.色散型與紫外光譜儀類似,由于其掃描時間長,分辨率低,其應(yīng)用受到限制.傅立葉變換型主要由光源(硅碳棒、高壓汞燈)、Michelson干涉儀、檢測器、計算機(jī)和記錄儀組成。核心部分為Michelson干涉儀，它將光源來的信號以干涉圖的形式送往計算機(jī)進(jìn)行Fourier變換的數(shù)學(xué)處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。它與色散型紅外光度計的主要區(qū)別在于干涉儀和電子計算機(jī)兩部分。2/6/202330《紅外光譜》紅外光譜儀Fourier變換紅外光譜儀的特點(diǎn)：（1）掃描速度極快

Fourier變換儀器是在整掃描時間內(nèi)同時測定所有頻率的信息，一般只要1s左右即可。（2）具有很高的分辨率通常Fourier變換紅外光譜儀分辨率達(dá)0.1-0.005cm-1（3）靈敏度高可檢測10-8g數(shù)量級的樣品。除此之外，還有光譜范圍寬(4000-10cm-1)；測量精度高，重復(fù)性可達(dá)0.1%；特別適合于與氣相色譜聯(lián)機(jī)或研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理等2/6/202331《紅外光譜》Fourier變換紅外光譜儀(FTIR儀)2/6/202332《紅外光譜》Fourier變換紅外光譜儀(FTIR儀)

Twomajorkindsofdetectorareusedinmid-infraredFT-IRspectrometers：熱電檢測器(TGS):TheTGStype,whichoperatesatroomtemperatureandhasawidefrequencyrange,isthemostpopulardetectorforFT-IRinstruments.光檢測器(MCT):TheMCTdetectorrespondsmorequicklyandismoresensitivethantheDTGSdetector,butitoperatesatliquid-nitrogentemperature,itisusedonlyforspecialapplications2/6/202333《紅外光譜》樣品制備技術(shù)1.對試樣的要求（1）試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜圖中大多數(shù)吸收峰的透射比處于15~70%范圍內(nèi)。濃度太小，厚度太薄，會使一些弱的吸收峰和光譜的細(xì)微部分不能顯示出來；過大過厚，又會使強(qiáng)的吸收峰超越標(biāo)尺刻度而無法確定它的真實(shí)位置。有時為了得到完整的光譜圖，需要用幾種不同濃度或厚度的試樣進(jìn)行測繪。（2）試樣中不應(yīng)含有游離水。水分的存在不僅會侵蝕吸收池的鹽窗(NaCl,KBr)(玻璃和石英不能透過紅外光)，而且水分本身在紅外區(qū)有吸收，將使測得的光譜圖變形。（3）試樣應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)。否則各組分光譜相互重疊，以致對譜圖無法進(jìn)行正確的解釋。2/6/202334《紅外光譜》下面不成功的制樣圖與一張合適的圖比較合適的樣圖樣品制備技術(shù)2/6/202335《紅外光譜》不合適的樣圖樣品制備技術(shù)2/6/202336《紅外光譜》樣品制備技術(shù)固體樣品制備a溴化鉀壓片。粉末樣品常采用壓片法，一般取試樣2~3mg樣品與200~300mg干燥的KBr粉末在瑪瑙研缽中混勻，充分研細(xì)至顆粒直徑小于2μm，取70~90mg放入壓片模具內(nèi)，在壓片機(jī)上用5~10×107Pa壓力壓成透明薄片，即可用于測定。b糊裝法。將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟調(diào)成糊狀，加在兩KBr鹽片中間進(jìn)行測定。液體石蠟自身的吸收帶簡單，但此法不能用來研究飽和烷烴的吸收情況。2.制樣方法2/6/202337《紅外光譜》c溶液法。對于不宜研成細(xì)末的固體樣品，如果能溶于溶劑，可制成溶液，按照液體樣品測試的方法進(jìn)行測試d薄膜法。一些高聚物樣品，一般難于研成細(xì)末，可制成薄膜直接進(jìn)行紅外光譜測定。樣品制備技術(shù)2/6/202338《紅外光譜》樣品制備技術(shù)液體樣品的制備

a.液膜法:

對沸點(diǎn)較高的液體，直接滴在兩塊鹽片之間，形成沒有氣泡的毛細(xì)厚度液膜，然后用夾具固定，放入儀器光路中進(jìn)行測試。

b.液體吸收池法:

對于低沸點(diǎn)液體樣品和定量分析，要用密封液體池。氣態(tài)樣品的制備:氣態(tài)試樣可在氣體吸收池內(nèi)進(jìn)行測定，它的兩端粘有紅外透光的的NaCl或KBr窗片。先將氣體池抽真空，再將試樣注入。2/6/202339《紅外光譜》拉曼光譜法簡介當(dāng)用一束頻率為ν0的光照射在分子上時，則有一部分光被散射出來，可以在與入射光垂直的方向?qū)λM(jìn)行測定。有一部分散射光的頻率和入射光相同。這是由于光子與分子作彈性碰撞，故無能量交換，只是方向改變而頻率不變。但也有一部分較弱的，和入射光頻率ν0相差νν的散射光ν＝ν0－νν

這是由于入射光子和分子之間作非彈性碰撞而有能量交換所引起。

2/6/202340《紅外光譜》拉曼光譜法簡介

νν的大小就是該散射物質(zhì)的紅外頻率，亦即hν0的光子與分子的振動躍遷能hν發(fā)生交換，對這種非彈性碰撞的散射光的研究方法稱為拉曼光譜法在反映分子的振動和轉(zhuǎn)動這一點(diǎn)上，拉曼光譜和紅外光譜時共同的，但在機(jī)理和實(shí)驗方法上卻有相當(dāng)大的差別，具體應(yīng)用時可相互補(bǔ)充。2/6/202341《紅外光譜》拉曼光譜法簡介紅外光譜:直接用紅外光檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量：用一束波長連續(xù)的紅外光透過樣品，檢測樣品對紅外光的吸收情況；拉曼光譜:用可見激光來檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量，它是一種間接的檢測方法：把紅外區(qū)的信息變到可見光區(qū)，并通過差頻（即拉曼位移）的方法來檢測。

2/6/202342《紅外光譜》拉曼光譜法簡介

ThepositionsofthecharacteristicgroupfrequencieswhicharethesameininfraredandRamanspectra.Thetwotypesofspectramainlydifferinthebandintensities.FT-infrared(A)andFT-Raman(B)spectraof2-methylbutane2/6/202343《紅外光譜》拉曼光譜法簡介FT-infrared(A)andFT-Raman(B)spectraofo-xylene2/6/202344《紅外光譜》拉曼光譜法簡介拉曼光譜法簡介Ramanspectroscopyoffersahighdegreeofversatility,andsamplingiseasybecausenospecialpreparationisrequired.Asitisascatteringtechnique,samplesaresimplyplacedinthelaserbeamandthebackscatteredradiationisanalyzed.UsinganFT-Ramanspectrometer,spectrawithexcellentreproducibility,bothinbandpositionandintensity,areobtained,sothatthistechniquehasgreatpotentialforquantitativeanalysis.2/6/202345《紅外光譜》拉曼光譜法簡介拉曼光譜法簡介Ramanandinfraredspectragiveimagesofmolecularvibrationswhichcomplementeachother;i.e.,thecombinedevaluationofbothspectrayieldsmoreinformationaboutmolecularstructurethanwhentheyareevaluatedseparately.2/6/202346《紅外光譜》Asanalternativetoinfraredspectroscopy,Ramanspectroscopycanbeeasiertouseinsomecases;forexample,whereaswaterandglassarestronginfraredabsorberstheyareweakRamanscatterers,sothatitiseasytoproduceagood-qualityRamanspectrumofanaqueoussampleinaglasscontainer.ApplicationsofRamanmicrospectroscopyincludetheanalysisofawidevarietyoforganicandinorganicmaterials,e.g.,semiconductors,polymers,singlefibers,molecularcrystals,andminerals拉曼光譜法簡介2/6/202347《紅外光譜》激光拉曼分光計總體結(jié)構(gòu)圖拉曼光譜法簡介2/6/202348《紅外光譜》德國BRUKER紅外光譜儀

拉曼光譜儀2/6/202349《紅外光譜》

漫反射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)DiffusereflectanceinfraredFouriertransformspectroscopyDRIFT

當(dāng)光照射到疏松的固體樣品表面，一部分光發(fā)生鏡面反射；另一部分光在樣品表面發(fā)生漫反射，或在樣品微粒間輾轉(zhuǎn)反射并衰減，或射入樣品內(nèi)部再折回散射，入射光經(jīng)過漫反射和散射后與樣品發(fā)生了能量交換，光強(qiáng)發(fā)生吸收衰減，記錄衰減信號，即得到漫反射紅外光譜。漫反射紅外光譜技術(shù)2/6/202350《紅外光譜》與透射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)相比，漫反射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要制樣、不改變樣品的形狀，不污染樣品，不要求樣品有足夠的透明度或表面光潔度，也不破壞樣品，不對樣品的外觀和性能造成損害，可以進(jìn)行無損測定。很適用于散射和吸附性強(qiáng)的樣品,目前在催化劑研究中得到了廣泛的應(yīng)用.漫反射輻射測量利用所謂積分球,是FTIR的一個附件漫反射紅外光譜技術(shù)2/6/202351《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用有機(jī)化合物的定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析1.標(biāo)準(zhǔn)譜圖的查閱

每個人都有自己的指紋特征,紅外光譜不愧為每個分子的指紋.因為幾乎還沒有發(fā)現(xiàn)兩個化合物具有相同的紅外光譜.只要在相同的實(shí)驗條件下,將未知化合物和已有標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖進(jìn)行比較就可鑒定未知化合物.如果只是為了核對一下是否是某種物質(zhì),那是再簡單不過的事,只要有名稱即可查出標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對照;但若是未知化合物,即沒有目標(biāo)而要找出是什么物質(zhì)則不太簡單.

2/6/202352《紅外光譜》測定未知物的結(jié)構(gòu)，是紅外光譜法定性分析的一個重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通過兩種方式利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行查對.紅外光譜法的應(yīng)用查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜吸收帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖；進(jìn)行光譜解析，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，然后在由化學(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照核實(shí)。2/6/202353《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用

譜圖解析一般先從基團(tuán)頻率區(qū)的最強(qiáng)譜帶開始，推測未知物可能含有的基團(tuán)，判斷不可能含有的基團(tuán)。再從指紋區(qū)的譜帶進(jìn)一步驗證，找出可能含有基團(tuán)的相關(guān)峰，用一組相關(guān)峰確認(rèn)一個基團(tuán)的存在。確認(rèn)幾個基團(tuán)之后，便可初步確定分子結(jié)構(gòu)，然后查對標(biāo)準(zhǔn)譜圖核實(shí)。幾種標(biāo)準(zhǔn)譜圖（1）Sadtler標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖（2）Aldrich紅外譜圖庫（3）SigmaFourier紅外光譜圖庫2/6/202354《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用

薩特勒(Sadtler)紅外譜圖包含221,600張紅外譜圖，涉及從純有機(jī)物到商業(yè)化合物各個系列，在未知物鑒定,化學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量控制,刑事偵探,環(huán)境保護(hù),食品,石油,塑料工業(yè),教學(xué)和礦物分析等各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

為了便于檢索，Sadtler紅外光譜數(shù)據(jù)庫分為幾個大類：聚合物和相關(guān)化合物，純有機(jī)化合物，工業(yè)化合物，刑偵科學(xué)領(lǐng)域，環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域以及無機(jī)物和有機(jī)金屬類。

2/6/202355《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用2.官能團(tuán)的鑒定借助于特征頻率進(jìn)行官能團(tuán)分析,即根據(jù)化合物的紅外光譜的特征基團(tuán)頻率(基團(tuán)頻率區(qū),指紋區(qū))來檢定物質(zhì)含有哪些基團(tuán)，從而確定有關(guān)化合物的類別。3.結(jié)構(gòu)判斷

由化合物的紅外光譜并結(jié)合其它實(shí)驗資料（如相對分子量、物理常數(shù)、紫外光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜等）來推斷有關(guān)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。2/6/202356《紅外光譜》定量分析

與紫外、可見分光光度法一樣，紅外光譜定量分析是根據(jù)物質(zhì)組分的吸收峰強(qiáng)度來進(jìn)行的，它的理論基礎(chǔ)是朗伯-比耳定律。但紅外光譜定量靈敏度較低，尚不適用于微量組份的測定。紅外光譜法的應(yīng)用2/6/202357《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用無機(jī)化合物

紅外光譜圖中的每一個吸收譜帶都對應(yīng)于某化合物的質(zhì)點(diǎn)或基團(tuán)振動的形式，而無機(jī)化合物紅外光譜主要是由陰離子（團(tuán)）的晶格振動引起的，它的吸收譜帶位置與陽離子關(guān)系較小，通常當(dāng)陽離子的原子序數(shù)增大時，陰離子團(tuán)的吸收位置將向低波數(shù)方向作微小的位移。因此，在鑒別無機(jī)化合物的紅外光譜圖時，主要著重于陰離子團(tuán)的振動頻率。2/6/202358《紅外光譜》官能團(tuán)類型吸收峰波數(shù)范圍cｍ-1吸收峰特征CO3-21450-1400強(qiáng)寬NO3-11390-1350強(qiáng)寬SO4-21200-1100強(qiáng)寬SiO3-31100-900寬強(qiáng)SiO21080極寬強(qiáng)MgO500極寬強(qiáng)ZnO500-400極寬強(qiáng)CuO500寬強(qiáng)無機(jī)離子的紅外光譜吸收帶紅外光譜法的應(yīng)用2/6/202359《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用紅外光譜應(yīng)用于催化研究的各個領(lǐng)域催化劑和反應(yīng)機(jī)理研究2/6/202360《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用樣品的制備將紅外光譜應(yīng)用于催化劑研究需要解決的第一個技術(shù)問題。在紅外光譜分析中常用的KBr錠片方法和石蠟糊方法對催化劑表面性質(zhì)研究有相當(dāng)大的局限性,尤其不能用于原位研究,需用自支撐片子。樣品厚度應(yīng)選擇在4000cm-1處透射率為10%－30%最好吸收池結(jié)構(gòu)和性能

紅外光譜用于催化劑表面研究時,除了樣品制備外,另個關(guān)鍵問題是需要一個結(jié)構(gòu)和性能適合于催化研究用的外吸收池,還沒有看到適合于催化劑表性質(zhì)研究的商品吸收池出售，往往根據(jù)需要,研究者自己計加工吸收池2/6/202361《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用在設(shè)計紅外吸收池時應(yīng)主要考慮以下幾點(diǎn)(1)能在吸收池內(nèi)進(jìn)行焙燒，流動氧化還原，抽高真空，吸附等處理(2)吸收池可以隨時移出或移入到紅外光譜儀的光路,而不受上述處理的影響(3)在吸附和反應(yīng)時,記錄的紅外光譜應(yīng)不受氣相組份影響(4)盡可能減少吸收池本底對樣品的干擾2/6/202362《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用材料波數(shù)使用范圍物理性質(zhì)NaCl5000~625溶于水,硬,但易拋光和切割,潮解慢KBr5000~400溶于水,較軟,但易拋光和切割,潮解慢,價格高,范圍寬CaF25000~1000難溶于水,耐酸堿,不潮解,忌用于銨鹽溶液吸收池窗口常用材料2/6/202363《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用高真空系統(tǒng)紅外池2/6/202364《紅外光譜》2/6/202365《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用CO吸附態(tài)的紅外光譜（CO-FTIR）

CO吸附態(tài)的紅外光譜測定作為負(fù)載金屬催化劑表征的一種工具，可以獲得關(guān)于負(fù)載金屬粒子的分散度和電子狀態(tài)的信息，信息的來源有吸收峰的位置、強(qiáng)度、形狀、數(shù)目以及各峰的相對大小。一般而言，CO在貴金屬表面存在線式和橋式兩種吸附態(tài)，它們所處的頻率范圍分別為2100-2000cm-1和1950-1800cm-1，而準(zhǔn)確的位置則取決于金屬粒子的類型和電子結(jié)構(gòu)。2/6/202366《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用當(dāng)LTL沸石中的K/Al比增加，即載體由酸性，中性至堿性變化時，CO線式和橋式吸附峰均移向低波數(shù)，這是由載體的酸堿性變化引起的Pd粒子的電子密度由低到高所致

2/6/202367《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用

峰的位置和強(qiáng)度：分散性峰的位置：電子狀態(tài)FTIRspectraofCOabsorbedonPt/Beta

2/6/202368《紅外光譜》利用Ｘ光衍射和紅外光譜相結(jié)合,可以確定分子篩的骨架結(jié)構(gòu)和骨架振動的關(guān)系。從結(jié)構(gòu)上看,分子篩的結(jié)構(gòu)可分為一級結(jié)構(gòu)單元(硅、鋁四面體)、二級結(jié)構(gòu)單元(環(huán),雙環(huán)和具有較高對稱性的多面體。因此分子篩的骨架振動可分為兩類:一類是硅、鋁四面體內(nèi)的鍵振動,稱為內(nèi)振動,它對骨架結(jié)構(gòu)變化不敏感;另一類是以四面體為整體的振動稱為外振動，它對于整體結(jié)構(gòu)，各個四面體的連接方式以及大的空穴窗口等因數(shù)都非常靈敏。紅外光譜法的應(yīng)用分子篩的骨架結(jié)構(gòu)及硅鋁比2/6/202369《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用2/6/202370《紅外光譜》紅外光譜法的應(yīng)用根據(jù)分子