無(wú)機(jī)鹽晶體及水溶液的拉曼光譜檢測(cè)

無(wú)機(jī)鹽晶體及水溶液的拉曼光譜檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：化學(xué)館332,2013-4-15,楊磊（1153640）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解拉曼光譜的基本原理，掌握顯微共焦激光拉曼光譜儀的使用方法。2、 測(cè)量一些常規(guī)物質(zhì)和復(fù)雜樣品的拉曼光譜，并能了解簡(jiǎn)單的分析光譜圖。二、 實(shí)驗(yàn)原理拉曼光譜（Ramanspectra），是一種散射光譜。對(duì)與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。所需要的光能量較低，需要測(cè)定的光的強(qiáng)度小。當(dāng)用波長(zhǎng)比試樣粒徑小得多的頻率為U的單色光照射氣體、液體或透明試樣時(shí)，大部分的光會(huì)按原來(lái)的方向透射，而一小部分則按不同的角度散射開來(lái)，產(chǎn)生散射光。在透明介質(zhì)的散射光譜中，頻率與入射光頻率U相同的成分稱為瑞利散射；頻率對(duì)稱分布在U兩側(cè)的譜線或譜帶U±U即為拉曼光譜，其中頻率較小的成分U-U又稱為斯托克斯線，頻率較大的成分U+U又稱為反斯托克斯線。Au通常稱為拉曼頻移，多用散射光波長(zhǎng)的倒數(shù)表示，計(jì)算公式為式中，入和入分別為散射光和入射光的波長(zhǎng)?！鱑的單位為cm-1。瑞利散射線0的強(qiáng)度只有入射光強(qiáng)度的10-3，拉曼光譜強(qiáng)度大約只有瑞利線的10-3。拉曼由于提供快速、簡(jiǎn)單、可重復(fù)、且更重要的是無(wú)損傷的定性定量分析；此外由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光譜是研究水溶液中的生物樣品和化學(xué)化合物的理想工具；常規(guī)拉曼光譜只需要少量的樣品就可以得到，所以拉曼發(fā)展迅速。實(shí)驗(yàn)儀器和試劑顯微共焦激光拉曼光譜儀RenishawinVia（英國(guó)雷尼紹公司）粉碎機(jī)、載玻片、蓋玻片、膠頭滴管測(cè)試樣品常規(guī)物質(zhì)：CCl4，CHf"、硫酸鈉、VC等自備樣品：不同材料的小掛件

圖1顯微共焦激光拉曼光譜儀結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)步驟打開主機(jī)和計(jì)算機(jī)電源，同時(shí)打開激光器后面的總電源開關(guān)，將儀器預(yù)熱20分鐘左右。（注意鑰匙的狀態(tài)）自檢.靜態(tài)取譜（Static），中心520RamanShiftcn-1Advanced->Pinhole設(shè)為in。使用硅片，用50倍物鏡，1秒曝光時(shí)間，100%激光功率取譜。使用曲線擬合（Curvefit）命令檢查峰位，檢驗(yàn)儀器狀態(tài)。樣品拉曼光譜的測(cè)定將樣品放置在載玻片上，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡的載物臺(tái)上，調(diào)節(jié)顯微鏡載物臺(tái)的高度使得顯微鏡能夠清晰地觀察到樣品表面（上2,下1）。選擇Measurement->New->Spectralacquisition進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置，再將白光照明光路切換到激光照明光路（上1，下2），即選擇激光照射，選擇Measurement->Run運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，等待實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，直到窗口中出現(xiàn)紅色的光譜曲線，采集光譜結(jié)束，保存掃描結(jié)果。分別測(cè)定CCl、CaCO、VC、HSO、CHCl、自備物品的拉曼光譜圖。4 3 2 4 2 2數(shù)據(jù)處理用儀器自帶軟件WiRE2.0或Excel繪制拉曼光譜?？v坐標(biāo)是散射強(qiáng)度，可用任何單位表示，橫坐標(biāo)是拉曼位移，通常用相對(duì)于瑞利線的位移表示其數(shù)值，單位為波數(shù)cm-i。標(biāo)定所用的單晶硅的Stokes線的拉曼光譜圖：_ 519J8582000- IPeakNo. |Centre ire. .M?olutela..|LwUgg.方盛UgeCaCO的拉曼光譜CaCO3拉曼波數(shù)/cm-1漢白玉的拉曼光譜漢白玉拉窒波數(shù)CCl4的拉曼光譜CC14拉曼1CC14拉曼1波Ut/cm-l玻璃的拉曼光譜玻璃的拉曼光譜玻璃拉曼1000000000oooOoooO8642玻璃拉曼1000000000oooOoooO8642O

00OOO20OO300O46.6.玉石1拉曼光譜00007.7.玉石2拉曼光譜玉石2波數(shù)玉石2波數(shù)8.玉石2改版拉曼光譜玉石39.玉石3拉曼光譜玉石4波數(shù)六.數(shù)據(jù)分析和體會(huì)對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作：注意開機(jī)的順序和鑰匙的狀態(tài)，在觀測(cè)和調(diào)節(jié)顯微鏡時(shí)，注意調(diào)節(jié)的速度、快慢和位置，保證光斑的積聚，同時(shí)先用白光調(diào)節(jié)再用激光微調(diào)；對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和光譜圖的分析:波數(shù)大的位置拉曼強(qiáng)度一直增大，可能是熒光增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)最開始需要用硅片調(diào)零；李果提出可能存在玻璃的誤差和干擾，于是測(cè)定了玻璃的光譜圖，基本上沒(méi)有特別尖銳的峰，不會(huì)造成干擾；測(cè)定基準(zhǔn)CaCO和漢3

白玉，發(fā)現(xiàn)兩者峰的數(shù)目和所對(duì)應(yīng)的波數(shù)基本相似，漢白玉的主要成分確實(shí)是CaCO3；對(duì)于CC14和玉石的測(cè)定，網(wǎng)上查得標(biāo)準(zhǔn)圖并比較，可以看到實(shí)驗(yàn)測(cè)定的幾個(gè)峰基本在0-600之間，拉曼強(qiáng)度也在10000以下，與標(biāo)準(zhǔn)樣近似；而玉石1與標(biāo)準(zhǔn)的圖樣的波數(shù)和拉曼強(qiáng)度近似（300、700和1000處有三個(gè)高峰在6000-8000）；玉石2則一開始測(cè)定時(shí)基本沒(méi)有高峰，可能是熒光干擾使得縱坐標(biāo)范圍拉大，峰不明顯，拉大后玉石3出現(xiàn)三個(gè)峰，各峰的波數(shù)和拉曼強(qiáng)度也基本在理論上范圍，但峰的強(qiáng)度不夠；玉石4的峰不明顯，拉大后雖然有幾個(gè)峰，但峰高很?。ㄐ∮?000，且排除熒光的干擾，應(yīng)該更小），只能遺憾的告訴范老師該樣品不是真的玉石。CC"的標(biāo)準(zhǔn)拉曼光譜圖：I■■, I,,■IJDDO Bi]DD 2000II■■, I,,■IJDDO Bi]DD 2000I1E00UR'i'ENUnBEfil-iiIEIRRCHLIJRIJI1ETHHNERM-01-00017:4830A.IOOMuLIQUIDIOn1.比較紅外光譜與拉曼光譜的異同。 "波數(shù)/cm-IOn1.比較紅外光譜與拉曼光譜的異同。 "波數(shù)/cm-11000 1200A一標(biāo)準(zhǔn)品；R一真鞘翠［C一假翡艇圖1真假翡翠的拉曼光譜圖同：紅外光譜和拉曼都是利用分子的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，所需要的能量（即光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)）較小，都會(huì)受到熒光的干擾。異：紅外需要極性不同的原子的極性振動(dòng)，而拉曼一般是相同的原子的非極性振動(dòng)（兩者機(jī)理不同）；紅外是吸收光譜，拉曼是散射光譜；紅外敏感容易測(cè)量，拉曼測(cè)量強(qiáng)度弱；紅外光譜使用的是紅外光，尤其是中紅外，而拉曼可選擇的波長(zhǎng)很多，從可見光到NIR，都可以使用；拉曼可以測(cè)定水溶液、玻璃器皿的物質(zhì)，而水和玻璃對(duì)紅外測(cè)定干擾大；兩者存在一定的互補(bǔ)性。一般的拉曼散射有斯托克斯線和反斯托克斯線兩種，為什么實(shí)驗(yàn)中記錄的拉曼光譜常取斯托克斯線？答：通常斯托克斯線與反斯托克斯線是完全對(duì)稱地分布在瑞利線的兩側(cè)，但斯托克斯線強(qiáng)度比反斯托克斯線大的多，實(shí)驗(yàn)中記錄的拉曼光譜常取斯托克斯線。試分析常規(guī)物質(zhì)（CCl、CHCl）的特征拉曼光譜。4 2 2答：CH2C12沒(méi)做，對(duì)CC"基本上是波數(shù)在0-1000之間有四個(gè)峰，三個(gè)比較尖銳，一個(gè)凹形寬峰。三個(gè)尖銳的峰應(yīng)該是瑞利散射（中間那個(gè)）、斯托克斯線（右邊那個(gè)）和反斯托克斯線（左邊那個(gè)）。拉曼光譜的發(fā)展及應(yīng)用。發(fā)展：1928年C.V.拉曼實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉曼散射，同年稍后在蘇聯(lián)和法國(guó)也被觀察到。由于拉曼所產(chǎn)生的信號(hào)弱，受干擾強(qiáng)，所以發(fā)展不如紅外等，但激光和出現(xiàn)使得其重獲新生。而現(xiàn)今，新出現(xiàn)的激光技術(shù)、納米科技、表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)、高溫拉曼光譜技術(shù)、共振拉曼光譜技術(shù)、共焦顯微拉曼光譜技術(shù)、傅立葉變換拉曼光譜技術(shù)、拉曼光譜與光導(dǎo)纖維技術(shù)的聯(lián)用、固體光聲拉曼技術(shù)、拉曼光譜與其他儀器聯(lián)用技術(shù)以及拉曼分析技術(shù)的進(jìn)步：1、單道檢測(cè)的拉曼光譜分析技術(shù)2、以CCD為代表的多通道探測(cè)器用于拉曼光譜的檢測(cè)儀的分析技術(shù)3、采用傅立葉變換技術(shù)的FT-