紅外光譜樣品的基本制樣技術(shù)

紅外光譜樣品的基本制樣技術(shù)1第一頁，共四十二頁，2022年，8月28日

一前言二常用中紅外區(qū)的透光材料三固體樣品的制樣技術(shù)

1鹵化物壓片法（KBr壓片法）

2漿糊法

3溶液鑄膜法

4熱壓膜法

5熱裂解法

6溶液法 四液體及水溶液樣品的制樣技術(shù)

1沸點(diǎn)不同液體的制樣技術(shù)

2水溶液樣品的制樣技術(shù) 五氣體樣品的制樣技術(shù) 六原位紅外技術(shù)在催化劑及高聚物研究中的應(yīng)用 七結(jié)束語2第二頁，共四十二頁，2022年，8月28日一、前言

化合物的紅外光譜圖的特征吸收譜帶的頻率強(qiáng)度和形狀與被測定樣品的狀態(tài)和樣品的制備方法密切相關(guān)。也就是說，要想得到一張高質(zhì)量的紅外光譜圖必須根據(jù)樣品的狀態(tài)性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)闹茦臃椒?，否則就會得不到預(yù)期的效果。比如對固體樣品會由于粉碎不夠，粒度過大而引起較強(qiáng)的散射，使譜圖基線發(fā)生漂移，使吸收譜帶發(fā)生畸變（圖1）3第三頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖1.1固體樣品制樣方法對光譜圖質(zhì)量的影響4第四頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖1.2固體樣品制樣方法對光譜圖質(zhì)量的影響5第五頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖1.3固體樣品制樣方法對光譜圖質(zhì)量的影響6第六頁，共四十二頁，2022年，8月28日對氣體樣品則會由于樣品在吸收池中的壓力大小而引起吸收譜帶強(qiáng)度變化，也體樣品會因?yàn)檫x擇液膜厚度不當(dāng)和液膜中存在氣泡而影響光譜圖質(zhì)量。（圖2）圖2.1液體樣品制樣方法對光譜圖質(zhì)量的影響7第七頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖2.2液體樣品制樣方法對光譜圖質(zhì)量的影響8第八頁，共四十二頁，2022年，8月28日又如聚合物的薄膜材料如果非常光滑平整，則會由于膜兩表面的反射產(chǎn)生干涉條紋（圖3）。如果這些干涉條紋與樣品的吸收譜帶疊加而造成譜帶強(qiáng)度失真，從而會影響作出正確判斷，如果進(jìn)行定量分析則會造成定量分析的誤差。總之，在對樣品進(jìn)行紅外光譜分析時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)闹茦臃椒?，是紅外光譜研究取得正確信息的關(guān)鍵。9第九頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖3.1聚合物樣品制樣方法對光譜圖質(zhì)量的影響10第十頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖3.2聚合物樣品制樣方法對光譜圖質(zhì)量的影響11第十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日二、常用紅外光的透光材料

紅外區(qū)波長范圍較寬，0.8-1000μ（12500-10cm-1），因目前還沒有在整個(gè)紅外區(qū)都透明的透光材料，因此市售紅外光譜儀一般分為三種類型其透光范圍如下：

近紅外

0.8-2.5μ（12500-4000cm-1）

中紅外

2.5-25μ（4000-400cm-1）

遠(yuǎn)紅外

25-1000μ（400-10cm-1）12第十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日表1常用中紅外區(qū)的透光材料13第十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日三固體樣品的制備技術(shù)常見固體樣品包括高聚物，部分有機(jī)化合物，無機(jī)化合物，礦物……。要想得到高質(zhì)量的紅外光譜圖，應(yīng)根據(jù)樣品的性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行樣品制備。14第十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日表2固體樣品制樣技術(shù)一覽圖15第十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日1、鹵化物壓片法（KBr壓片法）i）壓片裝置（圖4）16第十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日ii）樣品的制備首先把分析純（最好是單晶碎片〕KBr在瑪瑙研缽中充分研細(xì)至顆粒粒徑達(dá)2μm以下（通常過200目篩）放在干燥器中備用。然后按比例取一定量（如果是定量分析則應(yīng)準(zhǔn)確稱量）樣品（一般2－5mg)和研磨過篩的KBr粉(100-120mg)放在瑪瑙研缽中充分研磨混合均勻，直到混合物中無明顯樣品顆粒存在為止。以上操作應(yīng)在紅外干燥箱中進(jìn)行以防KBr吸水。17第十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日iii）成型方法（見圖4）先裝好底座、模膛和模芯將磨好的粉用不銹鋼小鏟小心轉(zhuǎn)移到模膛內(nèi)底面上，刮平，中心稍高為好。小心放入柱塞。將樣品壓平，并輕輕轉(zhuǎn)動幾下，使粉末分布均勻?qū)⒅⌒奶咨厦芊馊皦涵h(huán)，放在液壓機(jī)上固定。連結(jié)好真空管，打開真空泵，抽真空5min左右，以除去模膛內(nèi)及樣品中的水汽及空氣，搖動手柄逐漸加壓倒7500kg/cm2，約1~2min寫下真空管緩慢泄壓。取出壓模拿去底座，將壓膜顛倒過來，在柱塞外圈墊上支撐套環(huán)，將樣品擠出。用不銹鋼鑷子小心取出，放在樣品架上，記錄其光譜。iv）應(yīng)用范圍：固體有機(jī)化合物，粉末高聚物，無機(jī)化合物，礦石粉等。18第十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日V)注意事項(xiàng)：

KBr粉末過200面目篩并烘干存放在干燥器中。樣品與KBr粉混合均勻（操作應(yīng)在紅外干操箱內(nèi)進(jìn)行）。用完模具應(yīng)用綢布擦拭干凈并置于干燥器中保存以防生銹。19第十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日2．漿糊法1)工具 瑪瑙研缽及不銹鋼小鏟2)介質(zhì) 石蠟油、氟碳油或六氯丁二烯3)制樣方法

把已充分研磨好的粉末樣品放在瑪瑙研缽中，用滴管滴加適量（1-2滴即可）石蠟油或氟碳油混合后研勻。用不銹鋼小鏟取出研磨均勻的樣品涂在窗片上放上另一窗片壓緊。掌握適當(dāng)?shù)暮穸燃纯蛇M(jìn)行測定。4)應(yīng)用范圍

因?yàn)槭炗褪情L鏈烷烴，具有較大粘度和較高折射率．可成功的克服因樣品顆粒的散射給紅外光譜測定帶來的困難?？捎迷贙Br法因吸水引起光譜圖發(fā)生歧變的樣品的分析。5)注意事項(xiàng)

該方法中所用的介質(zhì)均為有機(jī)物，在不同的范圍均會產(chǎn)生吸收，不同的介質(zhì)吸收位置如下：20第二十頁，共四十二頁，2022年，8月28日介質(zhì)名稱：吸收鋒位置及歸屬：石蠟油（長鏈烷烴）3000~2850cm-1（C-H）

1468cm-1、1397cm-1(CH2、CH3的C-H)720cm-1（-CH2-）n中n﹥4的骨架振動氟碳油（全氟烴）1400~500cm-1均存在強(qiáng)度不同的C-F吸收六氯丁二烯（氯烯烴）1500~1610cm-11150~1200cm-1存在C=C及C-Cl吸收

600~1000cm-1

以上三種介質(zhì)的紅外光譜是互補(bǔ)的，選用其中的兩種才可獲得完整的樣品紅外光譜圖。鑒于以上情況，在進(jìn)行樣品的譜圖解析時(shí)應(yīng)扣除介質(zhì)本身光譜圖的影響。21第二十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日白油22第二十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日六氯丁二烯23第二十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日氯化煤油24第二十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日3溶液鑄膜法1)樣品制備方法:把樣品溶于適當(dāng)?shù)膿]發(fā)性溶劑中，制得濃度約為10~20%的溶液，將溶液傾注在表面皿或玻璃板上（或直接滴在KBr玻璃窗片上），然后讓溶劑揮發(fā)后即制得樣品薄膜。2)應(yīng)用范圍主要用于能成膜又能有適當(dāng)溶劑的高聚物樣品分析。3)注意事項(xiàng)要得到均勻和純凈的薄膜是不容易的，其關(guān)鍵在于溶劑的選擇和配置的樣品濃度。選擇溶劑的原則：避免使用沸點(diǎn)高、極性強(qiáng)的溶劑，應(yīng)選擇較低沸點(diǎn)、能在低溫下可從薄膜中揮發(fā)、清除的溶劑。但也不能選用過低沸點(diǎn)的溶劑，否則會因?yàn)槿軇]發(fā)速度過快而使制得的薄膜厚度不均勻。盡量不用對人體有害的溶劑，否則對操作者的健康和環(huán)境都不利。選擇的溶劑不能與樣品產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或其他相互作用，否則會引起聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。25第二十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日4熱壓成膜法1)熱壓裝置

該裝置由液壓膜機(jī)、加熱模具及溫控裝置組成。2)制樣方法

在模具芯中放一片鋁箔，將樣品放在鋁箔上，再在樣品上面放一片鋁箔，把上模塊放上后將模具放在壓片機(jī)上，升溫到選定的溫度，保持1min左右，即可緩慢加壓，壓力一般控制在1000~3000kg/cm2。加熱控制的溫度及加壓時(shí)間，應(yīng)以不會發(fā)生熱分解和其他化學(xué)變化為依據(jù)。加壓時(shí)間約為1min。然后從液壓機(jī)上取下模具（注意戴上保溫手套以免燙傷）。冷至室溫后，脫模取出樣品片。如果薄膜太厚，應(yīng)減少樣品量，如果薄膜的顏色與原樣品相比變黃或有氣泡，則應(yīng)適當(dāng)降低加壓溫度。如果薄膜不均勻，則說明加熱溫度太低、時(shí)間太短或壓力太小，應(yīng)重新選擇制膜條件重新壓制。26第二十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日3)應(yīng)用范圍

適用于軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)附近不氧化、不降解的熱塑性高聚物材料或塑性無機(jī)物。4)注意事項(xiàng)

根據(jù)所分析樣品的性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)臒釅簻囟群图訅簳r(shí)間，以保證得到既符合紅外透光性又不破壞樣品結(jié)構(gòu)性能的熱壓薄膜。

另在較高溫度下進(jìn)行操作時(shí)，一定要注意保護(hù)，以免燙傷。27第二十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日5熱裂解法i）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)室最簡單的熱裂解方法簡單易行，見圖5圖5熱裂解裝置28第二十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日29第二十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日30第三十頁，共四十二頁，2022年，8月28日六溶液法31第三十一頁，共四十二頁，2022年，8月28日四溶液及水溶液制品的制樣技術(shù)用于液體樣品的取樣工具為不同結(jié)構(gòu)和光程的液體池如圖6所示：32第三十二頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖6不同結(jié)構(gòu)和光程的液體池33第三十三頁，共四十二頁，2022年，8月28日1、沸點(diǎn)不同液體樣品的制樣技術(shù)34第三十四頁，共四十二頁，2022年，8月28日35第三十五頁，共四十二頁，2022年，8月28日五氣體樣品的制備技術(shù)36第三十六頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖7-1氣體池（標(biāo)準(zhǔn)可拆卸氣體單元）37第三十七頁，共四十二頁，2022年，8月28日圖7-2氣體池（加熱氣體單元）38第三十八頁，共四十二頁，2022年，8月28日

如果被分析的氣體組份濃度較小，則需要選用長光程氣體池，光程規(guī)裕有l(wèi)0m、20m直到50m。長光程氣休池是利用反射鏡使紅外光在氣體池中多次反射而得到、這種池子主要用于大氣污染研究。欲測定蒸汽樣品光譜則可選用可加熱氣體池。這種池子通常用于研究分解反應(yīng)和解吸反應(yīng)．測定固體或高沸點(diǎn)液體中的殘余溶劑等。39第三十九頁，共四十二頁，2022年，8月28日表二不同光程氣體池的應(yīng)用范圍40第四十頁