化学镀铜天然高分子材料表面特征的近红外光谱分析
红外光谱技术在材料表面分析中的应用
红外光谱技术在材料表面分析中的应用近年来，随着科技的不断进步和发展，人们在材料表面分析领域不断探索，不断开发新的技术和方法。
其中，红外光谱技术是一种常用的分析技术，其应用广泛，特别是在材料表面分析领域中得到了广泛应用。
红外光谱技术是一种非常有用的分析方法，可以用于表面分析。
其基本原理是通过测量材料在红外辐射下吸收或反射的光谱来确定材料的成分和结构。
通过分析材料的红外吸收光谱，可以确定其分子结构、化学键的类型和结构等信息。
在材料表面分析中，红外光谱技术可以用于检测材料表面的化学成分和结构。
例如，红外光谱可以用来研究表面化学反应、膜的化学成分和结构、表面分子的结构等方面。
此外，红外光谱也可以用于检测材料表面的污染和污染物的化学成分。
红外光谱技术在材料表面分析中的应用非常广泛。
下面我们将详细介绍其在几个方面的应用。
一、表面活性剂的分析表面活性剂是一种广泛应用于工业和日常生活中的化学物质。
其广泛的应用领域包括洗涤剂、乳化剂、护肤品等。
表面活性剂的化学成分和表面结构与其性质密切相关。
因此，对表面活性剂的分析非常重要。
红外光谱技术可以用于分析表面活性剂的化学成分和表面结构。
表面活性剂在红外光谱下会出现许多明显的吸收峰，例如C-H伸缩振动、C=O伸缩振动等。
通过对这些吸收峰的分析，可以确定表面活性剂的分子结构、碳链长度、烷基分子末端的羟基、酸基或羧基等信息。
二、多层薄膜的分析多层薄膜是一种广泛应用于电子学、光学等领域的材料。
多层薄膜的工作原理和性能与其结构密切相关。
因此，对多层薄膜的分析是非常重要的。
红外光谱技术可以用于分析多层薄膜的化学成分和结构。
多层薄膜在红外光谱下会出现许多明显的吸收峰，例如Si-O-Si和Si-O-C的伸缩振动峰等。
通过对这些吸收峰的分析，可以确定多层薄膜的层数、化学成分、结构等信息。
三、纳米材料的分析纳米材料是一种特殊的材料，其尺寸在1-100纳米之间。
由于其尺寸非常小，其性质和表面结构与传统材料有很大的差异。
红外光谱分析技术及其在高分子材料研究中的应用
红外光谱分析技术及其在高分子材料研究中的应用红外光谱分析技术在高分子材料研究中具有广泛的应用。
高分子材料是指由大量类型相同或相似的基本单位（单体）通过共价键相互连接形成的材料，如塑料、橡胶、纤维等。
红外光谱分析可以用于高分子材料的结构表征、化学成分分析和性能评价。
首先，红外光谱分析可用于高分子材料的结构表征。
由于高分子材料通常由许多重复单元组成，因此红外光谱中的特征吸收峰可以提供关于材料的结构信息。
例如，聚合物的主链振动频率和键长可以通过红外光谱中的C-H、C-O和C=O等吸收峰位置和强度来确定。
通过比较不同高分子材料的红外光谱，可以判断高分子链的配位方式、取代基的种类与位置等结构差异。
其次，红外光谱分析可用于高分子材料的化学成分分析。
高分子材料通常包含多种化学成分，例如主链、支链、取代基等。
红外光谱可以通过比较吸收峰的位置和强度，定量分析高分子材料中各个组分的含量。
同时，红外光谱还可以检测材料中的杂质和附加成分，以及表征材料中的交联、缩聚和氢键等化学反应。
最后，红外光谱分析可用于高分子材料的性能评价。
高分子材料的性能往往与其结构和化学成分密切相关。
通过红外光谱可以研究材料的分子间相互作用和宏观物理性质，如熔点、热稳定性、机械强度和导电性等。
红外光谱还可以用于研究材料在不同环境条件下的吸湿性、耐紫外光性能、氧化降解和老化行为等。
红外光谱分析技术在高分子材料研究中的应用不仅能够为材料设计和制备提供理论指导，还可以为材料的性能评价和质量控制提供可靠的分析手段。
随着红外光谱分析技术的不断发展和改进，相信在高分子材料研究中的应用将会进一步扩展和深入。
近红外光谱分析技术原理
近红外光谱分析技术原理
近红外光谱分析技术是一种无损的分析方法，通过测量样品在近红外区域（780-2500 nm）的吸收和散射光谱来获取样品的信息。
这一区域的光波长范围对于化学成分、结构和物理状态的信息具有很高的灵敏度。
近红外光谱分析技术基于样品中的化学键或官能团在近红外区域的振动和转动引起的光吸收现象。
每个化学物质都有其独特的光谱特征，因此可以通过比对样品的光谱和已知物质的光谱数据库来确定样品的成分和含量。
近红外光谱分析技术具有以下几个优点：首先，非破坏性，不需要对样品进行任何物理或化学处理；其次，快速性，一般只需几秒钟或几分钟即可获得结果；再次，可靠性，结果准确性高，对于复杂的样品也有很好的适应性。
具体实施近红外光谱分析技术时，首先需要采集样品的光谱数据。
通常使用近红外光谱仪来进行测量，该仪器会发出一束近红外光束，经过样品后，光束中吸收的光将被检测器接收并转换成电信号。
然后，通过对比已知物质的光谱库，将样品的光谱与库中的光谱进行匹配和比对，以确定样品的成分和含量。
在近红外光谱分析技术中，还需要进行预处理和数据分析。
由于样品中存在吸收、散射、漫反射等干扰，需要对光谱数据进行预处理，如去除噪声、背景光等。
然后，使用统计学和化学计量学方法对处理后的数据进行分析和建模，以提取出样品中的信息和特征。
近红外光谱分析技术在农业、食品、制药、环境监测等领域有广泛的应用。
比如，在农业领域，可以用于农产品质量检测、土壤分析、农药残留检测等；在食品领域，可以用于食品成分分析、真伪鉴别等；在制药领域，可以用于药物质量控制、成分鉴别等。
红外光谱法在高分子材料分析中应用
很多交联的树脂或橡胶类高聚物也可以用高温加热裂 解的方法来进行研究。那些原来不溶不熔的高聚物在裂解 后变成液体、气体或变得可溶解了。
3、解析红外光谱图的三要素
在有机化合物中，解析谱图三要素即谱峰位置、形状和 强度，对高聚物的谱图解析也是同样适用的。谱峰位置 即谱带的特征振动频率，是对官能团进行定性分析的基 础，依照特征蜂的位置可确定聚合物的类型。谱带的形 式包括谱带是否有分裂，可用以研究分子内是否存在缔 合以及分子的对称性、旋转异构、互变异构等。谱带的 强度是与分子振动时偶极矩的变化率有关，但同时又与 分子的含量成正比，因此可作为定量分析的基础。依据 某些特征谱带强度随时间(或温度、压力)的变化规律可 研究动力学的过程。
<2>热压成膜
对于热塑性的样品，可以将样品加热到软化点以上或 者熔融，然后在一定的压力下压成适当厚度的薄膜。
为了防止热压过程中发生高聚物的热降解，尽量降低 温度和缩短加压时间，可以采取增大压力法。
<3>显微切片法
很多种塑料和橡胶也可用显微切片法制备薄膜来进行 红外测量。选择适合的切片温度，样品预处理很关键，样 品必须要有适当的机械阻力，既不能太软也不能太硬。体 积太小的不宜直接切片，可以使用包埋切片法。
有所变动。
LOREM IPSUM DOLOR LOREM
对聚合物来说，每个分子包括的原子数目是相当
大的，这似乎应产生相当数目的简正振动，从而使聚合
物光谱变得极为复杂，但是实际情况并非如此，某些聚
合物的红外光谱比其中体更为简单。
这是因为聚合物链是出许多重复单元构成的，各
个重复单元又具有大致相同的键力常数，因而其振动频
具体地有以下几个分区：
红外光谱技术在表面化学及材料科学中的应用研究
红外光谱技术在表面化学及材料科学中的应用研究红外光谱技术是一项重要的非破坏性分析技术，被广泛应用于化学和材料科学领域。
它可以用于分析各种不同类型的样品，包括化合物、聚合物、液体、固体和气体。
这种技术的基本原理是通过测量材料吸收红外辐射的频率和强度，来确定样品中的化学组成和分子结构。
在表面化学及材料科学的应用研究中，红外光谱技术是一种非常有用的工具。
本文将介绍红外光谱技术在表面化学及材料科学中的应用研究。
1. 表面化学表面化学是研究材料表面特性及其与周围环境的相互作用的领域。
红外光谱技术可以用于表征表面吸附剂、氧化物、膜和细胞等体系的相互作用。
下面介绍一些具体应用。
1.1 表面吸附剂的检测很多表面现象如吸附、润湿和粘附等都可以控制材料在某些应用中的特殊性能。
表面吸附剂是影响材料表面特性的一种重要因素。
红外光谱技术可以用于表征表面吸附剂的类型和行为，包括其在表面结构的定量测量。
例如，对于研究纳米颗粒表面吸附层结构的应用研究中，可以通过表面等离子共振光谱和红外光谱技术进行表面形貌和吸附层结构的分析和表征。
1.2 表面氧化物的检测表面氧化物在不同材料中有着不同的形成机制以及对材料性能的重要影响。
红外光谱技术可以使用ATR全反射技术来表征氧化物和其他表面杂质的存在和结构。
例如，在催化剂研究领域中，红外光谱技术可以用来研究催化剂表面化学和氧化性质，以及化学反应机理的分析。
2. 材料科学材料科学是一门交叉学科，涉及各种材料的设计、制备、表征和应用。
在材料科学领域，红外光谱技术广泛应用于聚合物、水凝胶、液晶材料等复杂材料的表征和分析。
下面介绍一些具体应用。
2.1 聚合物表面性质的研究聚合物是一种常见的材料类型。
它们用于制备各种复杂的材料，如纤维、塑料、胶粘剂等。
红外光谱技术可以用于表征聚合物表面性质的变化，包括表面化学反应和结构变化。
例如，在研究常用掺沙聚合物阳离子改性剂的过程中，可以通过红外光谱技术来确定聚合物溶液的聚合度和改性剂的结构。
高分子材料研究方法红外光谱
基频：从基态到第一振动激发态产生的吸收频率 倍频：从基态到第二振动激发态产生的吸收频率。 实际上分子振动是一种非简谐振动，对于双原子分子
高分子材料研究方法红外光谱
➢ 红外光谱与分子结构的关系
1、红外光谱的分区 （1）基团结构与振动频率的关系
高分子材料研究方法红外光谱
（2）基团频率的划分
第二章 红外光谱
Infrared Absorption Spectroscopy, IR
➢红外光谱法概述
19世纪初 :红外光的存在 1950年 ：红外分光光度计 1970年 ：傅立叶变换红外光谱仪（FTIR） 全反射红外(ATR) 红外光声光谱(PAS/FTIR) 色谱-红外联用
高分子材料研究方法红外光谱
Caution：
即使同一物质，其红外谱图的测定条件， 如测定方法，样品状态、浓度、溶剂、仪 器操作条件等不同，谱图也有所差别（外 因）
高分子材料研究方法红外光谱
➢红外谱图的表示方法
Absorbance spectrum of lactic acid
T%=lgI/I0×100% A=lg1/T=lgI0/I I-入射光被样品吸收后 透过的光强度 I0-入射光强度
➢ 分子振动的形式
伸缩振动：Stretching Vibration 高波数区
高分子材料研究方法红外光谱
弯曲振动：Bending Vibration 低波数区
高分子材料研究方法红外光谱
➢ 双原子分子的振动
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4000-1300cm-1 ——官能团区 1300cm-1以下 ——指纹区
红外光谱分析技术在新材料中的应用
红外光谱分析技术在新材料中的应用近年来，随着新材料的不断涌现和不断更新，红外光谱分析技术也越来越受到广泛重视。
红外光谱分析技术是利用物质与红外光的相互作用，通过对物质吸收光谱的测定，来判断物质的成分和结构的一种常用分析手段。
下面本文将介绍红外光谱分析技术在新材料中的应用。
一、红外光谱分析技术在聚合物材料中的应用聚合物材料是一种非常重要的新材料，广泛应用于塑料、橡胶、纺织、涂料等工业领域。
在聚合物材料的制备和应用中，常常需要对其物质结构进行分析，解析出其分子结构和键合方式，这时红外光谱分析技术就发挥了重要的作用。
聚合物材料中存在着许多特征性的红外吸收峰，如C-H键、C=O键、N-H键等，这些吸收峰提供了判断聚合物材料结构的依据。
二、红外光谱分析技术在纳米材料中的应用纳米材料是指尺寸大小在1~100纳米之间的新型材料，由于其具有特殊的结构和性质，所以在生物医学、信息技术等领域都有着广泛的应用。
在纳米材料的制备和应用中，常常需要对其表面结构和成分进行分析，而红外光谱分析技术就是一种非常实用的手段。
纳米材料中普遍存在着表面吸附分子和盖层等，这些可以通过红外光谱分析技术进行检测和表征。
三、红外光谱分析技术在光学材料中的应用光学材料是指在光学领域有着广泛应用的材料，如光学玻璃、光学膜等。
红外光谱分析技术在光学材料的研究中也发挥了重要的作用。
光学材料中存在着一些特定的红外吸收峰，如OH键、C=O键等，这些吸收峰可以提供光学材料的组成和结构信息，有助于光学材料的研究和改进。
四、红外光谱分析技术在仿生材料中的应用仿生材料是一种新型材料，是利用生物体的结构和功能进行材料设计和制备的一种材料技术。
红外光谱分析技术在仿生材料的研究中也有着广泛的应用，可以通过红外光谱分析技术来研究仿生材料中分子结构和化学键的吸收峰。
综上所述，红外光谱分析技术在新材料中的应用是非常广泛且有着重要的意义的。
在新材料的制备、应用和研究中，红外光谱分析技术可以提供物质的分子结构和化学键的一些信息，有助于解决材料制备和应用中的问题，为新材料的进一步发展和应用提供了基础性的支持。
红外光谱在材料表征中的应用
红外光谱在材料表征中的应用红外光谱是一种重要的材料表征工具，它可以通过检测材料对红外辐射的吸收和散射来研究材料的结构和性质。
红外光谱广泛应用于化学、物理、材料科学等领域，为我们提供了深入了解材料的方法。
一、红外光谱的基本原理红外光谱是通过在材料表面投射红外辐射，然后测量材料对红外辐射的吸收和散射来分析材料的结构和成分。
红外辐射包含了可见光和微波之间的电磁波，它的频率范围为300 GHz到400 THz。
不同的材料会对不同的波长的红外辐射表现出吸收的峰值，这些峰值可以用来确定材料的特性。
二、红外光谱在有机化学中的应用红外光谱在有机化学中有着广泛的应用。
有机化合物通常在红外光谱中表现出明显的特征吸收峰，这些峰可以帮助确定分子中的功能团和官能团。
通过红外光谱的分析，我们可以判断分子中是否含有羟基、羰基、烷基等官能团，从而推断出化合物的结构和性质。
此外，红外光谱还可以用于分析有机化合物的纯度和检测化学反应的进程。
三、红外光谱在材料科学中的应用红外光谱在材料科学中也有着重要的应用。
通过红外光谱分析材料，我们可以得到材料的吸收谱图，从而了解材料的成分和结构。
例如，通过红外光谱可以确定某种材料中是否含有特定的化学键，比如羟基键、酯基键等。
此外，红外光谱还可以用于研究材料的结晶性质、取向性和相变等特性。
四、红外光谱在物理学中的应用红外光谱在物理学中也有重要的应用。
通过红外光谱的分析，可以研究材料的振动谱和转动谱，从而了解材料的分子结构、晶格结构和性质。
例如，通过红外光谱可以检测材料中存在的不同类型的振动模式，包括平移、弯曲、伸缩等振动，这些振动可以帮助我们判断材料的化学键类型和键强度。
五、红外光谱在医学和生物学中的应用红外光谱在医学和生物学中也有着广泛的应用。
例如，通过红外光谱可以检测人体组织中的蛋白质、脂肪和碳水化合物等分子的存在和组成。
利用红外光谱的技术，可以研究生物体内分子结构的变化和有机化合物的特征，从而帮助诊断疾病和评估药物治疗效果。
红外光谱分析技术及其在高分子材料研究中的应用简-PPT
聚合物谱带分类
含有羰基得聚合物在羰基伸缩振动区(18001650 cm-1)有最强得吸收
饱和聚烯烃和极性基团取代得聚烯烃在碳氢键 得面内弯曲振动区(1500-1300 cm-1)出现强得吸 收峰
聚醚、聚砜、聚醇等类型得聚合物最强得就是 C-O得伸缩振动,出现在1300-1000 cm-1区域内
分析与鉴别聚合物 聚合物反应得研究 共聚物研究 聚合物结晶形态得研究 聚合物取向得研究 聚合物表面得研究 高分子材料得组成分布
分析与鉴别聚合物
因红外操作简单,谱图得特征性强,因此 就是鉴别聚合物很理想得方法
用红外光谱不仅可区分不同类型得聚 合物,而且对某些结构相近得聚合物,也 可以依靠指纹区谱图来区分
谱图解析方法
峰位置 峰形状 峰强度
• 谱带的特征振动频率是对官能团 进行定性分析的基础，依照特征 峰的位置可以确定聚合物的类型
• 包括谱带是否有分裂，可用以研 究分子内是否存在缔合以及分子 的对称性、旋转异构、互变异构
• 等谱带的强度与分子振动时偶极矩 的变化率有关，且同时与分子的 含量成正比，因此可作为定量分 析的基础
红外光谱分析技术及其在高分子材 料研究中的应用简
基本概念
近红外区 • 10000-4000 cm-1 中红外区 • 4000-400 cm-1 远红外区 • 400-10 cm-1
分子振动形式
伸缩振动(ν)
对称νs 非对称νas
弯曲振动(δ)
• 面内（平摆、剪 式）
• 面外（非平摆、 弯曲摇摆）
影响基团特征频率得因素
诱导效应
• 取代基的电负性不同引起分子中电 荷分布发生变化，使健力常数改变
共轭效应
• 共轭效应使体系π电子云密度更趋 于均匀，使单键变短双键伸长
非接触式可见光-近红外光谱法快速预测天然高分子材料表面粗糙度的研究
关键词 天然高分子材料 ； 木材 ；表面粗糙度 ； 非接触式测量 法 ； 可见光一 近红 外光谱
中图分类号 ： ０ ６ ５ ７ ． ３ ； ￥ ７ ８ １ 文 献标 识码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ６ ８ ２ — ０ ４
非接 触 式 可见光一 近 红 外光 谱 法快速 预 测
天 然 高分 子材 料表 面 粗糙 度 的研 究
杨 忠 ，刘亚娜 ，吕 斌 ，张毛毛
中国林业科学研究院木材工业研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ９ １
摘
要
利用触针式轮廓 法测量 了天然高分子材料木材 的表 面粗糙度 ， 并 对可见光 一近红外光 谱与实测表
第３ ３ 卷， 第３ 期
２ ０ １ ３年 ３月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｖｏ １ ． ３ ３ ， Ｎｏ ． ３ ， ｐ ｐ ６ ８ ２ — ６ ８ ５ Ｍａ ｒ ｃ ｈ，２ ０ １ ３
种元素组成 ， 在 可见光一 近红外 光谱 区域有 吸收 ，可见光一 近
红外光谱 技术已广泛应 用于木材 物理化学性 质Ｄ ｏ ｑ ｚ ３ 的预测 。 本试验以天然高分子材料木材为研究对象 ，利用可见光 一近
红外光谱技术对材料表 面粗糙度进行非接触式 预测 研究 ， 探 讨其可行性 ，为非接触式测量天然高分子材 料表面粗糙度 寻 求新 的方法和技术 。
高分子材料研究方法-红外光谱.详解
化学键键强越强（K越大）原子折合质量越小，化学键的振 动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
多原子分子的振动
分子由n个原子组成，每个原子 在空间有3个自由度，因此n个 原子组成的分子共有3n个自由 度，即3n种运动状态 这3n种运动状态中，包括3个整 个分子的质心沿x、y、z方向平 移运动和3个整个分子绕轴的转 动。这6种运动不是分子振动， 振动形式有（3n-6）种 对直线型分子，若贯穿所有原 子的轴在x方向，则整个分子只 能绕y、z轴转动，直线性分子 振动形式为（3n-5）种
氧化乙丙烯 用ATR测定薄膜样品谱图（a）一般红外谱图（b）与（c）分别 为两表面的ATR谱图
PAS的应用—交联、耐高温材料
交联橡胶的FTIR和FTIR-PAS光谱图
基频：从基态到第一振动激发态产生的吸收频率 倍频：从基态到第二振动激发态产生的吸收频率。 实际上分子振动是一种非简谐振动，对于双原子分子
红外光谱与分子结构的关系
1、红外光谱的分区 （1）基团结构与振动频率的关系
（2）基团频率的划分
常见基团的红外吸收带
=C-H O-H CC C=C
立构规整性谱带
这类谱带与高分子链的构型有关，在同一聚合物的各 种相态中表现相同
构象规整性谱带
这类谱带源于高分子链内相邻基团间振动耦合，与个别 基团无关，与长的构象规整链段有关，当聚合物熔融时 表现为消失或减弱
结晶谱带
这类谱带由结晶中相邻分子链间的相互作用形成的，与 高分子链排列的三维长程有序有关
伸缩振动：Stretching Vibration
高波数区
弯曲振动：Bending Vibration
低波数区
双原子分子的振动
键类型 力常数 峰位
基于红外光谱技术的高分子材料表面结构分析
基于红外光谱技术的高分子材料表面结构分析高分子材料作为现代工业材料的重要组成部分，已经广泛应用于现代工业和生活中的各个方面。
而基于红外光谱技术的高分子材料表面结构分析，则是一种有效的手段，可用于研究和解析高分子材料的表面结构，为高分子材料的性能研究和材料研发提供有力的支持。
一、高分子材料表面结构分析的背景红外光谱技术，是一种通过检测物质分子中的化学键振动和伸缩等来分析样品组成和结构的分析技术。
它可以在分子层次上对样品进行表征和定量分析，已经成为高分子材料表面结构分析的重要手段。
高分子材料作为一种大分子化合物，其表面结构复杂，具有多种性质，因此要对其进行分析，需要一种高效和准确的分析方法。
而红外光谱技术则具有分析速度快、准确度高、非破坏性等优点，在高分子材料表面结构分析中具有广泛的应用。
二、高分子材料表面结构的红外光谱分析方法高分子材料表面结构分析的红外光谱分析方法主要有以下几种：1、原位红外光谱法原位红外光谱法是一种将样品直接暴露在红外光线中进行检测的分析方法。
它可以分析样品表面和体积的红外吸收光谱，掌握样品的化学成分和化学键信息，并了解样品表面结构的相关信息。
2、ATR红外光谱法ATR红外光谱法是一种利用内反射棱镜实现红外光谱检测的技术。
它可以将红外光线直接照射到样品表面，通过内反射的方式检测样品表面的红外吸收光谱，能够分析样品的表面化学成分和结构信息。
3、FTIR红外光谱法FTIR红外光谱法，是一种基于傅里叶变换红外光谱仪的技术，可用于高精度的红外光谱分析。
它可以获得样品的高分辨率红外光谱图，并提供样品的化学成分、结构以及分子中各个化学键振动的特性信息。
三、高分子表面结构分析的红外光谱研究案例1、化学修饰聚合物的表面结构研究化学修饰聚合物是一种常见的工业材料，具有许多重要的应用，包括涂料、胶粘剂、生物医学材料等。
红外光谱技术可以准确的检测化学修饰聚合物表面的化学键信息，通过分析各种化学键的振动特性，可以掌握化学修饰聚合物表面的化学成份和结构信息。
红外光谱在材料科学中的表征分析
红外光谱在材料科学中的表征分析红外光谱是材料科学领域广泛应用的一种非常重要的分析技术。
它通过检测材料对红外辐射的吸收和散射来获取关于材料结构、化学键以及分子组成的信息。
红外光谱能够提供有关材料的结构、功能和性质的详尽信息，因此在材料科学中具有极高的应用价值。
本文将介绍红外光谱技术的原理、应用以及其在材料科学中的具体表征分析方法。
首先，让我们来了解一下红外光谱的原理。
红外光谱是基于材料对红外辐射的吸收和散射原理而工作的。
红外光谱的原理基于分子固有振动的概念，即材料中分子之间的原子相对位置的变化会引起不同的振动。
当红外光线通过材料时，与样品中的化学键发生相互作用后，红外光线的振动状态发生变化，部分光线被吸收。
通过分析被吸收的光线的频率和强度，我们可以获得材料的红外光谱图。
红外光谱在材料科学中的应用非常广泛。
首先，它被用于材料的组成分析。
由于不同材料的化学键和分子结构不同，它们对红外光的吸收和散射特性也会有所差异。
通过分析红外光谱图，可以识别和确定材料的化学组成。
这对于材料的鉴定和品质控制非常重要。
其次，红外光谱可用于材料的结构分析。
由于红外光谱可以提供材料中化学键的信息，因此可以推断材料的分子结构和晶体结构。
这对于研究材料的结构性能关系以及开发新材料具有重要意义。
此外，红外光谱还可以用于研究材料的表面性质和界面反应等方面。
在材料科学中，红外光谱的表征分析方法具有多样性。
常见的红外光谱技术包括傅里叶红外光谱、红外反射光谱和红外拉曼光谱等。
傅里叶红外光谱是最常用的方法之一，它可以提供关于材料中各种键的信息。
利用傅里叶变换技术，我们可以将红外光谱进行数学处理，得到频率和强度的谱图。
这种方法非常适用于材料的成分分析和结构表征。
红外反射光谱则是通过将红外光线投射到材料表面上，然后测量反射光的强度和频率来分析材料。
这种方法通常用于非透明材料的表面分析，可以提供关于材料表面化学键和结构的信息。
红外拉曼光谱是一种结合了拉曼光谱和红外光谱的方法，可以提供分子振动模式的信息。
基于红外光谱技术的高分子材料表征与识别
基于红外光谱技术的高分子材料表征与识别随着科技的不断发展，高分子材料已经广泛应用于各个领域，例如电子、材料、生物医学等。
高分子材料的结构复杂，其性质也十分复杂、多样，因此要对高分子材料进行表征和识别十分困难。
然而，红外光谱技术的出现，为高分子材料的表征和识别提供了一种有效的手段。
一、红外光谱技术简介红外光谱技术是一种常用的分析材料结构的手段，其基本原理是：光谱仪将幅度按波长分成一系列频段，然后辐射物和样品都放在光谱仪的光路里，让紫外、可见和红外辐射通过物体和样品，这些辐射都是能够被吸收或者反射和散射的。
当辐射通过样品时，其中一小部分就会被样品吸收，其余部分则会经过样品，进入光谱仪中。
光谱仪中的探头、光电倍增管等元件把光谱信号放大后，把它送到计算机上分析处理。
二、红外光谱技术在高分子材料表征中的应用1. 结构分析高分子材料的本质是由大分子组成的聚合物，因此高分子材料的结构复杂、繁多。
红外光谱技术可以用来确定高分子材料的基本组成、连接方式、键的类型等信息。
高分子材料中常见的基本结构单元包括：碳氢基、羧基、酮基、醇基等。
不同的结构单元在光谱上有不同的吸收峰，通过对吸收峰进行分析，即可确定高分子材料的基本组成和结构。
2. 凝胶分析凝胶是一种由高分子物质形成的三维网络物质。
通过红外光谱技术可以确定凝胶物质的组成、结构、形态等信息。
当凝胶中的高分子物质发生结构改变时，红外光谱技术能够很好地反映出来。
3. 软片分析软片是一种由高分子物质通过加热或者解聚制得的薄片。
红外光谱技术可以通过对软片的吸收特性进行分析，得出高分子材料的各种信息。
4. 氢键分析在高分子材料中，氢键是一种很常见的键型。
红外光谱技术可以通过氢键引起的震动吸收，来分析氢键在高分子材料中的作用和计算氢键键能。
三、红外光谱技术在高分子材料识别中的应用1. 溶液识别高分子材料的识别包括了其组成和结构的分析。
红外光谱技术可以用于溶液的组成和结构分析。
先将样品溶解在适当的溶剂中，然后对其进行红外光谱测试。
红外光谱分析在材料科学中的应用
红外光谱分析在材料科学中的应用红外光谱分析是一种常用的材料科学研究方法，它通过测量物质与红外辐射的相互作用来研究物质的结构和性质。
红外光谱分析技术具有非破坏性、快速、准确等特点，被广泛应用于材料科学领域。
首先，红外光谱分析可以用于材料的成分分析。
不同的物质在红外光谱上会呈现出不同的吸收峰，这些吸收峰的位置和强度可以反映物质的成分。
通过对红外光谱的分析，可以准确地确定材料中存在的化学键和官能团，进而推断出物质的组成。
例如，对于聚合物材料的研究，红外光谱可以用于确定材料中的各种官能团的含量和结构，从而了解聚合物的合成过程和性能。
其次，红外光谱分析可以用于材料的结构表征。
物质的结构对其性质有着重要的影响，而红外光谱可以提供丰富的结构信息。
通过观察红外光谱上的吸收峰的位置和形状，可以推断出物质的分子结构和键的排列方式。
例如，对于无机材料的研究，红外光谱可以用于确定晶格结构、配位方式和键的类型等信息，从而揭示材料的性质和应用潜力。
此外，红外光谱分析还可以用于材料的质量控制和表征。
红外光谱可以快速、准确地检测材料中的杂质和污染物。
通过对红外光谱的分析，可以判断材料是否符合标准要求，从而保证产品质量。
例如，在食品工业中，红外光谱可以用于检测食品中的添加剂、防腐剂和污染物，确保食品的安全和卫生。
此外，红外光谱分析还可以用于材料的性能研究。
物质的性能与其分子结构和键的特性密切相关，而红外光谱可以提供有关物质分子振动和转动的信息。
通过对红外光谱的分析，可以了解材料的热稳定性、机械性能、导电性能等。
例如，在新能源材料的研究中，红外光谱可以用于研究材料的电子结构和载流子传输机制，从而提高材料的能量转换效率。
总之，红外光谱分析在材料科学中具有广泛的应用前景。
通过对红外光谱的分析，可以了解材料的成分、结构、质量和性能，为材料的设计、合成和应用提供重要的依据。
随着红外光谱分析技术的不断发展和完善，相信它将在材料科学领域发挥越来越重要的作用。
表面增强红外吸收光谱的原理与应用
表面增强红外吸收光谱的原理与应用近年来，随着红外光谱技术的发展与红外吸收光谱在各个领域的应用越来越广泛，人们对于提高红外吸收效率的研究也日益深入。
在这一背景下，表面增强红外吸收光谱（Surface Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy，SEIRAS）应运而生。
本文将介绍表面增强红外吸收光谱的原理与应用，并探讨其在化学分析、生物医学和环境科学等领域的潜在应用。
一、原理表面增强红外吸收光谱是一种结合了红外光谱技术与表面增强技术的新兴分析方法。
其基本原理是利用金属纳米结构表面的局域化表面等离子共振（Local Surface Plasmon Resonance，LSPR）效应，在表面吸附目标物质使其与金属纳米结构之间发生相互作用，从而显著增强分子的红外吸收信号。
这种局域化表面等离子共振效应可通过调控金属纳米结构的形貌、尺寸和分布来实现。
二、应用表面增强红外吸收光谱在化学分析、生物医学和环境科学等领域具有广泛的应用前景。
1. 化学分析在化学分析领域，表面增强红外吸收光谱能够突破传统红外光谱技术在低灵敏度、低检测极限等方面的限制，提供更准确、灵敏的分子分析能力。
例如，利用表面增强红外吸收光谱技术可以实现对生物标志物、有机物质和无机物质等的高灵敏检测，为化学分析提供更加精确的数据支持。
2. 生物医学在生物医学领域，表面增强红外吸收光谱有望成为一种重要的生物分子检测手段。
通过将红外吸收剂固定在金属纳米结构表面，可以实现对生物分子的特异性检测，如蛋白质、DNA、细胞膜等。
这一技术的发展将在疾病诊断、新药研发等方面发挥重要作用。
3. 环境科学在环境科学领域，表面增强红外吸收光谱可用于监测环境中的污染物。
例如，通过将金属纳米结构与特定的药剂或吸附剂相结合，可以实现对大气中有毒气体、水中有机物和重金属等污染物的高敏感检测，为环境保护提供数据支持。
总之，表面增强红外吸收光谱作为一种新兴的光谱分析技术，具有广阔的应用前景。
非接触式可见光-近红外光谱法快速预测天然高分子材料表面粗糙度的研究-03-0682
第３期 光谱学与光谱分析 １ ５ｍ ｍ× １ ５ｍ ｍ 具有不同表面粗糙度的木块，共６ ０个试样。 １ ２ 高分子材料表面粗糙度的测定 采用触针式轮廓法测量高分子材料木材表面的粗糙度， 设备为日本生产的便携式 ＨＡ 粗糙度测 Ｎ Ｄ Ｙ Ｓ Ｕ Ｒ Ｆ（ Ｅ ３ ５ Ａ） 定仪，取样长度为０ ． ８ｍ ｍ，评定长度为 ４ ． ０ｍ ｍ。分别测量 样品的横切面、径切面和弦切面的表面粗糙度，触针在三个 切面上均以横纹理方向划过，主要测量了样品表面的 ３ 个高 度特性参数：轮廓算术平均值偏差（ ） 、微观不平度十点高 Ｒ ａ 度（ ） 和轮廓最大高度（ ） 。 Ｒ ｚ Ｒ ｙ 近红外光谱的采集与分析 １ ３ 可见光 光谱采集是用美国 Ａ Ｓ Ｄ 公司生产的便携式 Ｌ ａ ｂ Ｓ ｅ ｃ Ｐ ｒ ｏ ｐ 近红外光谱仪，扫描范围为 ３ ５ ０～２５ ０ ０ｎ ｍ，光谱采样间隔 为１ｎ ｍ。利用光纤探头在试样表面进行非接触式的光谱采 集，以商用聚四氟乙烯制成的白色物质为背景，扫描次数为 ３ ０次，光斑直径为 ８ｍ ｍ 并与样品的纵轴保持平行。建模 时，利用 Ｃ ＡＭＯ 公司的 Ｕ ｎ ｓ ｃ ｒ ａ ｍ ｂ ｌ ｅ ｒ ９ ． ２ 软件中的偏最小二 乘法（ ） 进行分析，在所采集光谱的样本中，随机地抽取 Ｐ Ｌ Ｓ ／ ／ ２ ３的样本作为校正集建立模型，剩余 １ ３ 的样本作为预测 集，本研究采用可见光 近红外光谱区域 （ 的 ４ ０ ０～２５ ０ ０ｎ ｍ） 、校正标准误 差 光谱数据进行建模与预测。以相关系数 狉 Ｓ Ｅ Ｃ、预测标准误差 Ｓ Ｅ Ｐ 作为模型预测能力的评价指标。
非接触式可见光 近红外光谱法快速预测 天然高分子材料表面粗糙度的研究
杨 忠，刘亚娜 ，吕 斌，张毛毛
中国林业科学研究院木材工业研究所，北京 １ ０ ０ ０ ９ １
近红外光谱分析ppt课件
定性分析
• 近红外光谱定性分析利用模式识别与聚类 的一些算法，主要用于鉴定。在模式识别 运算时需要有一组用于计算机“学习〞的 样品集，通过计算机运算，得出学习样品 在数学空间的范围，对未知样品运算后， 若也在此范围内，则该样品属于学习样品 集类型，反之则否定。聚类运算时不需学 习样品集，它通过待分析样品的光谱特征， 根据光谱近似程度进行分类。
试剂，无污染； （5〕非破坏性分析，可实现产品的无损质量检测； （6〕可使用光纤，从而可实现远程分析检测。
缺陷：（1〕建立模型需要大量有代表性且化学值已知的样品； （2〕模型需要不断的维护改进 ； （3〕近红外测定精度与参比分析精度直接相关，在参比方法精度
不够的情况下，无法得到满意结果。
谢谢
近红外光谱谱区示意图
分子的不同振动形式
对称伸缩振动---非对称伸缩振动---摇摆振动---摇摆振动---弯曲振动---剪切振动
不同化合物基团在近红外区的吸收谱带
透射光谱法
• 透射光谱法就是把待测样品置于作用光与 检测器之间，检测器所检测到的分析光是 作用光通过样品体与样品分子相互作用后 的光，若样品是透明的真溶液，则分析光 在样品中经过的路程一定，透射光的强度 与样品组分浓度由比耳定律决定。
近红外光谱分析技术
———分析化学领域 的“巨 人”
近红外光
近红外光〔Near Infrared，NIR〕是介 于可见光〔VIS〕和中红外光〔MIR〕之 间的电磁波，波长范围为780~2526nm， 习惯上又将近红外区分为近红外短波 〔780~1100nm〕和近红外长波 〔1100~2526nm〕两个区域。
反射光谱法
• 反射光谱分析时，检测器与光源置于待测 样品的同一侧，检测器检测到的分析光是 光源发出的作用光投射到物体后，以各种 方式反射回来的光。物体对光的反射分为 规则反射光〔镜面反射〕与漫反射。规则 反射光指在物体表面按入射角等于反射角 的反射定律发生的反射。漫反射是光投向 漫反射体〔颗粒或粉末〕后，在物体表面 或内部发生的方向不定的反射。
红外光谱在高分子材料中的应用
图1 傅里变换叶红外光谱仪
图2 傅里叶变换光谱仪的结构框图
傅里叶变换红外光谱仪是由光学测量系统、计算机数 据处理系统、计算机接口和电子线路系统等几个主要部分 组成的，其结构框图如图2所示。其中, 光学测量系统用 于测量和收集数据, 计算机用于处理数据和控制仪器运行。
1.1 聚合物红外光谱的分类
红外光谱区常分成近红外、中红外、远红外三个区， 红外光谱分析的使用范围主要是在中红外区， 最常使用的 波数范围是3800～650/cm-1，如果分子中含有一些极性较 强的基团，则对应这些基团的一些谱带在这个化合物的IR 光谱中往往是最强的，明显地显示这个基团的结构特征。
3.4 红外光谱图的解析实例
1、聚乙烯红外光谱解析
图4 聚乙烯红外光谱图
图4是聚乙烯红外光谱图。其特征谱带是在2950cm-1， 1460cm-1 和720/730cm-1 处，有三个很强的吸收峰。它们分 别属于C－H 的伸缩，弯曲和摇摆振动。其中720cm-1 处光 谱反映的是无定型的聚乙烯吸收峰，730cm-1 处光谱是结晶 聚乙烯吸收峰。
4.3 高分子材料的共混相容性研究
聚合物共混物的相容性可以借助红外光谱方法来表征。 可以近似地作以下假设，如果高分子共混物的两个组分完全 不相容，则可以认为这两个组分是分相的，所测共混物光谱 应是两个纯组分光谱的简单组合。但如果共混物的两个组分 是相容的，则可以认为该共混体系是均相的。由于不同分子 链之间的相互作用，和纯组分相比，共混物光谱中许多对结 构和周围环境变化敏感的谱带会发生频率位移或强度变化。
3 红外光谱图的解析法
3.1 红外光谱的特征量
（1）谱峰位置，即波长或波数。谱峰位置即谱带的特征振 动频率，是对官能团进行定性分析的基础，依照特征蜂的 位置可确定聚合物的类型。 （2）谱峰强度，即透射百分率或吸收百分率。谱峰强度与 分子振动时偶极矩的变化率有关，但同时又与分子的含量 成正比，因此可作为定量分析的基础。 （3）谱峰形状。谱峰形状包括谱带是否有分裂，还反映了 分子结构特性，可用以研究分子内是否存在缔合以及分子 的对称性、旋转异构、互变异构等。
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促进下 ，甲醛等还原剂 的作用下 ， 将铜离 子析 出沉 积在 木制 品的表面上 。这种材料既可 以保 留木 材原 有的优 良特性 ，又
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ — ０ ２ — ２ ８ 。 修 订 日期 ：２ ０ １ ４ — ０ ６ — ０ ８
基金项 目： 国家 自 然科学基金项 目（ ３ １ ３ ７ ｏ ７ ｉ 】 ） 和科技部林业公益性项 目（ ２ ０ １ １ ０ ４ ０ ０ ４ ） 资助
化 学镀 铜 天 然 高分 子 材料 表 面特 征 的近 红 外光 谱分 析
秦 静 。 ，张毛毛 ，赵广杰 ，杨 忠
１ ．北京林业大学材料科学与技术学院 ， 北京 ２ ．中国林 业科 学研究 院木材工业研究所 ， 北京 ３ ．北华大学林 学院 ， 吉林省 吉林市 １ ３ ２ ０ ０ ２ １ ０ ０ ０ ８ ３ １ ０ ０ ０ ９ １
摘
要
通过对天然 高分子材料木材进行化学镀 的方法 制成 的木质 电磁屏蔽材料 既可 以保 留木 材的一些优
良特性 ，又能有 效改善木材导电 、 导热和 电磁屏蔽性 ，不仅 为木 材的增值 利用 开辟 了新 道路 ， 还 为电磁屏蔽 材料 的加工利用拓 宽了领域 。本研究利用近红外光谱结合 主成 分分析法对 化学镀铜 处理前后 样 品进 行 了分
作 者 简 介 ：秦 静 ， 女 ，１ ９ ８ ２年生 ，北 京 林 业 大 学 材料 科 学与 技 术 学 院 博 士 研 究 生 ， 北 华 大 学 讲 师 ＊通 讯 联 系人 ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｚ ｙ ａ ｎ ｇ ＠ｃ ａ ｒ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ
１ ２ ５ ４
光谱学与光谱分析
方 面表现 更好 ， 这说 明两者结合运用更有利 于样 品表面特征信息 的表征 。 关键 词 天然高分子材料 ； 杨木单板 ；表面化学镀铜 ； 近红外光谱
中图分类号 ： ０６ ５ ７ ． ３ ； ￥ ７ ８ １ 文献标识码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — １ ２ ５ ３ ０ ５
析研究 ， 旨在探讨利用近红外光谱技术研究该材料表面特性 的可行性 。 结果表 明：（ １ ） 化学镀铜前后 样品表
面的近红外光谱在形状 和吸收强度上存在显著 差异 ，而不 同镀铜 时间 的样 品之问也存 在差异 ，尤其 是反应 未 充分 的样 品。（ ２ ） 经过 主成分分析后 ， 镀铜前后样品沿 Ｐ Ｃ １轴 、 Ｐ Ｃ ２ 轴大致分成了 ６类 ， 其 中未处理样品 、
术。
且各方 面都存 在不可避免的缺陷 ，比如表层 导 电型屏 蔽材料
虽然屏蔽效果好 ， 但工艺复杂 、制备成 本高、金属具有毒性 ，
填充 复合 型屏 蔽材料的制备工艺则需要改善金属纤维在添加
剂 中的分散 问题 木质 电磁屏蔽材料作为一种 新型消 除电磁
污 染 的材 料 ， 主 要 是 利 用 化 学 镀 的 方 法 ，在 催 化 活 性 物 质 的
具有金属的导电性、导热性和 电磁屏 蔽性 ， 极 大地节 约 了金
引 言
随着 现代高新技术的发展 ，电磁 干扰 和电磁污染 问题 日 益严重 ， 不仅影响 电子 仪器 、设备 的正常运行 ， 而 且污染 环 境， 危害人类 的健康 、安全 ，且 电磁波一旦 泄漏还 会严 重危 及 国家机 密信 息的安全。因此 ，电磁屏蔽 材料 的发展和应 用 对人类 、社会和 国家都具有重要 意义 。 我 国关 于电磁屏 蔽材 料 的研究 主要体现在表层导电型屏蔽材料 、填充复合 型屏蔽 材料 、本征型导 电高分子 、导电织物 、 透 明导 电薄膜等方 面，
第 ３ ５卷
品发黑（ Ｌ ，ａ ，ｂ 和 △ Ｅ 的平 均值依 次 为 ３ ７ ． ３ ７ ，３ ． ３ ９ ，
第３ ５ 卷， 第５ 期
２ ０ １ ５年 ５
分
析
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｖｏ １ ． ３ ５ ， Ｎｏ ． ５， ｐ ｐ １ ２ ５ ３ — １ ２ ５ ７ Ｍａ ｙ 。２ ０ １ ５
属材料的消耗 ， 加强 了资源 的有效利 用 ， 拓 展了 电磁 屏蔽材 料的加工和利用领域 。 近年来 ， 研究者 们ｌ １ ＿ ６ ｊ 利用 扫描 电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 、傅立 叶红
外光谱（ Ｆ ＴＩ Ｒ） 及 ｘ射线 光 电子能谱 （ Ｘ Ｐ Ｓ ） 等技术 对镀 铜复
合材料 的性 质 进 行 了相 关 检 测 分 析 ，而利 用 近 红 外 光 谱 （ ＮＩ Ｒ） 技术对镀铜 复合材料 的性质进 行相关研究还 处于空 白 阶段 。 近红外光谱 （ ＮＩ Ｒ） 技术能够 检测分 析有机化合 物 中所 有基团的信息 （ 如 Ｃ ＿Ｈ，Ｎ — Ｈ 和 一 ０ 等） 振 动的倍 频 、 合频吸收信息 ， 信息量极为丰富 ，是近十几 年来 国外 木材科 学领域应用较广泛的一项无损检测技术 ，已广 泛应 用于木材 物理化学性质方面 的研究＿ ７ ＿ ９ ＿ 。本 试验 以化学镀 铜杨木 复合 材料为研究对象 ， 利用近红外光谱技术对镀铜 复合材料 的性 质进行非接触式预测研 究 ， 探讨其 可行性 ，为非接 触式测量 化学镀铜杨木复合材料的性质等方面寻求一种新 的方法 和技
活化处理样 品性质较接 近，镀铜时间 ２ ５ 和４ ０ ｍｉ ｎ 样 品因反应充分 ， 性质也 比较类似 ， 说 明近红外 光谱 中包 含反 映材料处理前后 的重要 特征信息 。（ ３ ） 比较近红外 区域 和可见光 区域 光谱 的主成分 分析效果 ，发现近红 外光谱 区 比可见光光谱 区对镀铜 处理 前后样 品的分类 效果好 ，可见光光谱 在突 出样 品 的表 面颜色特 征信息