红外分析实例
化学分析和红外光谱的定性分析
应用范围比较
化学分析：适用于各种物质，特别 是金属和无机物的分析
优势比较：化学分析方法简单、快 速、准确；红外光谱法可以提供分 子结构和化学键的信息
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红外光谱法：适用于有机物和部分 无机物的分析，特别适合于高分子 化合物和有机化合物的分析
局限性比较：化学分析方法可能会 受到干扰，如杂质和共存物的干扰； 红外光谱法可能会受到样品状态和 制样方法的影响
步骤：选择适当的滴定剂、确定滴 定条件、进行滴定实验、记录滴定 数据并计算结果
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原理：根据化学反应的计量关系， 通过滴定剂的加入量计算被测物质 的含量
应用：适用于多种无机物和有机物 的定量分析，尤其在金属离子和酸 碱度的测定中应用广泛
重量分析法
定义：通过测量物质质量来确定其化学组成的分析方法 原理：根据化学反应后质量的增加或减少来计算反应物或生成物的质量 步骤：分离、干燥、称重、计算 优点：准确度高，可用于常量组分的分析
分光光度法
定义：利用物质对光的吸收特性进行定性、定量分析的方法
原理：不同物质对不同波长的光的吸收程度不同，通过测量物质对光的吸收程度，可以 确定物质的种类和含量
应用：在化学分析中广泛应用，可用于测定高、中、低浓度的物质
优点：操作简便、准确度高、灵敏度高
色谱分析法
简介：色谱分析法是一种分离和分析复杂样品中不同组分的方法，通过不同物质在固 定相和流动相之间的分配系数差异进行分离。
展望：随着分析科学的发展，化学 分析和红外光谱的定性分析将会更 加精准、快速和自动化。
04
化学分析和红外光谱定 性分析的实例
红外光谱(最全-最详细明了)
1. 收集谱图数据
通过红外光谱仪获取样品的光 谱数据。
3. 峰识别与标记
识别谱图中的特征峰，并对其 进行标记。
5. 结果输出
得出样品成分的红外光谱解析 结果。
谱图解析技巧
1. 峰归属参考
查阅相关资料，了解常见官能团或分子结构 的红外光谱峰归属。
3. 多谱图比对
将待测样品谱图与标准样品谱图进行比对， 提高解析准确性。
红外光谱与其他谱学的联用技术
红外光谱与拉曼光谱联用
拉曼光谱可以提供分子振动信息，与红外光 谱结合，可更全面地解析分子结构和化学组 成。
红外光谱与核磁共振谱联用
核磁共振谱可以提供分子内部结构的详细信息，与 红外光谱结合，有助于深入理解分子结构和化学键 。
红外光谱与质谱联用
质谱可以提供分子质量和结构信息，与红外 光谱结合，有助于对复杂化合物进行鉴定和 分析。
红外光谱在大数据与人工智能领域的应用
红外光谱数据的处理与分析
利用大数据技术对大量红外光谱数据进行处理、分析和挖掘，提取有用的化学和物理信息 。
人工智能在红外光谱中的应用
利用人工智能技术对红外光谱数据进行模式识别和预测，提高红外光谱的解析能力和应用 范围。
红外光谱数据库的建立与完善
建立和完善红外光谱数据库，为科研和工业界提供方便、快捷的红外光谱查询和服务。
分子振动与转动能级
1 2
分子振动
分子中的原子或分子的振动，产生振动能级间的 跃迁。
转动能级
分子整体的转动，产生转动能级间的跃迁。
3
振动与转动能级间的耦合
某些特定的振动模式会导致分子的转动能级发生 跃迁。
红外光谱的吸收峰与跃迁类型
吸收峰
由于分子振动或转动能级间的跃迁，导致光谱上出现暗线或 暗带。
红外吸收光谱分析法FTIR
光谱解析难度大
红外光谱的复杂性较高，需要专业的 知识和技能进行解析，对分析人员的 要求较高。
仪器成本高
FTIR仪器的制造成本较高，使得其普 及和应用受到一定限制。
测试时间较长
与一些其他分析方法相比，FTIR的测 试时间可能较长，需要更多的时间来 完成分析。
未来发展前景
提高检测灵敏度和分辨率 通过改进仪器性能和技术，提高 FTIR的检测灵敏度和分辨率，使 其能够更好地应用于微量样品和 高精度分析。
环境监测
FT-IR可以用于环境监测领域， 如气体分析、水质分析、土壤
分析等。
02 ftir仪器组成
光源
光源是红外傅里叶变换红外光 谱仪（ftir）中的重要组成部分， 负责提供足够能量和合适波长 的红外辐射。
常见光源有硅碳棒、陶瓷气体 放电灯、远红外激光等。
光源的选择直接影响ftir的灵敏 度和分辨率，因此需要根据实 验需求选择合适的光源。
小型化和便携化 为了方便现场快速检测和实时监 测，FTIR仪器的小型化和便携化 成为一个重要的发展方向。
拓展应用领域 随着FTIR技术的不断成熟和普及， 其应用领域将会进一步拓展，包 括生物医学、环境监测、食品安 全等领域。
智能化和自动化 通过引入人工智能和自动化技术， 实现FTIR分析的智能化和自动化， 提高分析效率和准确性。
基频峰
分子振动能级跃迁产生的谱线，是红外光谱中最 强的峰。
特征峰
与分子中特定化学键或振动模式对应的峰，可用 于鉴定化合物结构。
谱图解析方法
峰位置分析
通过分析峰的位置，确定特定化学键或基团的存在。
峰强度分析
通过分析峰的强度，了解分子中特定化学键或基团的相对含量。
峰形分析
第十五章 红外光谱分析
一. 基团频率区和指纹区 1. 基团频率区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300cm-1 和 1300 cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基 团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称 为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由 伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常 用于鉴定官能团。 在1300 cm-1 ~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩 振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与 整个分子的结构有关。
2. 辐射与物质之间有耦合作用 为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩的 变化。红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机 制是通过振动过程所导致的偶极矩的变化和交变的 电磁场（红外线）相互作用 发生的。 分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也 显示不同的极性，称为偶极子。 通常用分子的偶极矩（）来描述分子极性的 大小。
分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃 迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无 法测量纯粹的振动光谱，而只能得到 分子的振动转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。
一、红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范 围约为 0.75 ~ 1000µm，根据仪器技术和应用不同， 习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区 （0.75 ~ 2.5µm ），中红外光区（2.5 ~ 25µm ）， 远红外光区（25 ~ 1000 µm ）。 近红外光区的吸收带（0.75 ~ 2.5µm ）主要是 由低能电子跃迁、含氢原子团（如O-H、N-H、C-H） 伸缩振动的倍频吸收产生。该区的光谱可用来研究 稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、 醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定 量分析。
二、双原子分子的振动 分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振 幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动， 可近似的看作简谐振动。这种分子振动的模型，以 经典力学的方法可把两个质量为m1 和m2 的原子看 成钢体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的 弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。由经典 力学可导出该体系的基本振动频率计算公式
红外分析实例
图1 是SBS 红外光谱图, 可以看出2921cm-1、2846cm-1为-CH2-的伸缩振动吸收峰, 1601cm-1、1493cm-1为苯核的动吸收峰, 699cm-1、757cm-1为单取代苯环的振动吸收峰, 966cm-1为C=C 的扭曲振动吸收峰, 911cm-1为=CH2面外摇摆振动吸收峰。
从图2、图 3 可以看出各特征峰所对应的基团:2924cm-1、2853cm-1为- CH2-的伸缩振动吸收峰, 2960cm-1为- CH3伸缩振动吸收峰,1460cm-1为- CH2-的剪式振动吸收峰, 1377cm-1为- CH3剪式振动吸收峰。
由图1可见，基质沥青红外光谱图中出现了3处吸收峰，其中波数650～910cm-1区域是苯环取代区，出现的几个吸收峰是由苯环上C-H面外摇摆振动形成的；而波数1375cm-1和1458cm-1处的吸收峰则由C-CH3和-CH2-中C-H面内伸缩振动形成的；波数2800～3000cn-1范围内的吸收峰比较强，是环烷烃和烷烃的C-H 伸缩振动的结果，由-CH2-伸缩振动形成的。
由全波段的红外光谱（图3）可知，改性沥青与基质沥青在2800～3000cm-1左右出现的强吸收峰带基本相同，吸收峰的位置没有发生变化。
就改性沥青而言，整个功能团没有发现新的吸收峰，但吸收峰的强度随SBD改性剂含量的增大而略有增强。
由650～1100cm-1波区的红外光谱（图\4、图5）可知，在指纹区改性沥青与基质沥青的吸收峰存在明显差异，即在波数690～710cm-1和950～980cm-1处，SBS改性沥青的红外波区吸收相对较强，并在966.1cm-1和698cm-1处出现了吸收峰，虽然波数698cm-1的绝对吸收峰值较波966.1cm-1处的大，但波数966.1cm-1处的吸峰特征更为明显。
每种物质分子都有一个由其组成和结构所决定的红外特征吸收峰，它只吸收一些特定波长的红外光。
由于掺入的SBS改性剂与基质沥青并没有发生化学反应，亦即聚苯乙烯和聚丁二烯并没有发生化学变化，所以SBS改性沥青的红外光谱只是在基质沥青的红外光谱上简单叠加了聚苯乙烯与聚丁二烯的红外光谱，而相应的吸收峰位置和强度基本保持不变，是基质沥青和SBS改性剂的红外光谱的简单合成图。
红外原理及实例分析
红外原理及实例分析红外技术，作为近年来快速发展的一项重要技术，已经广泛应用于各个领域。
本文将介绍红外技术的原理，并且通过实例分析展示红外技术在不同领域中的应用。
一、红外技术的原理红外技术是基于物体或物质发射、反射、透过红外辐射而产生的现象，利用红外辐射的特性进行检测和控制。
其原理可以分为以下几个方面：1. 热量辐射原理：所有温度高于绝对零度的物体都会辐射出热量。
根据物体的温度，会产生不同波长的红外辐射。
利用红外技术可以对物体的温度进行测量和控制。
2. 红外传感原理：物体的温度存在差异时，热量的分布也会有所不同。
红外传感器可以根据接收到的红外辐射强度来判断物体的温度差异，从而实现测温和红外图像的观察。
3. 红外反射原理：物体对红外光有不同的反射特性。
红外传感器可以通过接收红外光的反射情况来判断物体的位置、形状和物质成分。
二、红外技术在安防领域的应用实例红外技术在安防领域中的应用非常广泛。
以下是几个例子：1. 红外感应报警系统：通过安装红外传感器，可以实现对入侵者的及时探测。
当红外传感器检测到有人进入监控区域时，会自动触发报警器，发送警报。
2. 红外摄像监控系统：红外摄像机能够在低光环境下拍摄高质量的监控画面。
在夜间或低照度环境中，红外摄像机会利用红外辐射发射出来的热量进行拍摄，确保监控画面的清晰度和可视性。
3. 红外人脸识别技术：红外人脸识别技术是一种基于脸部红外热图进行人脸识别的方法。
相比传统的摄像头，红外热图可以突破光线、角度等限制，提高识别准确性和安全性。
三、红外技术在医疗领域的应用实例红外技术在医疗领域也有着重要的应用。
以下是几个例子：1. 红外体温计：红外体温计通过测量人体发射的红外辐射来测量体温。
相比传统的温度计，红外体温计不需要直接接触人体，避免了交叉感染的风险。
2. 红外光治疗仪：红外光治疗仪利用红外辐射的温热效应，可以促进血液循环，缓解疼痛，促进伤口修复等。
在康复治疗、美容护理等方面有广泛的应用。
红外分析实例
图1 是SBS 红外光谱图, 可以看出2921cm-1、2846cm-1为- CH2- 的伸缩振动吸收峰, 1601cm-1、1493cm-1为苯核的动吸收峰, 699cm-1、757cm-1为单取代苯环的振动吸收峰, 966cm-1为C=C 的扭曲振动吸收峰, 911cm-1为=CH2面外摇摆振动吸收峰。
从图2、图 3 可以看出各特征峰所对应的基团:2924cm-1、2853cm-1为- CH2- 的伸缩振动吸收峰, 2960cm-1为- CH3伸缩振动吸收峰,1460cm-1为- CH2- 的剪式振动吸收峰, 1377cm-1为- CH3剪式振动吸收峰。
由图1可见，基质沥青红外光谱图中出现了3处吸收峰，其中波数650～910cm-1区域是苯环取代区，出现的几个吸收峰是由苯环上C-H面外摇摆振动形成的；而波数1375cm-1和1458cm-1处的吸收峰则由C-CH3和-CH2-中C-H面内伸缩振动形成的；波数2800～3000cn-1范围内的吸收峰比较强，是环烷烃和烷烃的C-H 伸缩振动的结果，由-CH2-伸缩振动形成的。
由全波段的红外光谱（图3）可知，改性沥青与基质沥青在2800～3000cm-1左右出现的强吸收峰带基本相同，吸收峰的位置没有发生变化。
就改性沥青而言，整个功能团没有发现新的吸收峰，但吸收峰的强度随SBD改性剂含量的增大而略有增强。
由650～1100cm-1波区的红外光谱（图\4、图5）可知，在指纹区改性沥青与基质沥青的吸收峰存在明显差异，即在波数690～710cm-1和950～980cm-1处，SBS改性沥青的红外波区吸收相对较强，并在966.1cm-1和698cm-1处出现了吸收峰，虽然波数698cm-1的绝对吸收峰值较波966.1cm-1处的大，但波数966.1cm-1处的吸峰特征更为明显。
每种物质分子都有一个由其组成和结构所决定的红外特征吸收峰，它只吸收一些特定波长的红外光。
红外分析实例
图1 是SBS 红外光谱图, 可以看出2921cm-1、2846cm-1为- CH2- 的伸缩振动吸收峰, 1601cm-1、1493cm-1为苯核的动吸收峰, 699cm-1、757cm-1为单取代苯环的振动吸收峰, 966cm-1为C=C 的扭曲振动吸收峰, 911cm-1为=CH2面外摇摆振动吸收峰。
从图2、图 3 可以看出各特征峰所对应的基团:2924cm-1、2853cm-1为- CH2- 的伸缩振动吸收峰, 2960cm-1为- CH3伸缩振动吸收峰,1460cm-1为- CH2- 的剪式振动吸收峰, 1377cm-1为- CH3剪式振动吸收峰。
由图1可见，基质沥青红外光谱图中出现了3处吸收峰，其中波数650～910cm-1区域是苯环取代区，出现的几个吸收峰是由苯环上C-H面外摇摆振动形成的；而波数1375cm-1和1458cm-1处的吸收峰则由C-CH3和-CH2-中C-H面内伸缩振动形成的；波数2800～3000cn-1范围内的吸收峰比较强，是环烷烃和烷烃的C-H 伸缩振动的结果，由-CH2-伸缩振动形成的。
由全波段的红外光谱（图3）可知，改性沥青与基质沥青在2800～3000cm-1左右出现的强吸收峰带基本相同，吸收峰的位置没有发生变化。
就改性沥青而言，整个功能团没有发现新的吸收峰，但吸收峰的强度随SBD改性剂含量的增大而略有增强。
由650～1100cm-1波区的红外光谱（图\4、图5）可知，在指纹区改性沥青与基质沥青的吸收峰存在明显差异，即在波数690～710cm-1和950～980cm-1处，SBS改性沥青的红外波区吸收相对较强，并在966.1cm-1和698cm-1处出现了吸收峰，虽然波数698cm-1的绝对吸收峰值较波966.1cm-1处的大，但波数966.1cm-1处的吸峰特征更为明显。
每种物质分子都有一个由其组成和结构所决定的红外特征吸收峰，它只吸收一些特定波长的红外光。
南京电厂红外成像应用实例(#1主变套管)
南京电厂#1主变220KV B相套管引线接头处缺陷处理报告（红外成像应用实例）南京电厂沙友平内容提要：本文介绍了华能南京电厂#1主变220KV侧B相套管引线接头处发热缺陷的发现和处理过程，分析了缺陷形成的原因，同时也对拓展红外成像技术在电厂生产领域的进一步运用作些展望。
2005年4月，电气专业用Flir红外热成像仪对220KV升压站、主变等高压设备通流部位进行日常测温巡查时,发现#1主变220KV B相套管顶部引线接头处明显发热,在环境温度33.60C情况下,B相套管顶部引线接头处最高温度达到1140C,A、C两相此处温度在450C左右，见红外成像图片：（附件），相对温升在机组负荷和环境温度变化时有一定的变化，但温升Δt的范围在550—800之间。
表一：#1主变220KVB相套管接头处温度实测记录分析上表红外热像温度数据，发热点的温升值和机组的负荷及环境温度存在增量关系，明显地表明引线接头处存在接触不良状况，且内部发热点的实际温度要更高。
#1主变原苏联220KV三相套管由于瓷瓶爬距尺寸不符合我厂所在地区要求，在04年11月份#1机组第二次中修时，将套管更换成南京电瓷厂生产的长爬距套管，主变高压侧缆式铜引出线和配套加工的导电铜套（Φ70mmx272mm）用45%含银量的银焊条现场融焊而成，引线穿过套管内部穿芯管后和端部固定件以细螺牙旋接。
红外热像图表明热点位置在焊接部位或螺纹部位。
05年5月23日，#1发电机配合三汊湾500KV#2主变投用前零起升压试验，在1天的电网倒闸隔离和试验准备阶段我厂电气专业将#1主变220KV B相套管吊出，重点检查1：上述引线和铜套焊接部位，2：铜套和端部固定件之间螺纹表面状况。
外观检查发现铜套末端的螺纹表面已经形成致密的氧化铜表层，分析形成原因是在铜套和引线焊接时铜套高温表面氧化后没有很好地进行处理，在变压器运行中铜套整体发热时氧化层的厚度又进一步增加，接着测量引线和铜套之间的接触电阻为3微欧，将引线从铜套内孔（Φ40mmx45mm）融化取出后检查发现存在三个问题：一是引线头部原来的氧化层处理不够彻底，二是银堆焊量不够造成引线头部未形成一个整体，三是在铜套内孔底部尚有小许焊接时残留物且内圆周表面近2/5面积有陈旧氧化膜没有清除。
红外分析法
5、双键伸缩振动区（1690—1500cm-1） 主要包括 C=C ， C=N ， N=N ， N=O 等伸缩振动以及苯 环的骨架振动（υC=C）。各类双键伸缩振动见表3-7,P56 。 一般情况下，υC=C比较弱，甚至观察不到。分子 几何对称性增大，吸收强度减弱，不对称性增强时， 吸收峰较强。 共轭作用将使υC=C吸收强度提高，同时由于共轭 降低了C=C键的力常数，因此将引起吸收峰向低波数
1450cm-1的吸收峰常被取代基-CH3的弯曲或剪式振动所
重叠。1600 cm-1和1500 cm-1附近的这两个峰是鉴别
芳核存在的重要标志之一。
各种稠环芳烃的υC=C吸收位置的变化范围要宽一 些，一般在1650—1600 cm-1和1525—1450 cm-1处出现 吸收峰。 NO2有对称和不对称伸缩振动,对称的υN=O为1358— 1255 cm-1,不对称的υN=O为1655—1510 cm-1，这两个 峰非常强，很容易分辨。 脂肪族硝基化合物的这两个峰分别位于1560 cm-1
叔铵盐：2700—2500 cm-1 VS
再根据1600—1500cm-1区的N-H弯曲振动吸收，则
可区分仲铵盐和叔铵盐(叔铵盐在该区无吸收)。
作为取代基时-NH2称氨基，作为官能团时称胺，N
上带正电荷时称铵；例如：CH3NH-甲氨基；CH3NH2甲
胺；CH3N+H3Cl-氯化甲（基）铵。
羧酸中的OH基形成氢键能力强,一般以二聚存在
CH3CH2CH2 O C NH2
为了避免干扰，常通过化学反应，将胺变成铵盐， 然后测铵盐的 IR谱。方法：在惰性溶剂中通入干燥的 HCl气体，使胺生成氯化铵盐。 铵盐的 IR谱特征：吸收峰位置向低波数一端移动，且 具有强的宽吸收带。 一般， 伯铵盐：3000—2500 cm-1 VS 仲铵盐：2700—2500 cm-1 VS
红外光谱-实例
NHR C
H2 p
O
H
CC
H2
n
COOCH3
( OMMT-g-PMA )
11:38:22
11:38:22
NHR
OH OH NHR
NHR
OH
( OMMT )
NHR
H
O
CC
H2 q
COOCH3
RHN OH
H
CC
H2
m
COOCH3
H
NHR
CC
H2 p
COOCH3
O
H
CC
H2
n
COOCH3
( OMMT-g-PMA )
11:38:22
拉曼光谱与红外光谱的比较
1. 物理过程不同:拉 曼光谱为散射光 谱,而红外光谱为 吸收光谱
2. 分子结构变化不同:拉曼光谱源于 诱导偶机矩,与分子极化率的变化 相关,而后者与分子永久偶机矩的 变化相关.
红外与拉曼判断原则:
1. 相互排斥原则: 存在对称中心分子,若有拉曼活性,则红 外无活性;若有红外活性,则拉曼无活性.例如CO2
Heat flow (mw)
20.0
17.5
A
15.0
B
12.5
10.0
A: PMA B: OMMT-g-PMA
7.5
-40
-20
0
20
40
60
Temperature (oC)
DSC curve for PMA (A) and OMMT-g-PMA (B)
NHR OH OH NHR NHR OH
( OMMT )
11:38:22
DSC 测得的纯组分聚合物PC、PS 以及它们共混物的
红外光谱法在药品检验中的应用实例(二)
红外光谱法在药品检验中的应用实例(二)二、晶型限度检查 1．(A晶型限度检查)取本品与含A晶型为10％的对比品各约25 mg，分离加液状石蜡0.3ml，研磨匀称，制成厚度约0.15 mm的石蜡糊片，同时制作厚度相同的空白液状石蜡糊片作参比，照红外分光光度法(《中国药典》2015年版四部通则0402)测定，并调整供试品与对比品在803cm-1波数处的透光率为90％～95%，分离记录620～803cm-1波数处的红外光汲取图谱。
在约620和803cm-1波数处的最小汲取峰间衔接一基线，再在约640和662cm-1波数处的最大汲取峰之顶处作垂线与基线相交，用基线吸光度法求出相应汲取峰的吸光度值，供试品在约640和662cm-1波数处的吸光度之比不得大于含A晶型为10％的甲苯咪唑对比品在该波数处的吸光度之比。
2.棕榈氯霉素混悬液(A 晶型限度检查) (1)对比品的制备：①20％A晶型对比品：称取棕榈氯霉素A晶型对比品1份和棕榈氯霉素B晶型对比品4份，混合匀称；②10％棕榈氯霉素A晶型对比品：称取棕榈氯霉素A晶型对比品1份和棕榈氯霉素B晶型对比品9份，混合匀称。
(2)供试品的制备：精密量取本品20ml，加水20ml,混匀，离心15分钟，弃去上清液，沉淀先加水2ml，研成糊状，再加水18ml混匀，离心，弃去上清液，按同法再洗2次，在室温减压干燥14小时，磨成细粉。
(3)测定法：取上述制备的两种对比品及供试品，分离加约2倍量的液状石蜡，研磨匀称，制成石蜡糊片，分离照红外分光光度法(《中国药典》2015年版四部通则0402)测定。
供试品在810cm-1波数处的透光率应为20％～30%，记录每一石蜡糊片在780～900cm-1波数处的红外光汲取图谱。
(4)计算办法：测定20％的A晶型对比品图谱中约885和790cm-1波数处的最小汲取峰、约858和843cm-1波数处的最大汲取峰的精确波数。
按这些波数，在10％的A晶型对比品图谱中，在约885和790cm-1波数最小汲取峰间画一基线，在约858和843cm-1波数最大汲取峰处各画一垂直线与基线相交，从而得到这些最大汲取峰处的校正汲取值。
红外光谱谱图解析实例
例： C9H8O2 = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
主要官能团旳吸收频率范围
多种官能团旳吸收频率范围
从第一区域到第四区域，4000cm-1到400cm-1多种官能团旳特征吸收频 率范围。
区 域
基团
—OH（游离）
—OH（缔合）
—NH2，—NH（游离）
第
—NH2，—NH（缔合） —SH
C—H伸缩振动
不饱和C—H
一 ≡C—H（叁键）
═C—H（双键） 苯环中C—H
饱和C—H
区
—CH3
多种官能团旳吸收频率范围
C—O
C—O—C
四 —CH3，—CH2
—CH3
区 —NH2 C—F C—Cl C—Br C—I
域 =CH2 —（CH2）n—,n>4
1 3 0 0 — 伸缩
s
1000
s
伸缩
900—1150
m
1460±10
—CH3反对称 变形，CH2变
s m,s
形
s
1 3 7 0 — 对称变形
—CH3
域
—CH2 —CH2
吸收频 率
（cm-1 ）
3650— 3580 3400— 3200 3500— 3300 3400— 3100 2600— 2500
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩
伸缩 伸缩 伸缩
3300附近 3010— 3040 3030附近
红外光谱技术在化学分析中的应用
红外光谱技术在化学分析中的应用一、前言化学分析是化学学科的一个重要分支，是研究物质组成和性质的基本方法，既可以对物质进行定性分析，也可以进行定量分析，是化学学科的基石。
在化学分析中，红外光谱技术具有非常重要的应用价值，可以快速、准确地鉴定物质的分子结构和性质，不仅在化学学科中得到广泛应用，也在其他许多领域中得到广泛应用。
二、红外光谱技术的基本原理红外光谱是用来研究物质分子内部振动和转动的一种分析方法。
当物质处于红外光的照射下时，分子将会吸收特定频率的红外光，这些频率和分子内部的振动和转动相关。
通过检测被吸收的红外光的强度，可以确定不同分子之间的差异，从而确定不同物质的成份和性质。
三、红外光谱技术在化学分析中的应用1. 有机物分析有机物分析是红外光谱技术的主要应用之一，因为有机物分子在红外区域中通常具有非常明显的特征吸收峰，这些吸收峰可以用来鉴定有机物的分子结构和化学键。
例如，烃类分子将会吸收在3000cm-1以下的区域，脂肪族化合物通常具有大小不同的强吸收峰，而环状分子则呈现出比较复杂的吸收峰形态。
2. 焦化产物分析红外光谱技术也可以用来分析焦化产物。
焦化过程中，原料中的烃类和杂质物质会发生热解反应，生成不同的气体和液态产物。
红外光谱技术可以检测这些气体和液态产物，确定它们的成份和浓度，并帮助石油化工厂进行产品质量控制和环境污染控制。
3. 催化剂表征催化剂的表征是化学分析中的重要应用领域，红外光谱技术可以通过监测吸收峰进行催化剂表征。
例如，催化剂中的CO吸附峰可以用于分析催化剂的表面性质和活性位点分布，还可以确定不同催化剂之间的结构和性质差异，为工业催化剂设计和优化提供基础数据。
4. 食品分析红外光谱技术还可以用于食品分析。
食品中的营养物质和添加剂分子具有明显的吸收特征，红外光谱技术可以用来检测这些分子，确定食品成份和质量，还可用于食品中添加剂的检测和质量控制。
5. 土壤污染分析土壤污染分析也是红外光谱技术的应用领域之一。
红外吸收光谱分析
3300 缔合OH
CH2=CH-CH2-OH
995. 920 -CH=CH2
第24讲
红外光谱分析
第13页
例：化合物C8H10O的红外光谱如下图，推测
第24讲
红外光谱分析
第27页
（3）单色器
单色器的作用是把通过样品池和参比池的复合光 色散成单色光，再射到检测器上加以检测
光栅——光栅单色器不仅对恒温恒湿要求不高， 而且具有线性色散，分辨率高和能量损失小等优 点
棱镜——早期的红外光谱仪使用一些能透过红外 光的无机盐如NaCl、KBr 等晶体制作棱镜；易吸 湿，需恒温、恒湿；近年来已被淘汰
其结构式 （1）计算不饱和度 =1+8+1/2（0-10）=4，可能含苯环
第24讲
红外光谱分析
第14页
A
~3000 1615
3350 缔合-OH
2935,2855 CH2
1500
1460 1005 C-O
750,700
（2）3350cm-1强而宽的吸收带，缔合-OH。 /cm-1 OH，1005 cm-1吸收峰 C-O，醇类化合物 （3）~3000 cm-1多重弱峰 CH，1615，1500 cm-1吸 收峰C=C；750，700 CH 单取代
第24讲
红外光谱分析
第11页
图谱解析实例：
例：分子式为C3H6O的化合物的红外图谱 如下图，推测其结构 （1）计算不饱和度 =1+3+1/2（0-6）=1，可能含C=C或 C=O
红外光谱应用实例
红外光谱是一种分析物质结构的重要方法，它可以通过物质的分子振动模式来确定物质的化学结构。
在实际应用中，红外光谱被广泛应用于化学、材料科学、生物学等领域。
以下是一些红外光谱应用实例：
药物分析：红外光谱可以用于药物分析，如定量分析药物中的杂质和降解产物等。
材料科学：红外光谱可以用于材料表征，如确定材料的组成、结构和性能等。
环境监测：红外光谱可以用于环境监测，如检测大气、水体和土壤中的污染物。
生物学：红外光谱可以用于生物学研究，如蛋白质结构分析、生物分子相互作用等。
总之，红外光谱是一种非常重要的分析工具，它在各个领域都有广泛的应用。
红外光谱解析实例
2、某化合物的分子式为C 3H 6O ，根据其红外光谱图推测结构308029292876 2861 164213791459 1467 993910 Liquid filmLiquid film328130122861 16451423 11131028 993 9184、某化合物的分子式为C 8H 8O ，根据其红外光谱图推测结构KBr3291 33692930 29592876 1607146513881072904763Liquid film习题答案:1.解: U= 6 + 1 – 12/2 = 1①3080 cm-1υ=CH②2962 cm-1, 2929 cm-1, 2876 cm-1, 2861 cm-1υCH3as, υCH2as, υCH3s, υCH2s③1642 cm-1υC=C④1459 cm-1, 1379 cm-1δ CH3as, δCH2, δCH3s，1379 cm-1吸收峰没有裂分说明无偕二甲基和叔丁基⑤993 cm-1, 910 cm-1γ=CH, 说明烯键单取代，为端基烯键。
①，③和⑤说明化合物中含CH2=CH-基团②和④说明化合物含烷烃链根据上述解析，可以推测化合物可能是CH2=CH-(CH2)3-CH3验证：化合物的不饱度和计算的不饱和度吻合，可查阅标准谱图和该谱图比对，确认化合物。
2.解: U= 3 + 1 – 6/2 = 1①3281 cm-1υOH②3012 cm-1 υ=CH③2861 cm-1υCH2④1645 cm-1υC=C⑤1423 cm-1δ CH2⑥1113 cm-1, 1028 cm-1υC-O和υC-C⑦993 cm-1, 910 cm-1γ=CH, 说明烯键单取代，为端基烯键。
①和⑥说明化合物含- OH②、④和⑦说明化合物中含CH2=CH-基团③和⑤说明化合物含-CH2-根据上述解析，可以推测化合物可能是CH2=CHCH2OH验证：化合物的不饱度和计算的不饱和度吻合，可查阅标准谱图和该谱图比对，确认化合物。
红外分析实例
之阳早格格创做图 1 是SBS 白中光谱图, 不妨瞅出2921cm-1、2846cm-1为- CH2- 的伸缩振荡吸支峰, 1601cm-1、1493cm-1为苯核的动吸支峰, 699cm-1、757cm-1为单与代苯环的振荡吸支峰, 966cm-1为C=C 的扭直振荡吸支峰, 911cm-1为=CH2里中摇晃振荡吸支峰.从图2、图 3 不妨瞅出各个性峰所对付应的基团:2924cm-1、2853cm-1为- CH2- 的伸缩振荡吸支峰, 2960cm-1为- CH3伸缩振荡吸支峰,1460cm-1为- CH2- 的剪式振荡吸支峰, 1377cm-1为- CH3剪式振荡吸支峰.由图1可睹，基量沥青白中光谱图中出现了3处吸支峰，其中波数650～910cm-1天区是苯环与代区，出现的几个吸支峰是由苯环上C-H里中摇晃振荡产死的；而波数1375cm-1战1458cm-1处的吸支峰则由C-CH3战-CH2-中C-H里内伸缩振荡产死的；波数2800～3000cn-1范畴内的吸支峰比较强，是环烷烃战烷烃的C-H 伸缩振荡的截止，由-CH2-伸缩振荡产死的.由齐波段的白中光谱（图3）可知，改性沥青与基量沥青正在2800～3000cm-1安排出现的强吸支峰戴基本相共，吸支峰的位子不爆收变更.便改性沥青而止，所有功能团不创制新的吸支峰，然而吸支峰的强度随SBD改性剂含量的删大而略有巩固.由650～1100cm-1波区的白中光谱（图\4、图5）可知，正在指纹区改性沥青与基量沥青的吸支峰存留明隐好别，即正在波数690～710cm-1战950～980cm-1处，SBS 改性沥青的白中波区吸支相对付较强，并正在966.1cm-1战698cm-1处出现了吸支峰，虽然波数698cm-1的千万于吸支峰值较波966.1cm-1处的大，然而波数966.1cm-1处的吸峰个性更为明隐.每种物量分子皆有一个由其组成战结构所决断的白中个性吸支峰，它只吸支一些特定波少的白中光.由于掺进的SBS改性剂与基量沥青并不爆收化教反应，亦即散苯乙烯战散丁二烯并不爆收化教变更，所以SBS改性沥青的白中光谱不过正在基量沥青的白中光谱上简朴叠加了散苯乙烯与散丁二烯的白中光谱，而相映的吸支峰位子战强度基础坚持稳定，是基量沥青战SBS改性剂的白中光谱的简朴合成图.与基量沥青比较，SBS改性沥青的白中光谱正在698cm-1战966.1cm-1处出现了明隐的个性吸支峰，分别由SBS改性剂中的散苯乙烯苯环战散丁二烯单键等个性官能团产死.本文尝试了五种分歧产天的沥青的白中光谱，其图谱如上图.为了剖析图谱战推导结构的便当，习惯上把白中光谱依照波数范畴分为四大峰区（也有分为五大峰区的）每个峰区对付应某些个性振荡吸支.第一峰区（3700-2500cm-1）为X-H 的伸缩振荡，第二峰区（2500-1900cm-1）为三键战乏积单键的伸缩振荡，第三峰区（1900-1500cm-1）为单键的伸缩振荡及H-O，H-N的蜿蜒振荡.除氢中的单键（Y-X）伸缩振荡及百般蜿蜒振荡位于第四峰区（1500-600cm-1）又称指纹区.从图2-2 不妨瞅出，对付分歧种类沥青试样尝试得到的白中光谱举止对付比，正在沥青白中谱图中普遍存留有10个较为明隐的吸支谱戴，对付应的波数分别为2924cm-1、2853cm-1、1600cm-1、1461cm-1、1377cm-1、1031cm-1、868cm-1、812cm-1、747cm-1战722cm-1，其中指纹区小于1000cm-1的谱戴已正在上图2-2 标出.壳牌-70战单龙-70 除了以上10 个吸支谱戴中，正在波数为1686cm-1、1671cm-1处分别还出现了一个新的吸支谱戴.对付沥青白中光谱图中的吸支谱戴分别举止剖析，截止睹表2-2.由表可知，沥青正在化教组分的形成上主要为脂肪族化合物、芳香族化合物以及杂本子衍死物.壳牌-70 中出现了明隐的C=O 吸支谱戴，单龙-70 沥青中出现了伯酰胺羰基C=O 的伸缩振荡吸支谱戴，标明沥青正在制备历程中即爆收了氧化反应.然而是由于沥青样品的分歧、被氧化的官能团分歧，引导白中中的峰值有所辨别.通过对付分歧沥青白中光谱的白中峰值举止领会，创制大部分沥青所含有的官能团结构相似，然而是其组成战含量的不引导分歧种类的沥青正在物理本能上辨别很大，其中壳牌-70 战单龙-70 易于被氧化，正在近期加热的制备历程中便出现了C=O 的官能团，然而是对付于沥青简直的结构的区别通过简朴的中图谱的峰值很易举止细分.进一步对付沥青各个官能团的含量举止比较，然而是正在尝试时由于白中光谱受浓度效率较大，尝试只可达到半定量，谱线峰里积的千万于含量比较意思不大，需要通过估计相对付含量去对付官能团的峰里积举止定量的领会.基量沥青的白中光谱图如图7.1所示.图7.1 AS90基量沥青白中光谱图由图7.1可知，基量沥青正在2800~3000cm-1安排沥青的白中光谱出现很强的吸支峰.鼓战烃及其衍死物的C-H战-CH2-的伸缩振荡小于3000cm-1，3000cm-1是鼓战烃战不鼓战烃相区别的分界线，其中以-CH2-的吸支最强.从图中2919cm-1战2851cm-1的吸支峰可估计沥青中含有鼓战烃，1597cm-1的吸支峰一部分是由共轭单键N=N(苯环骨架振荡)引起的，另一部分是由C=O的吸支引起的，由此可判决芳香族化合物的存留.1456cm-1、1374cm-1的吸支峰是由C-H 里内蜿蜒振荡峰引起的，它们为沥青中-CH3-烷烃基团蜿蜒振荡吸支峰.807cm-1（三个相邻氢本子）、723cm-1（芳烃五个相邻氢本子）的吸支峰是由=C-H里中蜿蜒振荡峰引起的，807cm-1的吸支峰证明沥青中含有三与代烯、大概者三个相邻氢本子基团，723cm-1的吸支峰证明沥青中含有芳烃基团，根据光谱图领会可知，基量沥青主假如由鼓战烃、芳香族化合物以及杂本子衍死物等形成.橡胶沥青的白中光谱如图7.2所示.图7.2 AS90橡胶沥青白中光谱图从图7.2不妨瞅出，橡胶沥青战基量沥青的白中光谱图形上去瞅，基量沥青比橡胶沥青少了一个946cm-1的吸支峰，然而是却比橡胶沥青多了一个1096 cm-1的吸支峰.白中光谱的1300cm-1 ～650cm-1的矮频区称为指纹区.所以那二个峰均是指纹区的吸支峰.1096 cm-1的吸支峰是一个强度变更的吸支峰，振荡典型为伸缩振荡型，归属R-O-R，官能团为脂肪醚.946 cm-1的吸支峰正在976-960 cm-1战915-905 cm-1之间，976-960 cm-1的吸支峰属于较强的吸支峰，915-905 cm-1共样也属于较强的吸支峰，所以946 cm-1应当是一个强的吸支峰，振荡典型是=C-H里中蜿蜒振荡典型.载玻片白中光谱齐反射要领，对付于基量沥青战橡胶沥青的图谱基本相共，那证明橡胶沥青中，兴旧橡胶粉战沥青主要爆收的是物理共混反应，果为载玻片齐反射法主假如通过映照物量表面，通过表面的物量吸支一部分光谱，再把光芒反射回去，而后画出白中光谱图，如果主要爆收的是化教共混反应的话，那么必定爆收了洪量的新官能团，反映到图谱上必定出现洪量的新吸支峰.然而正在缓江萍、鲍燕妮采与溴化钾涂片法，得到的硅改沥青白中图谱基础上是基量沥青战硅藻土二者白中图谱的叠加图谱，而不出现新的官能团，所以断定硅改沥青属于物理共混反应.那是果为溴化钾涂片法主假如通过光芒透射溴化钾压片去得到其中物量的白中吸支图谱的，所以那种要领得到的图谱肯定是溴化钾压片上所有物量白中吸支的图谱.而载玻片法主假如通过反射载玻片表面物量而得到的图谱，所以它得到的基量沥青的图谱战橡胶沥青的图谱基础是相共的.所以证明白橡胶沥青中所爆收的反应主要以物理共混反应为主，共时存留微小的化教反应.946cm-1战1096 cm-1那二个吸支峰大概许便是基量沥青战橡胶沥青的分歧之处，那便是橡胶沥青爆收的化教反应，爆收战消得的官能团.BRA白中光谱对付以上四弛白中光谱图举止领会，得到领会截止睹表3.15-3.18.表3.15-3.18可知：1）BRA本资料颗粒分子主要由不鼓战碳链及叛基、胺基以及碳酸盐、硅酸盐战氧化硅形成，BRA杂沥青分子主要由不鼓战碳链及羧基、胺基等组成，泰普克A-70#基量沥青分子主要由鼓战及不鼓战碳链形成，20%BRA改性沥青分子主要由鼓碳链、不鼓战碳链、羧基战胺基形成.由形成身分可知，BRA接进基量沥青中后，主要身分为一个混溶叠加的物理历程，官能团并不爆收变更.2）正在3种沥青中，对付比-OH键吸支峰里积，BRA 杂沥青是基量沥青的6.4倍，而且正在BRA杂沥青光谱图中1430.21cm-1处出现新的C-H基团强吸支峰，峰里积亦为基量沥青中C-H（甲基战亚甲基）吸支峰的30.3倍，改性沥青介于之间.而-OH键战C-H键键能均大于其余键，证明BRA 宁静性下于基量沥青，用BRA做改性剂能普及基量沥青的宁静性.3）正在20%BRA改性沥青光谱图中1045.95cm-1处，出现O-Si-O伸缩振荡，862.62cm-1处出现碳酸盐羧基C-H 伸缩振荡，基量沥青中不，而正在BRA杂沥青光谱图中1021.20cm-1、865.71cm-1处也有O-Si-O战碳酸盐餓基C-H 伸缩振荡，可断定此官能团由BRA杂沥青中存留与沥青分子分离的微量碳酸盐战二氧化硅戴进.从分子层里领会，证明O-Si-O、碳酸盐叛基C-H与沥青分子接联正在所有，使沥青的分子排列结构爆收改变，巩固了沥青的内散力.4）BRA本资料颗粒与BRA杂沥青官能团不很大好别，BRA本资料颗粒多了矿物量的吸支峰，而BRA杂沥青中不.煤沥青图3.1 表示为中温煤沥青(C-1)战其族组分的FT-IR 谱图.根据吸支峰的波少领会其官能团的归属，对付中温煤沥青（C-1）战其族组分的FT- IR 谱图举止比较领会.从图3.1 不妨瞅出，正在3050cm- 1 处有芳香烃分子的C H伸缩振荡峰；正在2920cm-1战2860cm-1有脂肪族的甲基（-CH3）战亚甲基（-CH2-）的CH伸缩振荡峰；正在1600cm-1战1450cm-1附近有芳香族分子的C=C伸缩振荡峰；正在1400cm-1附近有甲基（-CH3）战亚甲基（-CH2）的CH里蜿蜒振荡峰；正在875cm-1 对付应为多与代芳烃CH里中蜿蜒振荡，810cm-1 为芳烃分子单与代大概与代CH里中蜿蜒振荡；745cm-1 为芳烃单与代CH里中蜿蜒振荡；那证明煤沥青战其族组分的化教结构组成多为芳香族化合物战脂肪族化合物.正在1900cm-1～2000cm-1处为乏积共轭单键的振荡峰，TS组分战β树脂正在此处皆有明隐的振荡峰，那证明TS组分战β树脂中含有乏计共轭单烯结构，TI组分战QI 组分中不那个结构.对付比煤沥青的TS组分、β树脂战QI 组分正在相共波数处振荡峰的强度创制，正在3050cm-1、2920cm-1、2860cm-1、1400cm-1战745cm-1的振荡峰的振荡强度为ITS>Iβ树脂>ICTP>IT I>IQI，那证明TS组分战β树脂中的芳烃分子上含有脂肪族侧链战侧基以及含有脂肪族化合物，且TS组分芳烃分子的脂肪族侧链战侧基比β树脂的更兴盛，脂肪化合物含量更多.QI组分正在2920cm-1、2860cm-1战1400cm-1处的个性吸支峰险些消得，那证明QI组分中险些不含脂肪族化合物，多为下度缩散的与代苯环化合物，稀环芳烃的缩合程度较下.BRA改性图5 是克推玛依70#沥青、BRA 战BRA 改性沥青的白中光谱图.从图5 中各峰位可瞅出，BRA 改性沥青比克推玛依70#沥青减少了2 512. 54、1 800. 10 cm-1战1 029. 06 cm-1处的吸支峰，然而由BRA 的白中光谱图可创制，其正在2 512. 84、1 799. 02cm-1战1 026. 89 cm-1也出现了类似的吸支峰，由此可推出BRA 改性沥青中新减少的吸支峰为掺加BRA时戴进的.其余，BRA 改性沥青正在1 453. 70 cm-1处峰的宽度及强度均有明隐删大，那是由于基量沥青正在1 454.35 cm-1处出现C-H里内蜿蜒振荡吸支峰，共时BRA中无机碳酸盐的碳酸根-2CO中羰基C =O) 的伸缩振荡吸支峰也出3当前该区，二者相互叠加便引导该处峰的宽度及强度皆有删大趋势.概括以上领会可知BRA 改性沥青中不爆收新的吸支峰，且峰位也不出现大的位移.由此可睹，当BRA 掺进到基量沥青举止改性后，并已爆收新的官能团，即BRA 与基量沥青不爆收化教反应，布敦岩沥青的加进不过一个简朴的物理混溶历程.SBS改性沥青( 1) 从图1～图3 不妨瞅到，所有图谱中最明隐的是2 924 cm-1、2 853 cm-1、1 602 cm-1、1 455 cm-1以及1 376 cm-1附近的五个吸支峰，其中2 924 cm-1战2 853 cm-1处是—CH2—阻挡付称伸缩、—CH2—对付称伸缩的吸支峰，而且那二个峰皆有肩峰，分别位于2 955 cm-1战2 870 cm-1安排，它们是—CH3阻挡付称伸缩战—CH3对付称伸缩的吸支峰，—CH2—战—CH3的吸支峰叠加正在所有便产死了那种出现肩的结构，而且由此不妨瞅出—CH2—的含量要比—CH3的含量下．1 602 cm-1是苯环C = C 骨架振动的吸支峰，1 455 cm-1是—CH2—蜿蜒振荡战—CH3分歧过得称蜿蜒振荡叠加的吸支峰，果为—CH2—蜿蜒振荡的频次位于1 465 cm-1安排，战—CH3分歧过得称蜿蜒振荡的频次( 1 460 cm-1附近) 非常靠近，那二个频次戴常常会叠加正在所有．1 376 cm-1是—CH3对付称蜿蜒振荡的吸支峰．那些吸支峰证明白沥青是由多种鼓战少链烷烃、芳香族、戴少链的碳氢化合物组成的混同物，组成战结构比较搀杂．( 2) 图1 证明瞅出沈大下速公路提与的自然老化7a的SBS改性沥青相对付于已老化的SBS改性沥青正在760 cm-1、787 cm-1、875 cm-1、964 cm-1、1 030 cm-1、1 700 cm-1、3 385 cm-1安排均有明隐的吸支峰．经图谱辨别，760 cm-1、787 cm-1、875 cm-1处是苯环与代物的吸支峰，964 cm-1处是烯烃里中蜿蜒振荡的吸支峰，是SBS 中丁二烯的吸支峰，1 030 cm-1处是亚砜的吸支峰，1 700 cm-1处是酮类物量的吸支峰，3 385 cm-1处是羟基的吸支峰．老化后的沥青完齐的吸支皆要强很多，2 924 cm-1处的—CH2—阻挡付称伸缩吸支变更不大，然而是2 955 cm-1处的肩峰的吸支明隐变强了，由此不妨估计—CH3阻挡付称伸缩吸支峰的吸支变强了，2 853 cm-1处的—CH2—对付称伸缩吸支峰战2 870 cm-1处的—CH3对付称伸缩肩峰也有吸支巩固的局里，证明正在老化的历程中—CH2—战—CH3基团皆有分歧程度的减少，经领会该当是正在老化的历程中有些下分子少链化合物爆收了断链领会，单键大概者三键断裂死成了鼓战—CH3基团，而有一些小分子化合物由于脱氢缩合死成了少链化合物，大概者单键三键爆收加成反应死成了—CH2—基团，从而引起那二种基团的浓度降下，吸支加强．标明SBS改性沥青正在老化历程中，沥青爆收了诸多化教反应，其中以氧化反应为主．沥青中的硫战部分碳被氧化成—S = O—战—C = O—基团，死成了亚砜、酮类战羧酸．而且共一图谱中—CH2—战—CH3的相对付含量，不妨根据1 455 cm-1与1 376 cm-1的峰强度举止估算．由图可睹老化沥青的—CH2—含量隐著删下，证明正在老化历程中很多短链碳氢化合物爆收了加成、散合反应后，死成了更多的少链化合物，芳香分战胶量背沥青量转移，共时伴伴着沥青的软化战坚化．那面与petersen的钻研截止类似，睹证了“氧化反应是制成沥青软化，黏度减少的主要果素”．共时沥青的针进度落矮、延度变好也支援那一论断．（3）图2 证明，通过RTFOT 老化真验得出的老化SBS 改性沥青，共样也正在762 cm-1、787 cm-1、964 cm-1、1 030 cm-1、1 700 cm-1、3 385 cm-1安排有吸支峰，而且老化时间越少白中吸支局里越明隐．由此不妨标明RTFOT 老化沥青正在下温战氧气的效率下爆收了热氧老化，而且与自然老化沥青图谱的相似性标明沥青正在自然条件果素下所爆收的主要的老化便是热氧老化.不过相对付自然老化的沥青，人为老化沥青的吸支峰不那么超过，1 030 cm-1处亚砜吸支峰不超过，大概是由于亚砜的热宁静性较好，145 ℃时便大概爆收热领会有闭．正在真验采与的老化温度下，亚砜大概爆收了领会．而且由于室内老化真验是简朴的热氧老化，与自然老化条件下，沥青启受搀杂果素耦合效率的老化历程相比，室内老化产品的歉富性战老化强度皆有所短缺，然而动做热氧老化模拟考查领会要领的钻研，图谱领会要领无疑为阐明沥青热氧老化机理，提供了有利的佐证．( 4 ) 图3～5 证明，复活沥青697 cm-1、726 cm-1、760 cm-1、786 cm-1、1 494 cm-1、1 030 cm-1、1 074 cm-1、1 700 cm-1处有明隐的吸支峰．前五个吸支峰的存留，证明复活剂中存有洪量芳香烃，弛永兴、熊出华等人采与分子能源教模拟要领对付复活剂与老化沥青微瞅效率机理的钻研标明芳香分有好处革新沥青的相容性．而且从落矮溶解度参数好值的角度瞅，芳香分由于具备与沥青量相近的溶解度参数以及良佳的溶解其余烃类的本领，能隐著落矮老化沥青中溶量战溶剂的溶解度参数好值，使沥青成为匀称宁静的下分子溶液．复活剂中芳香烃的存留有帮于安排老化沥青的组分，革新老化沥青的相容性战抗老化本能，从而回复老化沥青的路用本能，延少讲路沥青的使用寿命，博得良佳的复活效验．1 030 cm-1是亚砜的吸支峰，1 074 cm-1大概是醚、酯大概者酸酐的吸支峰，1 700 cm-1是酮类物量．那些物量均是沥青氧化的产品，复活剂中含有此类物量大概是由于化教仄稳本理，起到对付氧化反应的压制效率，共样起到革新抗老化本能的效率．由图4-15 战表4.2 不妨得到以下论断：（1）对付百般沥青试样的白中光谱图举止（—CH2）归一化处理后，其正在个性区（4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 ）的波数为3433 cm-1、2917 cm-1、2850 cm-1、2850 cm-1、1690 cm-1、1630 cm-1、1455 cm-1、1378 cm-1等处爆收了大小分歧的吸支峰，正在指纹区（1300 cm-1 ~600 cm-1）之间的波数为1032 cm-1、867 cm-1、808 cm-1、716 cm-1诸位子爆收了大小纷歧的吸支峰.共时，五种沥青试样3433 cm-1的羟基（—OH）、1690 cm-1的羰基（C=O）、1630 cm-1的碳碳单键（C=C）等位子的吸支峰的大小大概者位子存留着变更，吸支峰的同共处睹图4-16 至图4-18.（2）新沥青正在个性区的3433 cm-1有一个由于羟基（—OH）引起的宽而强的吸支戴，3010 cm-1与3050 cm-1之间是一个由芳香族的伸缩振荡引起的吸支戴，2917 cm-1战2850 cm-1的最强峰是由于环烷及烷烃的C—H 振荡产死的，1630 cm-1存留由于共轭单键（C=C）的蜿蜒振荡产死的微小吸支戴.正在指纹区，1032cm-1处存留由C-O-C 引起的吸支戴，该吸支戴证明白芳香类化合物的存正在，867、808、716 等位子的微小吸支戴，证明沥青中存留芳香族物量.（3）经由室内压力老化得到的老化沥青，正在氧气与压力效率下，正在波数为3433 cm-1、1690 cm-1、1630 cm-1及1032 cm-1等位子的白中光谱谱戴爆收了变更.正在3433 cm-1出的吸支戴消得了，证明沥青正在老化历程，羟基（—OH）爆收断裂，其中断振荡吸支戴跟随着消得.3010 cm-1与3050 cm-1之间不存留吸支戴，证明芳香族物量爆收了转移.正在1690cm-1出现了微小的吸支戴，而1630 cm-1处的吸支减强，证明1630cm-1处的C=C单键断裂，而且与氧气产死了羰基C=O，正在那历程爆收了相映的化教反应.正在指纹区，1032cm-1位子由C-O-C 引起的吸支戴减强，证明沥青老化历程中，部分的C-O-C 爆收了化教反应.由此不妨得出，沥青正在老化历程中爆收了较为搀杂的化教反应.（4）正在老化沥青中加进复活剂得到的复活沥青，与老化沥青相比，3433 cm-1存留微小的吸支戴，然而比新沥青该位子的吸支戴窄小得多，正在1630 cm-1位子的C=C 单键也得到一定的回复，然而位子移动到了1603 cm-1，由此其余位子的吸支戴的强度及位子与老化沥青普遍，证明复活剂无法回复沥青的化教结构，其正在3433cm-1、1630cm-1二个位子处出现的微小吸支戴大概是加进的复活剂中含有少量的该结构形态的化教分子.即复活剂对付沥青的复活效率并不爆收新的物量及化教结构，那与暂时存留的“移止复活表里”普遍.（5）与复活沥青对付比，热拌复活沥青的白中光谱图正在3433cm-1的羟基（—OH）图4-17 C=O 与C=C 吸支峰图4-16（—OH）吸支峰图4-18 C-O-C 吸支峰得到了回复，3010 cm-1与3050 cm-1之间有微小的吸支戴，证明羟基（—OH）与芳香族类化教结构主要有新沥青决断.1607 cm-1位子由于C=C 单键振荡爆收的吸支戴也有明隐的巩固，由此得出新沥青被老化前拥有洪量的C=C 单键类物量.共时新沥青的加进，能使得1690 cm-1位子的羰基吸支戴明隐减小，那是由于新沥青中洪量存留的C=C 单键拥有较强的振荡耦合效率，使得C=O 基团的吸支戴被与代大概覆盖.（6）温拌复活沥青正在热拌复活沥青的前提上加进了温拌剂，而且正在较矮的温度下制备而成，由于老化效验小，而且试样中具备改变沥青相闭个性的温拌剂.其白中光谱图中表示出了一些新的个性.3010 cm-1与3050 cm-1之间的吸支戴也得到巩固，证明芳香族物量得到了一定的补充.正在3433 cm-1处羟基（—OH）的吸支戴最强，证明羟基（—OH）的吸支戴与温度闭系稀切，其余沥青试样的制备温度均正在150℃的条件下得到的，而温拌复活沥青试样则正在130℃完毕，下温能使得沥青中的羟基（—OH）化合物缩小.C=C 单键出现的位子也从1607 cm-1移动到1615 cm-1处，证明温拌复活沥青的C=C单键正在背新沥青的状态回复.白中光谱图其余位子处隐现出了与新沥青相共的个性.正在与热拌复活沥青相比，温拌复活沥青的白中光谱图不出现新的化教结构，证明温拌剂的加进，不与沥青及复活剂等组成部分爆收化教反应，沥青温拌机理是不是一个化教反应的历程，而是沥青里里各组成部分之间物理效率力的缩小，比圆表面弛力大概表面自由能的落矮，由此普及了沥青的拌战振动性.通过对付新沥青、老化沥青、复活沥青、热拌复活沥青与温拌复活沥青五种沥青试样的白中光谱领会，不妨得出，正在温拌复活沥青中，复活剂、温拌剂对付沥青的效率形式均是一种物理过历程.老化沥青正在新沥青的前提上由于老化效率爆收了羰基（C=O），而且羟基（—OH）战C=C 单键爆收了断裂，其振荡吸支戴消得，复活剂的加进通过其自己物量身分中的基团改变老化沥青的基团组成，而新沥青的加进由于其自己拥有较大数量的基团结构，不妨覆盖老化沥青中较强的羰基（C=O）基团.温拌剂对付新旧沥青的效率历程不爆收新的物量结构，证明温拌剂对付沥青的效率也不过一种润滑的物理历程，即通过正在沥青中加进温拌剂并充分搅拌，使其分别于沥青中，普及沥青的振动性，使得沥青正在较矮的温度下也能自由振动，真止充分拌战.。
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图1 就是SBS 红外光谱图, 可以瞧出2921cm-1、2846cm-1为- CH2- 得伸缩振动吸收峰, 1601cm-1、1493cm-1为苯核得动吸收峰, 699cm-1、757cm-1为单取代苯环得振动吸收峰, 966cm-1为C=C 得扭曲振动吸收峰, 911cm-1为=CH2面外摇摆振动吸收峰。
从图2、图 3 可以瞧出各特征峰所对应得基团 :2924cm-1、2853cm-1为- CH2-得伸缩振动吸收峰, 2960cm-1为- CH3伸缩振动吸收峰,1460cm-1为- CH2- 得剪式振动吸收峰, 1377cm-1为- CH3剪式振动吸收峰。
由图1可见,基质沥青红外光谱图中出现了3处吸收峰,其中波数650～910cm-1区域就是苯环取代区,出现得几个吸收峰就是由苯环上C-H面外摇摆振动形成得;而波数1375cm-1与1458cm-1处得吸收峰则由 C-CH3与-CH2-中C-H面内伸缩振动形成得;波数2800～3000cn-1范围内得吸收峰比较强,就是环烷烃与烷烃得C-H 伸缩振动得结果,由-CH2-伸缩振动形成得。
由全波段得红外光谱(图3)可知,改性沥青与基质沥青在2800～3000cm-1左右出现得强吸收峰带基本相同,吸收峰得位置没有发生变化。
就改性沥青而言,整个功能团没有发现新得吸收峰,但吸收峰得强度随SBD改性剂含量得增大而略有增强。
由650～1100cm-1波区得红外光谱(图\4、图5)可知,在指纹区改性沥青与基质沥青得吸收峰存在明显差异,即在波数690～710cm-1与950～980cm-1处,SBS改性沥青得红外波区吸收相对较强,并在966、1cm-1与698cm-1处出现了吸收峰,虽然波数698cm-1得绝对吸收峰值较波 966、1cm-1处得大,但波数966、1cm-1处得吸峰特征更为明显。
每种物质分子都有一个由其组成与结构所决定得红外特征吸收峰,它只吸收一些特定波长得红外光。
由于掺入得SBS改性剂与基质沥青并没有发生化学反应,亦即聚苯乙烯与聚丁二烯并没有发生化学变化,所以SBS改性沥青得红外光谱只就是在基质沥青得红外光谱上简单叠加了聚苯乙烯与聚丁二烯得红外光谱,而相应得吸收峰位置与强度基本保持不变,就是基质沥青与SBS改性剂得红外光谱得简单合成图。
与基质沥青比较,SBS改性沥青得红外光谱在698cm-1与966、1cm-1处出现了明显得特征吸收峰,分别由SBS改性剂中得聚苯乙烯苯环与聚丁二烯双键等特征官能团形成。
本文测试了五种不同产地得沥青得红外光谱,其图谱如上图。
为了解析图谱与推导结构得方便,习惯上把红外光谱按照波数范围分为四大峰区(也有分为五大峰区得)每个峰区对应某些特征振动吸收。
第一峰区(3700-2500cm-1)为 X-H 得伸缩振动,第二峰区(2500-1900cm-1)为三键与累积双键得伸缩振动,第三峰区(1900-1500cm-1)为双键得伸缩振动及 H-O,H-N得弯曲振动。
除氢外得单键(Y-X)伸缩振动及各类弯曲振动位于第四峰区(1500-600cm-1)又称指纹区。
从图2-2 可以瞧出,对不同种类沥青试样测试得到得红外光谱进行对比,在沥青红外谱图中普遍存在有10个较为明显得吸收谱带,对应得波数分别为2924cm-1、2853cm-1、1600cm-1、1461cm-1、1377cm-1、1031cm-1、868cm-1、812cm-1、747cm-1与 722cm-1,其中指纹区小于 1000cm-1得谱带未在上图 2-2 标出。
壳牌-70与双龙-70 除了以上 10 个吸收谱带外,在波数为1686cm-1、1671cm-1处分别还出现了一个新得吸收谱带。
对沥青红外光谱图中得吸收谱带分别进行解析,结果见表 2-2。
由表可知,沥青在化学组分得构成上主要为脂肪族化合物、芳香族化合物以及杂原子衍生物。
壳牌-70 中出现了明显得 C=O 吸收谱带,双龙-70 沥青中出现了伯酰胺羰基C=O 得伸缩振动吸收谱带,表明沥青在制备过程中即发生了氧化反应。
但就是由于沥青样品得不同、被氧化得官能团不同,导致红外中得峰值有所区别。
通过对不同沥青红外光谱得红外峰值进行分析,发现大部分沥青所含有得官能团结构相似,但就是其组成与含量得不导致不同种类得沥青在物理性能上区别很大,其中壳牌-70 与双龙-70 易于被氧化,在短期加热得制备过程中就出现了C=O 得官能团,但就是对于沥青具体得结构得区分通过简单得外图谱得峰值很难进行细分。
进一步对沥青各个官能团得含量进行比较,但就是在测试时由于红外光谱受浓度影响较大,测试只能达到半定量,谱线峰面积得绝对含量比较意义不大,需要通过计算相对含量来对官能团得峰面积进行定量得分析。
基质沥青得红外光谱图如图7、1所示。
图7、1 AS90基质沥青红外光谱图由图7、1可知,基质沥青在2800~3000cm-1左右沥青得红外光谱出现很强得-得伸缩振动小于3000cm-1,3000cm-1就吸收峰。
饱与烃及其衍生物得C-H与-CH2-得吸收最强。
从图中2919cm-1是饱与烃与不饱与烃相区别得分界线,其中以-CH2与2851cm-1得吸收峰可判断沥青中含有饱与烃,1597cm-1得吸收峰一部分就是由共轭双键N=N(苯环骨架振动)引起得,另一部分就是由C=O得吸收引起得,由此可判定芳香族化合物得存在。
1456cm-1、1374cm-1得吸收峰就是由C-H面内弯曲振-烷烃基团弯曲振动吸收峰。
807cm-1(三个相邻氢动峰引起得,它们为沥青中-CH3原子)、723cm-1(芳烃五个相邻氢原子)得吸收峰就是由=C-H面外弯曲振动峰引起得,807cm-1得吸收峰说明沥青中含有三取代烯、或者三个相邻氢原子基团,723cm-1得吸收峰说明沥青中含有芳烃基团,根据光谱图分析可知,基质沥青主要就是由饱与烃、芳香族化合物以及杂原子衍生物等构成。
橡胶沥青得红外光谱如图7、2所示。
图7、2 AS90橡胶沥青红外光谱图从图7、2可以瞧出,橡胶沥青与基质沥青得红外光谱图形上来瞧,基质沥青比橡胶沥青少了一个946cm-1得吸收峰,但就是却比橡胶沥青多了一个1096 cm-1得吸收峰。
红外光谱得1300cm-1～ 650cm-1得低频区称为指纹区。
所以这两个峰均就是指纹区得吸收峰。
1096 cm-1得吸收峰就是一个强度变化得吸收峰,振动类型为伸缩振动型,归属R-O-R,官能团为脂肪醚。
946 cm-1得吸收峰在976-960 cm-1与915-905 cm-1之间,976-960 cm-1得吸收峰属于较强得吸收峰,915-905 cm-1同样也属于较强得吸收峰,所以946 cm-1应当就是一个强得吸收峰,振动类型就是=C-H面外弯曲振动类型。
载玻片红外光谱全反射方法,对于基质沥青与橡胶沥青得图谱基本相同,这说明橡胶沥青中,废旧橡胶粉与沥青主要发生得就是物理共混反应,因为载玻片全反射法主要就是通过照射物质表面,通过表面得物质吸收一部分光谱,再把光线反射回去,然后绘出红外光谱图,如果主要发生得就是化学共混反应得话,那么必然产生了大量得新官能团,反映到图谱上必然出现大量得新吸收峰。
然而在徐江萍、鲍燕妮采用溴化钾涂片法,得到得硅改沥青红外图谱基本上就是基质沥青与硅藻土两者红外图谱得叠加图谱,而没有出现新得官能团,所以断定硅改沥青属于物理共混反应。
这就是因为溴化钾涂片法主要就是通过光线透射溴化钾压片来得到其中物质得红外吸收图谱得,所以这种方法得到得图谱肯定就是溴化钾压片上所有物质红外吸收得图谱。
而载玻片法主要就是通过反射载玻片表面物质而得到得图谱,所以它得到得基质沥青得图谱与橡胶沥青得图谱基本就是相同得。
所以说明了橡胶沥青中所发生得反应主要以物理共混反应为主,同时存在微弱得化学反应。
946cm-1与1096 cm-1这两个吸收峰或许就就是基质沥青与橡胶沥青得不同之处,这就就是橡胶沥青发生得化学反应,产生与消失得官能团。
BRA红外光谱对以上四张红外光谱图进行分析,得到分析结果见表3、15-3、18。
表3、15-3、18可知:1)BRA原材料颗粒分子主要由不饱与碳链及叛基、胺基以及碳酸盐、硅酸盐与氧化硅构成,BRA纯沥青分子主要由不饱与碳链及羧基、胺基等组成,泰普克A-70#基质沥青分子主要由饱与及不饱与碳链构成,20%BRA改性沥青分子主要由饱碳链、不饱与碳链、羧基与胺基构成。
由构成成分可知,BRA接入基质沥青中后,主要成分为一个混溶叠加得物理过程,官能团并没有发生变化。
2)在3种沥青中,对比-OH键吸收峰面积,BRA纯沥青就是基质沥青得6、4倍,并且在BRA纯沥青光谱图中1430、21cm-1处出现新得C-H基团强吸收峰,峰面积亦为基质沥青中C-H(甲基与亚甲基)吸收峰得30、3倍,改性沥青介于之间。
而-OH键与C-H键键能均大于其她键,说明BRA稳定性高于基质沥青,用BRA作改性剂能提高基质沥青得稳定性。
3)在20%BRA改性沥青光谱图中1045、95cm-1处,出现O-Si-O伸缩振动,862、62cm-1处出现碳酸盐羧基C-H伸缩振动,基质沥青中没有,而在BRA纯沥青光谱图中1021、20cm-1、865、71cm-1处也有O-Si-O与碳酸盐餓基C-H伸缩振动,可断定此官能团由BRA纯沥青中存在与沥青分子结合得微量碳酸盐与二氧化硅带入。
从分子层面分析,说明O-Si-O、碳酸盐叛基C-H与沥青分子交联在一起,使沥青得分子排列结构发生改变,增强了沥青得内聚力。
4)BRA原材料颗粒与BRA纯沥青官能团没有很大差异,BRA原材料颗粒多了矿物质得吸收峰,而BRA纯沥青中没有。
煤沥青图 3、1 表示为中温煤沥青(C-1)与其族组分得 FT-IR 谱图。
根据吸收峰得波长分析其官能团得归属,对中温煤沥青(C-1)与其族组分得FT- IR 谱图进行比较分析。
从图 3、1 可以瞧出,在 3050cm- 1 处有芳香烃分子得 C H伸缩振动峰;在 2920cm-1与2860cm-1有脂肪族得甲基(-CH3)与亚甲基(-CH2-)得CH伸缩振动峰;在1600cm-1与1450cm-1附近有芳香族分子得C=C伸缩振动峰;在 1400cm-1附近有甲基(-CH3)与亚甲基(-CH2)得CH面弯曲振动峰;在875cm-1对应为多取代芳烃CH 面外弯曲振动,810cm-1 为芳烃分子双取代或取代CH面外弯曲振动;745cm-1 为芳烃单取代CH面外弯曲振动;这说明煤沥青与其族组分得化学结构组成多为芳香族化合物与脂肪族化合物。
在1900cm-1～2000cm-1处为累积共轭双键得振动峰,TS组分与β树脂在此处都有明显得振动峰,这说明TS组分与β树脂中含有累计共轭双烯结构,TI组分与QI组分中没有这个结构。