红外光谱实验

（A）不添加样品的溴化钾光谱；（B）不含结晶水或羟基的样品光谱； （C）不含结晶水或羟基样品差减后的光谱
糊状法
糊状法是在玛瑙研钵中将待测样品 和糊剂一起研磨，将样品微细颗粒 均匀地分散在糊剂中测定光谱。最 常用的糊剂有石蜡油（液体石蜡） 和氟油。用石蜡油或氟油与样品一 起研磨的方法又叫做石蜡油研磨法 或氟油研磨法。
1.0
位移12cm-1
0.9
0.8
0.7
Ab so r b a n ce
KBr压片法使硫酸根 的反对称伸缩振动 向低频位移12cm-1
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
微外 显红法
化压法 溴钾片
变形
0.1
1200 Wavenumbers (cm-1)
1000
1116 3130 1419 1401
1094
要严格避免用KBr压片法制备样品。 用这种方法制备无机物样品，在红 外光谱中出现的反常现象已经进行 过广泛的研究。除了和KBr可能发 生阳离子交换外，KBr压片法由于 压力很大，样品的晶型也可能会改 变。用KBr压片法得到的无机化合 物的红外光谱，在解析时要格外小 心。
1134
1122
1.1
无 硫 钠 L0044 溴 钾 片 水 酸 化 压 法 无 硫 钠 L0044M 显 红 法 水 酸 微 外
Ab so r b a n ce
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1708
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1759 1708
1.1
1.2
1.3
1.4
1757
1.5
显
石 蜡 油
微
1500
1505 1505 1454 1425 1392 1365 1353 1341 1307 1286 1264 1180 1236 1217 1166 1148 1135 1122 1095 1079 1063 1032 1020
固体样品的制备和测试
固体样品以各种不同的形态存在，有粉末 样品，有粒状、块状样品，也有薄膜，板 材样品。有硬度小的样品，也有硬度大的 样品。有很脆的样品，也有非常坚韧的样 品。因此，应该根据固体样品的形态和测 试目的选用不同的制样方法和测试方法。 固体的常规透射光谱制样方法分为：压片 法，糊状法和薄膜法。
1460 1376
618
石蜡油研磨
1134
1131
制样方法
将几毫克样品放在玛瑙研钵中， 滴加半滴石蜡油研磨。石蜡油加 得越少越好。研磨好后，用硬塑 料片将样品刮下，涂在两片溴化 钾晶片之间，不要加垫片。
薄膜法
薄膜法分为： （1）溶液制膜法 （2）热压制膜法
溶液制膜法
• 将样品溶解于适当的溶剂中，然后将溶液 滴在红外晶片（如溴化钾、氯化钠、氟化 钡等）、载波片或平整的铝箔上，待溶剂 完全挥发后即可得到样品的薄膜。 溶液制膜法所选用的溶剂应是容易挥发的 溶剂。溶剂极性比较弱，与样品不发生作 用。样品在溶剂中的溶解度要足够大。所 配制的溶液浓度一般为1-3%。浓度过低， 制得的薄膜会太薄，浓度过高，制得的薄 膜又会太厚。
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 3000 Wavenumbers (cm-1) 2000 1000
2828
1097
用KBr压片法如何 从光谱中消除因KBr吸 附水产生的两个吸收峰？
消除水吸收峰的方法
• 样品和溴化钾研磨后，将研磨好的粉末在红 外灯下烘烤半个小时以上，再进行压片。在 施加压力之前最好先抽真空。压好的片应尽 快测试光谱。这样做只能部分地而不能彻底 消除光谱中水的吸收峰。 • 在相同条件下，用纯KBr粉末研磨压片，测试 光谱，将光谱保存在硬盘中。以后可以用这 张光谱作为参考光谱，从样品光谱中减去水 的吸收峰，参考因子选 1 左右。这样可以得 到较为满意的结果。 • 背景扣除法：用KBr粉末研磨压片作为背景。
如果有机物样品不含 结晶水，用溴化钾压 片法，在3400和 1640cm-1左右也会出 现水的吸收峰。
0.5
0.4
0.3
0.2
0.0 3000 2000 1000
Wavenumbers (cm-1)
1634
0.1
3455
无机和配位化合物分子中 通常都含结晶水或羟基，结晶 水或羟基的吸收峰会与溴化钾 吸附空气中的水吸收峰重叠在 一起。当空气的湿度较大时， 就很难判断是否含有结晶水或 羟基。
如果锭片压得又透明又平整，两个侧面非常平行，在测得 的光谱中，靠近400cm-1的低频端会出现干涉条纹，影响谱 带的辨认。
采用溴化钾压片法制样 存在两个致命的缺点
第一个缺点
• 无机和配位化合物通常都含有离子，样品和溴化 钾研磨，尤其是施加压力，会发生离子交换，使 样品的谱带发生位移和变形。严重时会向低频位 移十几个波数。 • 有机物采用溴化钾压片法制样时，在研磨和压力 的作用下，溴化钾与有机物中的极性基团也会发 生相互作用，使红外光谱谱带发生位移和变形。 但与无机物相比，这种位移要小得多，通常只向 低频位移几个波数。
石蜡油研磨法
石蜡油 ( Mineral oil 或Nujol ) 研 磨法可以非常有效地避免溴化钾压片 法存在的两个致命缺点，即不会发生 离子交换，又不会吸附空气中的水汽。 使用石蜡油研磨法还有另外两个优点： （1）制样速度快；（2）样品和石蜡 油一起研磨时，石蜡油在样品表面形 成薄膜，保护样品使之与空气隔绝。
1454 1425 1383 1365 1352 1341 1307 1285 1263
柠檬苦素
Wavenumbers (cm-1) 1000
1000 939 939 916 892 877 821 812 798 762 715 693 714 693
1236 1217 1180 1165 1148 1135 1122 1095 1079 1063 1032 1019 1001
0.6
0.5
如果无机物样品不含结晶 水，用溴化钾压片法，在 3400和1640cm-1左右也会 出现水的吸收峰。
0.4
0.3
无水亚硫酸钠的光谱
3426
0.2
0.1
0.0 3000 2000 1000
Wavenumbers (cm-1)
1.0
0.9
0.8
正二十二烷
0.7
A bs orbance
0.6
（3）样品本身含有结晶水。
对于吸附水，可用低温烘干 的方法，例如，将样品放入40℃ 烘箱中过夜；也可以用真空干燥 的方法。但这两种方法都有可能 使样品中的结晶水脱掉。
0.9
1379
样品名称：C60(OH)n
0.8
1617
1.0
真空干燥后，用显微红 外判断C60是否接上了 OH基团
0.7
0.6
Ab so r b a n ce
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7
A bs orbance
硫酸铵 (NH4)2SO4
位移22cm-1
位移18cm-1
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 4000
3055
KBr压片 显微
2000 Wavenumbers (cm-1)
618
0.6
3224
1.0
0.9
显微红外法
溴化钾压片法
• 样品和溴化钾混合物要求研磨到颗粒尺寸小于2.5 微米以下。颗粒尺寸如果在2.5-25微米之间，就 会引起中红外光散射。光散射使光谱基线倾斜。 光的散射与光的波长有关。当颗粒大于光的波长 时，光线照射到颗粒上才会发生散射。 • 用不锈钢小扁铲将研磨好的样品和溴化钾混合物 全部转移到压片模具中，并用小扁铲将混合物铺 平。这一步骤非常重要，如果混合物没有铺平， 压出来的锭片会出现局部透明。 • 混合物装好后，用手指的力量一面旋转压片模具 的压杆，一方面稍加向下的压力使混合物更加平 整。
1.0
碳酸钠有0，1，7，10个结晶水之分
0.9 0.8 0.7 0.6
A bs orbance
显微 Na2CO3.10H2O
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 2000 Wavenumbers (cm-1)
KBr Na2CO3 显微 Na2CO3
光谱中出现水的吸收峰可能有三个 原因： （1） 样品吸附空气中的水，称为 吸附水； （2）溴化钾和样品一起研磨时，溴 化钾吸附空气中的水；
1000
722
石蜡油研磨的好处是： （1）不会使谱带变形
（2）不会使峰位发生位移
对于非极性基团的振动 频率，峰位不会发生位 移；对于极性基团，如 C=O的伸缩振动，峰 -1. 位会位移几个cm
1.0
0.9
0.8
柠檬苦素
0.7
0.6
Ab so r b a n ce
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000
1.4 1.3 1.2 1.1 1.0
Ab so r b a n ce
2924
1.5
0.9 0.8 0.7 0.6
0.4 0.3 0.2 0.1
1464 1377
0.5
2954
2854
石蜡油 ( Mineral oil 或Nujol )的光谱
4000
3000
2000 Wavenumbers (cm-1)
压片法
压片法是一种传统的红外光谱 制样方法，是一种简便易行的 方法，现在仍然是红外光谱实 验室常用的制样方法。稀释剂 有溴化钾和氯化钾。溴化钾和 氯化钾都是卤化物，所以又称 为卤化物压片法。通常使用溴 化钾作为样品的稀释剂。
溴化钾压片法
1mg 左右样品和150mg左右 KBr 研磨，施加 8 吨左右的压力，压成透明或半透明的薄片。 为了确保一次压片测试成功，粉末样品最好 使用天平称量。质量为1毫克的粉末样品， 如果不用天平称量，很难估计准确。因为非 结晶状粉末样品很轻，而结晶粒状样品却很 重。光谱的最强吸收峰吸光度在0.5-1.4之 间比较合适。溴化钾粉末用量不需要称量， 大约150毫克即可。
热压制膜法
• 热压制膜法可以将较厚的聚合物薄膜 热压成更薄的薄膜，也可以从粒状、 块状或板材聚合物上取下少许样品热 压成薄膜。 • 热压模具可以购买，也可以自制。购 买的薄膜制样器（Film Maker）可以 将少许聚合物热压成15，25，50，100， 250，500微米厚的薄膜，薄膜直径为 20毫米。
•
• 滴在载波片上制得的薄膜必须剥离才能测 定。因为载波片在2500cm-1以下不透红外 光。滴在铝箔上制得的薄膜如果剥离不下 来，可以用40℃，3摩尔/升的NaOH溶液将 铝箔溶解掉，薄膜就漂在液面上。取出晾 干既可用于测试。 • 溶液滴在溴化钾晶片上制得的薄膜可以直 接测定。如果测得的样品光谱吸光度太低， 可以往溴化钾晶片上继续滴加溶液；如果 吸光度太高，可以往溴化钾晶片上滴加溶 剂溶解掉部分样品。
0.8
氨基乙酸
0.7
0.6
Ab so r b a n ce
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 1500 Wavenumbers (cm-1) 1000
第二个缺点
用KBr压片法，在3400和1640cm-1 左右会出现水的吸收峰。这是由于 溴化钾研磨时，吸附空气中的水蒸 气造成的。 研磨之前无论溴化钾 烘得多么干，也会出现这种现象。
红外光谱样品制备 和测试技术
源自文库
对于任何样品，只要样品的量足够多，都 可以得到一张红外光谱。红外光谱可以测 定有机物，无机物，聚合物，配位化合物， 也可以测定复合材料，木材，粮食，饰物， 土壤，岩石，各种矿物，包裹体等等。对 于不同的样品要采用不同的红外制样技术。 对于同一样品，也可以采用不同的制样技 术。要得到一张高质量的光谱图，制样技 术或制样技巧是非常重要的。不同操作者 制备相同的样品，测试得到的光谱可能会 差别非常大。
1.0
0.9
0.8
0.7
150mg左右纯KBr研 磨压片得到的光谱
0.6
Ab so r b a n ce
0.5
0.4
0.3
0.2
3434
0.1
0.0 4000 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000
1631
1.0
无 亚 酸 Na2SO3 水硫钠
0.9
0.8
0.7
A bs orbance
916 892 877 821 812 798 762
1.1 1.0
无水Na2SO4光谱
2924
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
Ab so r b a n ce
0.4 0.3 0.2 0.1 -0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 4000 3000
2856
显微
2000 Wavenumbers (cm-1) 1000
石蜡油研磨法存在两个缺点： （1）石蜡油是饱和碳氢化合物，是 混合物，C 原子的个数约十几个。 由于是碳氢混合物，在样品光谱中 会出现碳氢吸收峰，在3000－2850， 1460，1375，720cm-1区间的碳氢 吸收峰会干扰样品的吸收峰；（2） 样品用量较溴化钾压片法用量多， 至少需要几毫克样品。