原位拉曼光谱在线分析
原位Raman光谱技术在化学催化反应中的应用
原位Raman光谱技术在化学催化反应中的应用化学催化反应一直是很多领域研究的热点之一。
随着现代科技的发展和重要性的日益凸显，人们逐渐意识到，要对化学催化反应过程进行深入研究必须采用高灵敏度和高分辨率的技术。
原位Raman光谱技术（in situ Raman spectroscopy）作为非破坏性、高分辨率、快速、准确的表征手段，在化学催化领域越来越受到重视。
本文将从原位Raman光谱技术的基本原理、应用实例和展望等方面论述其在化学催化反应中的应用前景。
一、原位Raman光谱技术的基本原理Raman光谱技术是通过照射样品的激光光束，测量样品散射光有多少振动频率（Raman位移），从而揭示样品的分子结构和化学键状态的一种方法。
相对于红外光谱技术，Raman光谱技术对样品的要求较低，同时也可以测量液态、固态和气态样品，极大的拓展了其应用范围。
原位Raman光谱技术是指在反应过程中同步采集反应物和产物的Raman谱图，通过定量分析反应物和产物的量变以及分析其结构变化揭示反应动力学和反应机理。
该技术通过特殊的实验装置，将光学纤维捆绑在反应器的设备中，实时采集反应过程中的特征Raman谱，对反应物和产物的形成、转化及动力学特征进行定量分析。
二、原位Raman光谱技术在化学催化反应中的应用实例1. 催化剂设计原位Raman光谱技术可以用来研究催化剂及反应中间体的特征光谱，进而确定反应动力学参数、催化剂活性中心位点和其空间分布特征，为催化剂的设计提供理论基础。
例如，研究人员在催化加氢脱氢反应中首次利用原位Raman光谱技术，确定了催化剂的活性中心位点及其结构特征，发现催化活性的增强与负载Co与Pt 活性中心的强化及其构象的相互作用有关。
2. 反应机理研究原位Raman光谱技术也可以用来研究反应的机理。
例如，在乙烯加氢反应，根据催化剂和反应物的Raman光谱，可以确定产物与反应物的相对配位规则及其反应机理。
由于在反应过程中催化剂发生了结构变化，因此根据反应物和产物的Raman光谱，可以判断反应物质的结构和溶解状态是否发生了转变或变化，从而揭示化学反应的动力学过程和机理。
原位拉曼光谱在线分析
具有其特定的拉曼位移，具有拉曼活性物质的拉曼特征峰中，
只具有单一拉曼活性振动形式的物质体现在拉曼谱图上只有
单一的峰，具有多种拉曼活性的振动形式体现在拉曼谱图上
有多个峰。
测定的未知物质的拉曼光谱，只需找出该物质的特征拉曼光
谱，就可以识别物质的种类。
姜承志.拉曼光谱数据处理与定性分析技术研究[D]. 长春:中国科学院大学, 2014.
➢ 较容易实现原位条件(高温、高压、复杂体系)下的催化研究；
➢ 拉曼光谱可用于催化剂制备及反应过程的机理研究，特别是
水相到固相的实时研究。
原位拉曼的不足
荧光干扰和灵敏度较低是阻碍其广泛应用的最主要的问题
胡晓红.拉曼光谱的应用及其进展[J]. 分析仪器, 2011(6): 1-4.
原位拉曼光谱-实验应用
到外逐渐晶化。
Fe-ZSM-5 的晶化机理
范峰滔, 李灿.催化材料的紫外拉曼光谱研究[J]. 催化学报, 2009, 30(8): 717-739.
原位拉曼光谱-实验应用
紫外拉曼光谱优势
紫外拉曼光谱由于避开了荧光干扰和具有较高的灵敏度
利用紫外拉曼以及共振拉曼光谱技术可以非常可靠、准
确地鉴别出微孔和介孔材料中活性位的结构
24 3
ℎ (0 − )4
2
2
=
×
45(
′)
+7(
′)
ℎ
45 × 32 4
−
(1 − )
应用拉曼光谱作定量分析的基础是测得的分析物拉曼峰强度与
分析物浓度间有线性比例关系。分析拉曼峰面积（累积强度）
与分析物浓度间的关系曲线是直线，这种曲线称为标定曲线。
拉曼光谱分析
n
拉曼原理
n
拉曼位移（Raman Shift） 斯托克斯与反斯托克斯散射光的频率与激发光源频率之差 Δν统称为拉曼位移。 斯托克斯散射的强度通常要比反斯托克斯散射强度强得多， 在拉曼光谱分析中，通常测定斯托克斯散射光线。 拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同的化学键或基 态有不同的振动方式，决定了其能级间的能量变化，因此， 与之对应的拉曼位移是特征的。这是拉曼光谱进行分子结 构定性分析的理论依据。
depth A depth B O
depth C 9
3 6 sputtering time (min)
1332
Counts / a.u.
600
400
200 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 －1 Raman Shift / cm
1574 544
1332
Counts / a.u.
n
n
n n
局限：不适于有荧光产生的样品 解决方案：改变激光的激发波长，尝试 FT-Raman光谱仪
Raman光谱仪
优势：激发波长较长， 可以避免部分荧光产生
局限：黑色样品会产生热背景 薄膜样品的厚度应 >1m 光谱范围：5~4000cm-1
分析方法
n
普通拉曼光谱 一般采用斯托克斯分析
n
反斯托克斯拉曼光谱 采用反斯托克斯分析
有机化学应用
n
在有机化学中主要应用于特殊结构或特征基团的研究。
材料科学应用
n
在固体材料中拉曼激活的机制很多，反映的范围也很广： 如分子振动，各种元激发（电子，声子，等离子体等）， 杂质，缺陷等
n
晶相结构，颗粒大小，薄膜厚度，固相反应，细微结构分 析，催化剂等方面
原位在线拉曼光谱仪的用途
原位在线拉曼光谱仪的用途
原位在线拉曼光谱仪的用途主要包括以下几个方面：
1.材料研究：在材料科学中，原位拉曼光谱技术可以用来研究材料的结构、晶体缺陷、微观形态等信息，例如可以用来分析纳米颗粒、纤维、高分子等材料的结构信息。
2.化学反应研究：原位拉曼光谱技术还可以用来研究材料的化学反应过程，例如可以用来观察化学反应中的中间体或产物。
在电化学领域，它可以通过原位获取电极上或界面上的变化信息，实现对电池反应机理、界面反应、中间产物等的化学变化研究。
3.生物医学应用：在生物医学领域中，原位拉曼光谱技术可以用来研究生物分子的结构和特性，例如可以用来分析蛋白质、DNA、RNA 等生物分子的结构、构象变化等信息。
4.鉴别物质缺陷：例如在金刚石晶体中，由于内部质点的热振动或受到辐射、高压作用等，通常会存在一些晶格缺陷，如研究较多的缺陷中心即色心。
天然金刚石或人工改造金刚石在形成过程中可能还会存在一些微区结构缺陷，如包裹体、微裂隙等。
缺陷可能分布在金刚石的表面也可能在内部。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，请查阅相关文献资料或咨询专业人士。
原位电化学拉曼测试条件
原位电化学拉曼测试条件一、引言原位电化学拉曼测试是一种结合电化学和拉曼光谱技术的分析方法，能够实时监测电化学反应体系中的化学变化。
在过去的几十年里，原位电化学拉曼测试得到了广泛的应用，为研究电化学反应机理、表面吸附物种和电化学界面提供了有力的手段。
本文将主要介绍原位电化学拉曼测试的条件和方法。
二、电化学拉曼测试的基本原理原位电化学拉曼测试的基本原理是利用拉曼光谱技术对电化学反应体系进行实时监测。
拉曼光谱是一种非常灵敏的分析技术，可以通过测量样品中散射光的频率和强度来获取样品的结构和化学成分信息。
而电化学拉曼测试则是在电化学反应体系中进行拉曼光谱测量，通过监测电极表面的化学变化来揭示电化学反应的机理。
三、原位电化学拉曼测试条件1. 电化学反应体系原位电化学拉曼测试可以应用于各种电化学反应体系，包括金属电极、半导体电极和电解质溶液等。
在选择电化学反应体系时，需要考虑反应的稳定性、催化剂的选择以及电极材料的特性等因素。
2. 拉曼光谱仪原位电化学拉曼测试需要使用高分辨率的拉曼光谱仪，以获取准确的拉曼光谱数据。
典型的拉曼光谱仪包括激光光源、光学系统和探测器等组成。
其中，激光光源需要具有稳定的输出功率和适当的波长，以满足不同样品的测量需求。
3. 电化学细胞电化学细胞是进行原位电化学拉曼测试的关键设备之一。
电化学细胞需要具备良好的密封性能和可调节的工作电位范围，以适应不同电化学反应体系的要求。
常见的电化学细胞包括三电极系统和双电极系统，其中三电极系统由工作电极、参比电极和对电极组成，双电极系统只有工作电极和参比电极。
4. 电化学工作站原位电化学拉曼测试需要在电化学工作站中进行。
电化学工作站通常由电化学细胞、电位控制器和数据采集系统组成。
电位控制器用于控制电极的工作电位，而数据采集系统用于记录拉曼光谱的强度和频率信息。
四、原位电化学拉曼测试方法原位电化学拉曼测试方法包括实时测量和时间分辨测量两种。
实时测量是指在电化学反应过程中连续记录拉曼光谱，以实时监测反应的动态变化。
原位拉曼光谱在线分析
原位拉曼光谱在线分析引言：原位拉曼光谱在线分析是一种非侵入性的光谱技术，可以通过激光与样品相互作用的方式获取样品的化学信息。
原位意味着该技术可以在样品的实际应用场景中进行在线实时监测，而不需要样品的取出和处理。
本文将介绍原位拉曼光谱在线分析的原理、应用以及存在的挑战。
一、原位拉曼光谱在线分析的原理原位拉曼光谱在线分析主要基于拉曼散射的原理。
当激光被聚焦在样品表面或样品内部时，部分光子与样品中的分子相互作用，产生红外或者紫外光子的散射光谱。
拉曼散射光谱中的每一个峰对应于样品中一些特定化学键的振动频率。
通过测量样品中的散射光谱，我们可以获取样品的拉曼光谱信息，进一步了解样品的组成和结构。
二、原位拉曼光谱在线分析的应用1.化学过程监测：原位拉曼光谱在线分析可以实时监测化学反应过程中的组分变化以及反应产物的生成情况。
这对于实时调控化学反应的反应条件以及选择最佳的反应参数非常重要。
2.制药行业：原位拉曼光谱在线分析可以用于药物制剂的监测和质量控制。
通过监测药物制剂的组分变化，可以及时发现制剂中的异常情况，并采取相应的措施进行纠正。
3.环境监测：原位拉曼光谱在线分析可以用于环境样品的分析，如水质监测、大气中污染物的检测等。
由于原位分析不需要对样品进行取样和处理，可以减少对环境样品的破坏并大大提高监测效率。
4.生化分析：原位拉曼光谱在线分析可以用于生物样品的分析，如细胞生长监测、蛋白质聚集的检测等。
这对于研究生物体内化学过程的变化、生物样品的健康状况等方面具有重要意义。
三、原位拉曼光谱在线分析的挑战尽管原位拉曼光谱在线分析具有广泛的应用前景，但仍面临一些挑战。
1.信号强度：原位拉曼光谱在线分析中，由于激光与样品的相互作用比较弱，所以采集到的拉曼信号较弱。
因此，需要采用增强拉曼技术，如表面增强拉曼光谱（SERS）或拉曼散射共振增强（SERRS）等，来提高信号强度。
2.干扰信号：原位拉曼光谱在线分析中，样品周围的环境会产生干扰信号，使得拉曼信号的检测变得困难。
拉曼光谱分析
U1000 T64000 HR 800
Aramis XPloRA
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2-什么是拉曼光谱?
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时间和发现人
1928 年，印度科学家C.V Raman in首先在CCL4光谱 中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长 会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色 发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信 息，因此这种效应命名为Raman效应。
-1
1 500
2 000
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D-band
Info on defects
高分辨率实验结果
x10 3 40 35 30 25 20 15 10
LabRAM HR普通分辨率 LabRAM HR高分辨率模式
Intensity (cnt)
北京-拉曼光谱仪应用中心
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核心技术 : 衍射光栅
等离子刻蚀全息光栅
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光谱仪的心脏——光栅
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瑞利散射
散射光 弹性散射（频率不发生改变-瑞利散射） 非弹性散射（频率发生改变-拉曼散射） lscatter= llaser
llaser
拉曼散射
lscatter> llaser
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深海原位激光拉曼光谱系统释样设计与海试
原位化学传感器就显得尤为必要． 光谱类化学传感 器可 实现对 深海 目标 物 的原位 、 时 、 实 连续 、 接 触 无 测试 ， 并且同时获得多种物质成分的信息 ， 近年来成 为深海原位探测化学传感器发展热点． 拉曼光谱技 术适用于海底热液喷 口［ ］冷泉 区【 １、 － ２ ３ 等极端环境 。
（ ． ｐｉ ｎ ｐ ｅｅｔ ｎｃ ａｏａｏ ， ｃａ ｎｖｒｔ ｏ Ｃ ｉａ Ｑｎｄｏ２ ６０ ， ｈｎ ； ．ｕ ｍ ｒ ｅＧ ｏｃ ｎｅ ｎ ｒｓ １ Ｏ ｔ ｓ ｄＯ ｔ ｌ ｒ ｉ Ｌｂｒｔ ｙ Ｏ ｅｎＵ ｉ ｓｙ ｆ ｈ ， ｉｇａ ６ １０ Ｃ ｉ ２ Ｓ ｂ ａｉ ｅｓｉ ｃｓ ｄＰｏ－ ｃａ ｏ ｃｏ ｓ ｒ ｅ ｉ ｎ ａ ｎ ｅ ａ
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拉曼光谱分析
Intensity (Arb. Units)
TiO2/300℃
20000 228
TiO2/400℃
TiO2/500℃ 0 145 294 404 516 635 TiO2/600℃ 500 800 1000 200 Raman Shift / cm–1
Raman scattering
拉曼原理
n
斯托克斯（Stokes）拉曼散射 分子由处于振动基态E0被激发到激发态E1时，分子获得的能量为ΔE， 恰好等于光子失去的能量：ΔE＝E1－E0，由此可以获得相应光子的频 率改变Δν＝ΔE/h
n
Stokes散射光线的频率低于激发光频率 。反Stokes线的频率νas＝ν0＋ ΔE/h，高于激发光源的频率。 拉曼散射的产生与分子的极化率α有关系 α 是衡量分子在电场作用下电荷分布发生改变的难易程度，或诱导偶极 距的大小，即单位电场强度诱导偶极距的大小。 散射光与入射光频率的差值即是分子的振动频率
n
n
n n
局限：不适于有荧光产生的样品 解决方案：改变激光的激发波长，尝试 FT-Raman光谱仪
Raman光谱仪
优势：激发波长较长， 可以避免部分荧光产生
局限：黑色样品会产生热背景 薄膜样品的厚度应 >1m 光谱范围：5~4000cm-1
分析方法
n
普通拉曼光谱 一般采用斯托克斯分析
n
反斯托克斯拉曼光谱 采用反斯托克斯分析
温度范围： 液氮温度(-195℃)至 1000℃ 自动设置变温程序
适于分析随温度变化发生的： 相变 形变 样品的降解 结构变化
样品制备
n
溶液样品 一般封装在玻璃毛细管中测定 固体样品 不需要进行特殊处理
n
材料分析中的应用
【2024版】拉曼光谱分析法--ppt课件
优 滤光片组
检测系统
Nd-YAG激光光源
点 ➢ 荧光背景出现机会小
➢ 分辨率高 ➢ 波数精度和重现性好 ➢扫描快，操作方便 ➢近红外光的特性（光纤维中传递性能好、可穿透生物组织）
PPT课件
29
✓近红 外激光 光源
Nd-YAG激光器代替可见光激光器； 产生1.064μm近红外激发光，比可见光 长约1倍，影响信噪比，FT技术克服； 激发光能量低于荧光所需阈值。
e
e
e
e
温度升高 概率大！
3振 电
2动 子
1 0
能 级
基 态
e e
Rayleigh 散射 PPT课件
Raman 散射 8
2、 拉曼光谱图
CCl4的散射光谱
Rayleigh scattering
Stocks lines
anti-Stockes lines
PPT课Δ件ν/cm-1
9
CCl4的拉曼光谱
适用于分子结构分析
PPT课件
11
3、拉曼光谱与分子极化率的关系 拉曼活性取决于振动中极化率是否变化。
若分子在电场E（光波的电磁场）中，产生诱导偶极距μ
μ ＝ αE α为极化率
反映了分子中电子云 变形的难易程度
分子极化率是诱导偶极矩与外电场的强度之比
分子中两原子距离最大时，α也最大
拉曼散射强度与极化率成正比例关系
➢干涉滤光片组，由折射率高低不同 的多层材料交替组合而成。
✓检测器
➢室温下的铟鎵砷检测器 ➢液氮冷却的锗检测器
PPT课件
31
三、激光显微拉曼光谱仪
使入射激光通过显微镜聚焦到试样的微小部位 （直径小至5 μm ），可精确获取所照射部位的拉 曼光谱图。 ➢ 共焦显微激光拉曼光谱仪（使用CCD检测器）： 显微镜的物镜和目镜的焦点重合于一点，排除了非 焦点处组分对成像的影响，可显示微区的不同深度 和三维结构信息。 ➢ 激光拉曼光纤探针：光导纤维传感技术与显微镜 耦合而成，可对远距离、特殊环境中试样的拉曼散 射进行原位遥感探测。
原位远场拉曼光谱
原位远场拉曼光谱
拉曼光谱学是一种重要的光学分析技术，用于研究分子结构和化学组成。
原位远场拉曼光谱技术是其中的一种特殊形式，它能够在保持样品原位的情况下进行无损、非侵入性的分析。
原位远场拉曼光谱技术的基本原理是利用拉曼散射现象。
当光与物质相互作用时，光子与物质分子发生相互作用，导致光子的能量和动量发生变化，这种现象被称为拉曼散射。
通过测量散射光的频率和强度，可以获得关于物质分子结构和化学组成的信息。
原位远场拉曼光谱技术的特点是能够在保持样品原位的情况下进行分析。
这意味着在实验过程中，样品不会被移动或破坏，从而能够保持其原始状态。
这对于一些难以移动或脆弱的样品来说非常有价值，因为它可以避免样品在运输或处理过程中发生损坏或变化。
此外，原位远场拉曼光谱技术还具有高灵敏度和高分辨率的特点。
它能够检测到微小的结构和化学变化，并给出详细的分子结构和化学组成信息。
这使得该技术在化学、生物学、环境科学和医学等领域中得到了广泛的应用。
例如，在化学领域中，原位远场拉曼光谱技术可用于研究化学反应过程中分子的结构和性质变化。
在生物学领域中，它可以用于研究生物大分子的结构和功能，以及细胞和组织的代谢过程。
在环境科学领域中，它可以用于监测空气、水和土壤中的污染物和有毒物质。
在医学领域中，它可以用于研究药物分子的作用机制和生物分子的结构变化。
总之，原位远场拉曼光谱技术是一种强大的分析工具，它能够在保持样品原位的情况下进行无损、非侵入性的分析。
由于其高灵敏度和高分辨率的特点，该技术在各个领域中都有着广泛的应用前景。
第1 页。
拉曼光谱
光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为喇曼效应。
喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。
用虚的上能级概念可以说明了喇曼效应:（图）原理设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。
当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态（Virtual state），虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。
设仍回到初始的电子态，则有如图所示的三种情况。
因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为喇曼线。
在喇曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。
附加频率值与振动能级有关的称作大拉曼位移，与同一振动能级内的转动能级有关的称作小拉曼位移：大拉曼位移：(为振动能级带频率)小拉曼位移：(其中B为转动常数)简单推导小拉曼位移：利用转动常数转动能级能级的选择定则为：所以有即（图）拉曼光谱拉曼散射光谱具有以下明显的特征：a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。
这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
简单解释：按照波尔兹曼分布律，处于激发态的分子数与处于正常态分子数之比是：其中g为该状态下的简并度，对于振动态，而所以，。
可以解释：温度升高，反斯托克斯线的强度迅速增大，斯托克斯线强度变化不大转动能级中，所以，由于较低和较高的转动态都有显著的布居，所以小拉曼位移两组谱线(反斯托克斯线，斯托克斯线)强度差不多。
原位拉曼光谱和拉曼光谱
原位拉曼光谱和拉曼光谱：原位拉曼光谱和拉曼光谱是两种不同的光谱技术，主要区别在于实验条件和样品处理方式上。
拉曼光谱是一种散射光谱技术，它利用拉曼散射效应来检测分子振动和转动信息，进而分析物质的结构和性质。
在拉曼光谱实验中，样品通常需要在实验前进行预处理，如制备成粉末或液体等，以便更好地进行光谱采集。
采集的拉曼光谱数据可以用于分析物质的分子结构和化学组成等信息。
原位拉曼光谱是在原位反应池中实时进行光谱采集的一种技术。
相比传统拉曼光谱，原位拉曼光谱更注重对样品在自然状态或者特定反应条件下进行实时监测和分析。
在原位拉曼光谱实验中，样品不需要进行过多的预处理，可以直接放置在原位反应池中进行实时监测。
这种技术可以用于研究反应进程、监测化学反应和生物反应等过程。
拉曼光谱拉曼光谱分析
引言概述：拉曼光谱是一种非侵入性的光谱分析技术，可以用来研究物质的化学成分、结构和分子间相互作用等信息。
通过测量样品与激发光相互作用后反散射光的频移，可以得到样品的拉曼光谱图谱。
拉曼光谱具有快速、灵敏和无需样品处理等优势，因此在化学、材料科学、生物医学和环境科学等领域被广泛应用。
正文内容：一、理论基础1. 拉曼散射原理：介绍拉曼光谱的基本原理，包括应力引起的拉曼散射和分子振动引起的拉曼散射。
2. 基本理论模型：介绍拉曼光谱的基本理论模型，包括简谐振动模型和谐振子模型等。
二、仪器设备1. 激发光源：介绍常用的激发光源，如激光器和光纤激光器等，以及它们的特点和选择。
2. 光谱仪：介绍常用的拉曼光谱仪，包括激光外差光谱仪和光纤光谱仪等，以及它们的原理和优缺点。
3. 采样系统：介绍拉曼光谱的采样系统，包括反射式、透射式和光纤探头等，以及它们的适用范围和操作注意事项。
三、数据处理与分析1. 光谱预处理：介绍光谱预处理的方法，包括光谱平滑、噪声抑制和基线校正等，以提高数据质量和减少干扰。
2. 谱图解析：介绍拉曼光谱谱图的解析方法，包括峰拟合、峰识别和谱图比较等，以确定样品的化学成分和结构信息。
3. 定量分析：介绍拉曼光谱的定量分析方法，包括多元线性回归和主成分分析等，以快速准确地测量样品的含量和浓度。
四、应用领域1. 化学分析：介绍拉曼光谱在化学分析中的应用，包括有机物和无机物的定性和定量分析，以及催化剂和原位反应研究等。
2. 材料科学：介绍拉曼光谱在材料科学中的应用，包括纳米材料、多晶材料和聚合物等的表征和结构分析。
3. 生物医学：介绍拉曼光谱在生物医学中的应用，包括体液中代谢产物和蛋白质的检测，以及癌症和药物代谢研究等。
4. 环境科学：介绍拉曼光谱在环境科学中的应用，包括土壤和水体中有机物和无机物的检测，以及大气污染和环境污染物的监测等。
五、发展前景与挑战1. 发展前景：介绍拉曼光谱在未来的发展前景，包括高灵敏度和高分辨率的光谱仪、纳米尺度的光学探针和超快激光技术等。
波谱学课件——拉曼光谱6Raman
（3）从光的波动性分析拉曼散射的产生
光是电磁波，即它是沿某一方向传播的交变 电磁场。其交变电场可用下式描述：
E=E0cos（2πν′t）
E —在任意t时刻的电场强度； E0—入射光的交变电场强度； ν′为交变电场的频率
样品分子的电子云在交变电场的作用下会诱 导出电偶极矩：
μ=αE
式中 μ—样品分子诱导的偶极矩 E—入射光的交变电场强度 α—分子的极化率（polarizability）
例：
有较大偶极矩 变化的as （-NO2） IR吸收强， Raman谱带弱； 而苯环的骨架 （C=C）极性很 小，出现较强的 Raman谱带和很 弱的IR吸收。
有些谱峰在 两图谱中同时 出现，有些谱 峰只在某一图 谱中出现，两 谱互补，明显 增加了识别和 解释图谱的信 息来源。
Raman光谱适合于研究水溶液体系 水对于红外辐射几乎是完全不透明的，但却是 弱的散射体。这使得拉曼光谱最宜用于研究生 物样品。例：多肽的结构及在水溶液中的构象 测定， Raman光谱可提供重要的信息。
位移是分子振动的特征，是分子振动时极化率发生改 变所致。
（2）从光的粒子性分析Raman散射的产生
光子具有的能量 E=hv h—普朗克常数 v —频率
雷利散射：弹性碰撞，方向改变，能量未变， 散射光的频率也未变； 拉曼散射：非弹性碰撞，方向改变，能量也改 变，光的频率改变；
从分子能级的角度来讨论光子与物质分子的作用
对于结构的变化， Raman有可能比IR更敏感 例如海洛因、吗啡和可待因，三者的主体骨架相 同，仅是环上的取代基有差别。三者的Raman在 600-700cm-1的谱带有明显的不同，1600-1700cm-1 的峰也不同。
FT-Raman光谱也适合做差示光谱 例如要测定片剂中的有效药物成分
姜油细胞原位拉曼光谱研究
８ ． １ ） 。 二是该方法 所需要 的前期 样 品的制备 时间 较长 ，
引 言
姜（ Ｚ ｉ ｎ ｇ ｉ ｂ ｅ ｒ Ｏ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ａ ｌ Ｒ ｏ ｓ ｃ ． ） 是传统的调味料和加香剂 ，
费用高 ， 其流程为气相色谱柱分离一 质谱仪定性或定量 ， 其 中 在进行气相色谱分离时需要在较高的温度下进行 ， 可能会 引
第３ ６ 卷， 第１ ｌ 期 ２ ０ １ ６年 １ １月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ ｏ １ ． ３ ６ ， Ｎ ｏ ． １ １ ， ｐ ｐ ３ ５ ７ ８ — ３ ５ ８ １
Ｎｏ ｖ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ，２ ０ １ ６
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
起生物活性分子的结构改变［ ６ ］ 。 能否不通过 繁杂提取且在 常 温下就能进行姜油 的主要挥发性物质进行检测 ？本文对新鲜 姜采用徒手切片制样 ， 用显微拉 曼光谱直 接获得 了姜 的油细
又是一种 常用 的中药 ，在我国广为种植 。姜精 油中主要 成分
姜烯具有 多种生物 活性 ， 如 抗病毒 、抗溃 疡和抗生 育等 ，广 泛用 于化妆 品和香 料工业 。对姜 油 的研 究通 常用 Ｇ Ｃ － ＭＳ联
２ 计算方法
性物 质 为 姜 烯 （ ２ ６ ． ４ ～３ ７ ． １ ） ，８ ＿ 水芹烯 （ ７ ． ４ ～
１ ２ ． ９ ） ， 倍半水芹烯 （ １ ０ ． ２ 一１ ２ ． ８ ） ， 及 香叶醛 （ ６ ． ６
收 稿 日期 ：２ ０ １ ５ — ０ ８ — １ ６ ． 修 订 日期 ：２ ０ １ ５ — １ ２ — １ ８
Raman拉曼光谱
于瑞利线旳位移表达旳拉曼光谱
h0
波数与红外光谱旳波数相一致。
入射
散射
h
h
E1
红外吸收 拉曼散射
E0
拉曼光谱与红外光谱
同
同属分子振(转)动光谱
异红：外红：外合用于分研子究对不同红原外子光旳旳极性吸键收振动 －O强H,度－由C分＝子O，偶－极C距－决X定
拉异曼：：拉合曼用于分研子究同对原激子光旳非旳极散性射键振动 －N－强N度－由, －分C子－C极－化，率C决＝定C
瑞利散射: 弹性碰撞；无能量互换，仅变化方向；频率不发生变化 旳辐射散射(u=u0)；强度与l0旳四次方成反比
拉曼散射：非弹性碰撞；方向变化且有能量互换； 频率发生变化旳辐射散射(u=u0△u)
光旳 散射
光旳散射
样 透过光λ不变
品 池
拉曼散射λ变
λ减小 λ增大
瑞利散射λ不变
二、拉曼散射旳产生
样品分子中旳电子首先被一
激光器示意图
工作2物质
产生激光振荡旳一种主 要条件：两个反射镜之间旳 光必须是驻波，波节在两个 反射镜处。
全反1 射镜
部分4反射镜
激光器旳选频作用
鼓励3 能源
激光旳特征: 单色性好，相位一致，方向性好，亮度高
第三节 激光拉曼光谱原理
一、光旳散射
光散射是自然界常见旳现象.当一束光照射介质时,除被吸收之外, 大部分被反射或透过,另一部分光被介质向四面八方散射.在散射光 中,大部分是瑞利散射,小部分是拉曼散射.
110 ℃干燥
500 ℃焙烧
Mo/Al2O3旳拉曼光谱
成果表白，在低负载 量时即有汇集态Mo物种 存在。随负载量提升，其 汇集度逐渐增大。
Mo/Al2O3催化剂旳Raman表征
原位电化学拉曼光谱仪
原位电化学拉曼光谱仪第一篇嘿，朋友们！今天来和你们聊聊原位电化学拉曼光谱仪这个神奇的家伙！你们知道吗，这原位电化学拉曼光谱仪就像是一个超级侦探！它能钻进电化学的世界里，把那些隐藏的秘密一个一个给揪出来。
想象一下，在小小的实验里，它能实时监测各种反应的变化，就像我们看直播一样，一点儿也不落下。
它可以告诉我们分子结构是怎么变的，电子是怎么转移的，厉害吧？而且哦，它的精度高得吓人。
一点点细微的变化，都逃不过它的“眼睛”。
这对于研究新材料、新能源，那可真是太重要啦！它工作起来的时候，可认真啦！一束束激光照过去，然后收集回来的信息就像宝藏一样，等着科学家们去挖掘。
有时候我就在想，要是没有这个小家伙，好多科学研究得走多少弯路呀！反正，原位电化学拉曼光谱仪就是科学世界里的一颗闪亮星星，给我们带来了好多惊喜和希望！怎么样，是不是觉得它超酷的？第二篇嗨呀，亲爱的小伙伴们！今天咱们来好好唠唠原位电化学拉曼光谱仪！这玩意儿可神奇啦！它就像是一把打开电化学神秘大门的钥匙。
你看哈，在那些复杂的化学实验里，它能轻轻松松地捕捉到那些瞬间发生的变化。
比如说，某种物质在电的作用下，结构发生了改变，它能第一时间告诉我们。
而且呀，它可不是单打独斗的。
它和其他的仪器小伙伴们合作起来，那效果简直是杠杠的！能解决好多以前解决不了的难题。
它的操作也没有想象中那么复杂，只要科学家们掌握了窍门，就能让它乖乖听话，给出准确的数据和结果。
每次看到它在实验室里忙碌的样子，我都忍不住感叹，科技的力量真是强大！它还在不断进化呢，变得越来越厉害。
说不定以后，它能帮我们发现更多未知的领域，创造出更多神奇的东西。
所以说呀，原位电化学拉曼光谱仪可不仅仅是一台仪器，它更像是一个梦想的推动者，带着我们在科学的道路上越走越远，越飞越高！好啦，今天就先说到这儿，下次咱们接着聊！。