红外光谱方法(2012许)
11、红外光谱测定注意事项及定性分析
红外光谱测定注意事项及定性分析2012-6-271新快报4月30日报道备受关注的“齐二药”假药案刑事部分，昨日上午在广州中院一审宣判。
2006年4月19日，广州中山大学附属第三医院按广东省医疗机构药品集中招标中心的规定，开始采用在药品采购中唯一中标的“齐二药”亮菌甲素注射液。
65名陆续使用该药品的患者，部分出现了肾衰竭等严重症状，13名患者死亡，2人病情加重（今年1月一人死亡）。
同年5月，“齐二药”亮菌甲素注射液被认定为假药，全国紧急查封。
2012-6-272� 2005年9月，负责采购的钮忠仁和副总经理郭兴平，违反物料采购应派人对供货方实地考察和要求供货方提供样品进行检验等相关规定，严重不负责任，在未确切核实供应商王桂平（另案处理）的供货资质的情况下，2005年10月，经郭兴平同意，钮忠仁向王桂平购入了1吨由二甘醇冒充的丙二醇。
�而陈桂芬、朱传华作为“齐二药”公司负责化验、生产质量的化验室主任和主管的副总经理，在明知该批假冒丙二醇“相对密度”不合格，并且公司检验设施不齐全，检验人员检验资质不全，没有做“鉴别”检验项目的情况下，违反药品生产质量管理规定，开具虚假的合格检验报告书，致使该批假冒丙二醇被投入公司生产。
� 此外，作为公司“一把手”的尹家德，主管公司的全面工作，在明知本公司绝大多数检验人员检验资质不全的情况下，对公司的物料采购、药品生产等生产活动的管理严重不负责任，致使上述假冒丙二醇被顺利投入生产。
2012-6-2732007年8月8日上午，广州市中级人民法院公开开庭审理本案刑事部分。
广州市人民检察院以重大责任事故罪对“齐二药”公司总经理尹家德，副总经理朱传华、郭兴平，化验室主任陈桂芬，药品采购员钮忠仁提起公诉。
道德职责风险2012-6-274齐二药事件�广州中山大学附属第三医院多名患者离奇死亡，经检测，患者所使用的由“齐二药”生产的亮菌甲素注射液中含有致命的二甘醇。
�丙二醇与二甘醇�药检所的突破口—红外光谱鉴别2012-6-2752012-6-2762012-6-277红外光谱测定注意事项及定性分析2012-6-278�红外光谱基本概念�样品制备及注意事项�定性分析2012-6-279一、红外光谱基本概念1、红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。
红外光谱操作
红外光谱样品测试及图谱解析技巧一、样品制取1、固体粉末样品制备（1）卤化物压片法：基质有氯化钠、溴化钾、氯化银、碘化铯，最常用的是溴化钾，压成直径13mm，厚度0.5mm的薄片，溴化钾与样品的比例为100：1（样品约1－2mg）注意：溴化钾必须干燥溴化钾研磨很细控制溴化钾与样品的比例适用：可以研细的样品，但对于不稳定的化合物，如发生分解、异构化、升华等变化的化合物不宜使用压片法。
注意样品的干燥，不能吸水.（2）糊剂法: 取2mg样品与1滴石蜡油研磨后，涂在溴化钾窗片上测量。
适用：对于吸水性很强、有可能与溴化钾发生反应的样品注意：要扣除石蜡油的吸收峰2、橡胶、油漆、聚合物的制样一般采用薄膜法，膜的厚度为10-30μm,且厚薄均匀。
常用的成膜法有3种：（1）熔融成膜：适用熔点低、熔融时不分解、不产生化学变化的样品（2）热压成膜：适用热塑性聚合物，将样品放在膜具中加热至软化点以上压成薄膜（3）溶液成膜：适用可溶性聚合物，将样品溶于适当的溶剂中，滴在玻璃板上使溶剂挥发得到薄膜3、液体样品的制备（1）沸点较高，粘度较大的液体样品，取2mg或一滴样品直接涂在KBr窗片上进行测试（2）沸点较低及粘度小、流动性较大的高沸点液体样品放在液体池中测试（3）液体池是由两片KBr窗片和能产生一定厚度的垫片所组成切记不得有水4、气体样品的制备（1）气体样品采用气体池，直接测试；（2）浓度高的样品，采用光程短的气体池，或者减小压力，或者用氮气或氦气进行稀释；（3）对于浓度低至PPM或PPB量级的样品，采用光程长的气体池以及更高灵敏度的MCT检测器。
常规气体池：长度100mm，直径30-40mm，由窗片和玻璃筒密封而成小体积气体池：池的直径较小，适用于样品量少的气体长光程气体池：最长有1000m，适用于ppm级极稀浓度样品的测试高温、低温、加压气体池：适用于高温、低温、高压气体的特殊研究二、红外光谱解析技巧1、分子结构对基团吸收谱带位置的影响在双原子分子中，基团的吸收不是固定在某一个频率上，而在一定范围内波动。
红外光谱操作规程
红外光谱操作规程1. 背景介绍红外光谱（IR）是一种分析物质结构和化学键信息的常用分析技术。
红外光谱仪通过测量物质分子与红外光相互作用所产生的吸收，能够提供有关化学物质的结构和成分的信息。
本文档旨在介绍红外光谱操作规程，以保证实验操作的标准化和可重复性。
2. 实验室设备准备在进行红外光谱实验前，需确保以下设备已准备就绪：•红外光谱仪•红外光谱样品皿•红外光谱样品•非挥发性溶剂•必要的个人防护装备（手套、安全眼镜等）3. 实验操作步骤3.1 准备样品1.根据实验要求选择适当的红外光谱样品，并确认其状态（固体、液体或气体）。
2.若样品为固体，先进行样品制备，用适当的方法将样品挤压成透明薄膜。
3.若样品为液体，将样品转移到红外光谱样品皿中。
4.若样品为气体，将样品置于合适的气体容器中。
3.2 光谱仪设置1.打开红外光谱仪的电源，并等待设备自检完成。
2.设置所需的光谱扫描范围和分辨率，根据实验要求调整波数范围和光谱分辨率。
3.3 样品测量1.将样品放置在红外光谱样品台上，并确保样品与光谱仪光源和探测器之间没有任何障碍物。
2.关闭实验室窗户和门，以减少外部干扰。
3.启动光谱测量程序，开始采集红外光谱数据。
3.4 数据分析1.采集完红外光谱数据后，保存数据到计算机或其他存储设备中。
2.使用专门的红外光谱软件对数据进行分析和解释。
3.根据实验需求，提取有关光谱峰位、强度和形状等信息，并进行相应的结构分析和比对。
4. 实验安全措施1.在操作红外光谱仪过程中，避免与红外辐射直接接触，如有必要，使用适当的个人防护设备进行保护。
2.在操作红外光谱样品皿时，需注意尖锐边缘和易破碎的特性，避免割伤和溅入样品。
3.对于易燃、易爆或有毒的样品，需按照实验室安全规定进行妥善处理。
5. 结束实验实验结束后，按以下步骤进行操作：1.关闭红外光谱仪的电源。
2.清理工作台和样品皿，并妥善处理样品或废弃物。
3.将设备恢复到原始状态，包括清洁光谱台和探测器。
红外光谱测定方法
红外光谱测定方法
红外光谱测定方法包括以下步骤：
1. 样品准备：将待测样品用适当的溶剂溶解，制成均匀的液体。
对于某些固体样品，需要先进行研磨或粉碎。
2. 样品测定：将样品放入样品池中，进行红外光谱测定。
常用的方法包括透射光谱法和反射光谱法。
透射光谱法是通过测量透过样品的光线强度来得到样品的吸收光谱，而反射光谱法则通过测量样品表面反射的光线强度来得到样
品的反射光谱。
3. 数据处理：对测得的谱图进行基线校正、归一化等处理，以消除干扰因素的影响，提高谱图的准确性和可靠性。
4. 谱图解析：根据测得的谱图，结合已知的红外光谱数据，对谱图进行解析，得到样品的分子结构和化学组成信息。
需要注意的是，红外光谱测定方法需要使用专门的仪器设备，如红外光谱仪、样品池、光源等。
同时，对于不同的样品和实验条件，需要选择合适的测定方法和实验条件，以保证实验结果的准确性和可靠性。
红外吸收光谱解析
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3. N＝O
硝基、亚硝基化合物：强吸收 脂肪族：1580～1540 cm-1，1380～1340 cm-1 芳香族：1550～1500 cm-1，1360～1290 cm-1 亚硝基： 1600～1500 cm-1
4. N－H (弯曲振动)
胺和酰胺类化合物： －NH2 位于1650～1530 cm-1， 为 s 或 m 吸收带。
201291763一取代201291764苯乙酮羰基与其它基团共轭时振动频率降低201291765己酸ohcoch羧酸羧酸201291766乙酸酐coc3酸酐201291767三甲基乙酸酐201291768乙酸乙酯201291769金刚烷酰氯201291770苯甲酰胺nh伸缩co伸缩和nh弯曲cn伸缩酰胺酰胺201291771乙酰苯胺nh伸缩co伸缩nh弯曲cn伸缩201291772乙酰吗啉cn伸缩ch弯曲co伸缩co伸缩201291773含氮化合物含氮化合物胺亚胺氨基酸铵盐硝基和亚硝基化合物201291774nh伸缩nh弯曲cn伸缩201291775二苯胺nh伸缩nh弯曲苯骨架伸缩耦合cn伸缩苯骨架伸缩苯一取代201291776三乙胺cn伸缩ch弯曲201291777甘氨酸氨基酸和铵盐氨基酸和铵盐201291778脯氨酸仲氨基仲氨基nhnh形成以形成以2700cm2700cm为中心的宽带为中心的宽带201291779硝基和亚硝基化合物硝基和亚硝基化合物对称伸缩振动对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动13901330cm13901330cm15901510cm15901510cm亚硝基的伸缩振动出现在亚硝基的伸缩振动出现在1550cm1550cm附近附近a
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指纹区（1500－400cm-1） C－C、C－N、C－O 等单键的伸缩振动及各类弯曲振动
红外光谱法
六、红外光谱与紫外光谱的区别
⒈起源不同： 紫外光谱—电子光谱 红外光谱—振动-转动光谱 ⒉特征性不同： 红外光谱的特征性比紫外光谱强。 紫外光谱主要是分子的π电子或 n 电子跃迁产生的吸收光谱，多数紫外 光谱较简单，特征性较差。 红外吸收光谱是振动-转动光谱。每个官能团都有几种 振动形式，在红外区相应产生几个吸收峰，光谱复杂，特 征性强。
7、荧光分光光度计
本章要求：
⒈掌握红外吸收峰数与振动自由度的关系，以及产生红外 吸收的条件。 ⒉掌握简并、红外非活性振动、基频峰、特征峰、相关峰、 特征区、指纹区等基本概念。 ⒊掌握影响基频峰峰位的四个主要因素，了解影响吸收峰 强度的主要因素。 ⒋根据红外吸收光谱判断主要基团存在与否，并会推断简 单分子的结构。 ⒌了解红外分光光度计的主要部件。
由于振动能级是量子化的，吸收的光子的能量hνL 必须等于振动能级的能量差⊿EV： hνL =⊿EV = (Vn+1/2) hν－(Vi+1/2) hν = (Vn－ Vi) hν = ⊿V﹒hν 即： νL = ⊿V﹒ν 结论： 如把双原子分子视为谐振子，发生能级跃迁时所吸 收的红外线频率νL 只能是谐振子振动频率ν的⊿V倍。 V = 0为基态，跃迁至第一激发态V = 1，νL = ν， 此时所产生的吸收峰为基频峰。
x
z
y
非线性分子平动和转动自由度
⒋计算公式： 线型分子振动自由度f ＝3N－5； 非线型分子振动自由度f ＝3N－6； 例：计算水分子、二氧化碳的振动自由度。
O O O
H H
s OH 3652cm-1
H
H
H
HLeabharlann as OH 3756cm-1
OH1595cm-1
红外光谱分析方法
红外光谱分析方法红外光谱分析方法通则前言本标准的编制参照了国标GB 6040-85《化工产品用红外光谱定量分析方法通则》，四川大学出版的《聚合物红外光谱分析和鉴定》等资料。
红外光谱仪现已安装、调试完毕，已开始正式使用，需制订通则以保证我公司的原材料及产品的检验任务。
本标准由冰箱公司标准化委员会提出。
本标准由质保部负责起草并解释。
本标准1998年11月首次发布，主要起草人：。
红外光谱分析方法通则QJ/KB 1620.021-981 范围本标准规定了红外光谱仪的技术参数、技术要求、试验方法。
本标准适用于广东科龙电器股份有限公司冰箱公司。
2 引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。
在标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。
GB 6040-85 化工产品用红外光谱定量分析方法通则3技术参数3.1型号：美国尼高力公司生产的560型FT-IR红外光谱仪3.2额定功率：130W/130VA3.3额定电压：100V～240V3.4电流：0.6A～1.3A3.5频率：50Hz～60Hz3.6仪器组成：光源—样品室—干涉仪—检测器—放大器—计算机—打印机4 技术要求红外光谱仪应符合标准要求。
当红外辐射通过气体、液体或固体样品时，由于样品的分子结构不同，在不同波长处产生有选择性的吸收，然后以波数或波长为横坐标，以透过率或吸光度为纵坐标描绘成光谱图，得到样品的特征吸收曲线，即红外吸收光谱。
以光谱中吸收峰的位置和形状来判断或鉴别样品的结构，以特征吸收峰的强度来测定样品的含量，这种方法称为红外光谱分析方法。
4.1 环境条件红外光谱仪属于光、机、电联合动作的精密仪器，对环境条件，应具备以下条件。
冰箱公司4.1.1腐蚀性气体和灰尘应该很少，尤其是使用磁盘驱动器的数据系统，有严格的防尘要求。
4.1.2湿度应在60％以下。
4.1.3不应受日光的直接照射，温度不应有太大的变化，室温应在20℃～25℃左右。
红外光谱方法(2012许)
个)光谱元,因而探测器所获得的光电流比一般仪器高M倍,而信噪比也就提高M 倍(M一般大于100) 。所以利用傅里叶红外光谱仪测量微弱的发射光谱和微量 的弱信号样品,尤其对吸附态的研究有利。
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2.漫反射红外光谱
◆
原则上，为了获得漂亮的红外谱图，当样品吸收适当且散射
能量弱时，可以利用透射法;样品散射或反射能量大时,则应利用
漫反射方法;当样品吸收很强时,可用发射方法。
5
1.1 透射红外吸收光谱
◆ 1.样品的制备
◆ 目前应用最广泛的是负载型催化剂压片制备方法，如：KBr 压片法。
◆ 为了减少散射损失,样品粒度d应小于所用红外光波长 (λ>d) 。为了压出足够薄的片子,加料一定要均匀。
◆ 目前,大多数FTIR仪器均设有做漫反射的模件,即Kubelka模,如果配备 漫反射池,均可以方便地进行漫反射研究。
13
漫反射池原理示意图
14
3. 红外发射光谱
◆ 物质的红外发射强度随温度升高而增大,在一定温度下,红 外辐射的强度随频率的变化与物质本身的结构性质有一定 关系。因此,从原理上讲,可根据物质的红外辐射所提供的 结构信息对其进行分析。
◆ Eischens等把这一规律推广到吸附态CO，即把νCO >2000cm-1归属为线式CO吸附态；把νCO＜2000cm-1归属为 桥式CO吸附态。这一观点已为大多数人所接受,并在许多 体系中从不同方面得到证实。
20
图7-14
21
续
◆ 图7-16给出了红外光谱应用于催化研究中各个领域的框图。 ◆ 在这些研究中所谓探针分子的红外光谱,如: CO、CO2、NO、
红外光谱原理及应用的使用教程
红外光谱原理及应用的使用教程一、红外光谱原理红外光谱是研究物质分子结构和化学键状态的重要工具。
红外光谱的原理基于物质分子的振动和转动。
当红外辐射通过样品时，样品分子吸收特定波长的红外辐射能量，产生振动能级的跃迁。
这些振动能级的跃迁对应着不同的红外吸收峰，从而可以通过分析吸收峰的位置和强度来推测样品的化学成分。
在红外光谱的测量中，常用的仪器是傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）。
该仪器通过将红外光分解成各个波长的组成部分，再通过样品，最后通过傅里叶变换将得到的信号转换为红外光谱图。
二、红外光谱的应用红外光谱广泛应用于化学、生物学、环境科学等领域。
以下将重点介绍红外光谱在有机化学和医药领域的应用。
1. 有机化学中的红外光谱应用红外光谱在有机化学中有着广泛的应用，可以用于分析和鉴定化合物。
通过对物质的红外吸收峰位置和强度进行分析，可以判断有机化合物中的功能基团类型和存在状态，从而帮助确定化合物的结构。
2. 医药领域中的红外光谱应用红外光谱在医药领域的应用十分重要。
它可以用于药物成分的分析和质量控制。
通过红外光谱仪的测定，可以得到药物中各成分的红外光谱图，从而进行药物的质量评估。
此外，红外光谱还可以用于药物的相似性研究和药代动力学的研究。
通过比较不同药物的红外光谱图，可以判断药物的相似性和差异性。
而通过红外光谱分析药物在体内的代谢过程，可以研究药物的药代动力学，了解药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程。
三、红外光谱的使用教程1. 采集样品首先，我们需要准备样品进行红外光谱的测量。
将待测样品制备成均匀的薄片或粉末形式。
确保样品的制备过程中不会有其他杂质的干扰。
2. 调整仪器参数接下来，将样品放置于红外光谱仪的样品室中，并确认光谱仪的相关参数。
一般来说，光谱仪会自动进行扫描，但我们也可以手动调整扫描范围和积分时间，以获取更准确的结果。
3. 开始扫描确认仪器的参数后，可以开始进行红外光谱的扫描。
光谱仪会自动扫描样品，并将得到的信号转换为红外光谱图。
红外光谱法(IR)
解：(1)Ω=1+n4+1/2(n3-n1)=1+8+1/2(0-14)=2
(2)双键区~1650 cm-1附近无强而清晰的吸收带， 初步排除双键存在可能。
~ 3300 cm-1存在强峰，O-H不可能 ，N-H不可能 ， C≡C-H可能。
<3000 cm-1存在 ，说明有饱和C-H的存在。
~ 1470 cm-1、 ~ 1370 cm-1有峰进一步说明-CH3、 CH2存在，~ 720 cm-1有吸收，说明至少四个-CH2-相连。
c）面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动
AX2型分子
CH 2 ~13c0m 01
d）蜷曲τ：一个X原子往面上，同时另一个X原子往面下的振动
AX2型分子
CH 2 ~12c5m 01
附加 a1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时变大
AX3型分子
C s H 3 ~13c7m 51
a2）不对称变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不同时变大或减小
第二节 红外光谱法基本原理
一、双原子分子的振动
谐振子模型-简谐振动
双原子分子是简单的分子，振动形式也很简单，它仅有一种振 动形式，伸缩振动，即两原子之间距离（键长）的改变。把两个质 量为m1和m2的原子看作为两个刚性小球，连接两原子的化学键设 想为无质量的弹簧，弹簧长度r 就是分子化学键的长度。
键力常数可看成弹簧力常数k
指键角发生周期性变化、而键长不变的振动。
A．面内弯曲振动β：发生在由几个原子构成的平面内 a）剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭
AX2型分子
C2H ~14 6 2c 5 0m 1
b）面内摇摆ρ：基团作为一个整体在平面内摇动
红外光谱测量方法介绍
红外光谱测量方法介绍红外光谱是一种广泛应用于化学、生物、药物、材料科学、环境科学等领域的分析技术。
基于物质分子吸收红外辐射的原理，红外光谱能够提供关于分子的结构、键合状态、功能团以及其他化学性质的信息。
在本文中，我们将介绍几种常用的红外光谱测量方法。
一、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）傅里叶变换红外光谱仪是目前最常用的红外光谱测量仪器。
它使用光源发射出一段宽频谱的红外辐射，经过样品后，红外辐射被光谱仪探测器收集，并经过傅里叶变换将信号转换为光谱图。
FT-IR光谱仪具有高分辨率、高灵敏度和快速测量的优点，可应用于液体、固体和气体样品的红外光谱分析。
二、近红外光谱仪（NIRS）近红外光谱（NIR）具有更高的穿透性，适用于非破坏性、快速的样品分析。
近红外光谱仪测量的波长范围一般介于700纳米到2500纳米之间。
NIRS仪器使用近红外光源照射样品，收集其反射光谱，并通过与参考样品进行比较，计算得出样品中不同成分的浓度。
近红外光谱在农产品、食品、医疗和制药等领域有广泛应用。
三、偏振红外光谱（IR-ATR）偏振红外光谱（IR-ATR）是一种通过测量样品边界表面产生的红外辐射来获取样品信息的方法。
它使用一块具有高折射率的晶体将光引导进样品表面，通过折射和全反射的过程，样品表面会产生强烈的吸收现象。
IR-ATR光谱不需要对样品进行任何处理，对液体和固体样品有着广泛的适用性。
四、拉曼光谱拉曼光谱是一种通过测量样品分子散射光谱来获取信息的技术。
拉曼光谱与红外光谱类似，也能提供关于分子的结构和化学性质的信息。
相比于红外光谱，拉曼光谱更适合于固体和液体样品的分析，对于有机化合物和无机材料的表征有着广泛的应用。
五、显微红外光谱显微红外光谱结合了显微镜和红外光谱的功能，可以在显微级别上分析样品。
这种方法对于微观颗粒、涂层、纤维和细胞等样品的红外光谱分析非常有用。
显微红外光谱可以进一步提供空间分辨率和化学信息的关联性，被广泛应用于材料科学、生物学和药物领域等。
红外光谱法.
红外光谱法的特点
1. 测定的化合物多 红外光谱法主要研究在振动中 伴随有偶极矩变化的化合物，除单原子和同核双原子分 子(如Ne、He、O2、H2等)外都可测定。 2. 可进行定性、定量分析 红外吸收带的波长与吸 收带的强度，反映分子结构上的特点，据此定性，推断 分子结构。吸收带的强度与分子组成或化学基团的含量 有关，据此定量。除光学异构体、某些高分子量的聚合物以及
必须同时满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量 (2)辐射与物质间有相互偶合作用。分子须有偶极矩变化
d
H Cl +q -q
O -q
d
H +H
+q +q
μ＝q×d(德拜)
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活 性。如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，有红外活性。
面外扭曲变形振动 τ 1250cm-1 (动画)
变形振动的力常数比伸缩振动小，同一基团的变形
振动频率小于伸缩振动的频率。变形振动受结构环境影
响大，同一变形振动可以在较宽的频率范围出现。
分子中基团的基本振动形式
3. AX3的变形振动 AX3基团或分子的变形振动分为： (1) 对称变形振动δs 三个AX键与键轴组成的夹角对 称地缩小或增大，形如花瓣开、闭的振动。 (2) 不对称变形振动δas 两个夹角缩小，一个夹角增 大，或相反。
泛频峰强度较小或被淹没。泛频峰使光谱变得复杂， 但增加了光谱的特征性。
红外吸收峰强度
intensity of Infrared absorption bend
6
C－H k＝5
M 121 1 12 1
1302 5 2920(cm1)
06第六章红外光谱法
又如： C—C
C—N
C—O
k相同，μ不同： C—O ＞ C—N ＞ C—C C—O 1280cm-1 1330cm-1 C—N C—C 2222cm-1
三、多原子分子的振动： <一> 振动基本类型： 原子沿着价键方向的来回运动的 1.伸缩振动： 振动。 特征：键长发生变化，键角不变。 ●对称伸缩振动：两个相同原子同时沿轴离开或 移向中心原子，用γs表示。 ●反对称伸缩振动：一个原子移向中心原子，而 另一个原子离开中心原子，用γas表示。
1300cm-1有五
个吸收峰，
则有C=O、
C=C、C=N、
N=O双键。
由分子式可知，不应含有C=N和N=O键，由①可知，
无C=C键。
∴ 化合物含有两个C=O基团和饱和基团的化合物。
⑤ 在900～600cm-1有吸收 峰，且仅有 755cm-1峰。 故 ④ 在1300～900cm-1有 中的n＜4。因只 有一个吸收峰，可推知 吸收峰，则有有C—O、 n1=n2、n1+n2=n。 C—N、C—F键，由分子
如下图所示，试推断其结构。
解： 1.计算不饱和度：
含有三键或者两个双键
2.谱图解析： ① 在4000～2500cm-1有吸收峰， 无吸收 ② 在2500～1900cm-1 则有O—H、N—H、C—H、S—H 在1900～ 峰，则无： ③ 单键，且峰在3000cm-1以下， 故为饱和烃的C—H吸收峰。
♣ 每个振动自由度对应红外光谱上一个基频吸收带。 ♣ 每个原子的空间位置可用直角坐标中x、y、z表示， 即每个原子有三个自由度。 ♣ 由n个原子组成的分子在空间中有3n个总自由度，而 这3n种运动状态包括了分子的振动自由度、平动自 由度和转动自由度，即： 振动自由度 = 3n - 平动自由度 - 转动自由度
辛烷值（近红外光谱）测定法-
辛烷值快速测定法（近红外光谱法）The Method for Rapid Determination of Octane Number(Near Infrared Spectrometry)本方法适用于测定车用甲醇汽油辛烷值（RON）/车用汽油辛烷值（RON）/燃料甲醇含量。
1、方法概要取少量试样注入专用比色皿中，通过近红外光谱快速测定车用甲醇汽油辛烷值（RON）/车用汽油辛烷值（RON）/甲醇含量。
2、测定范围2.1 辛烷值（RON）：车用甲醇汽油为85～100；车用汽油（组分油）为90～932.2 燃料甲醇含量： 0.0～30.0（体积分数）2.3 辛烷值添加剂含量： 0.0～5.0（质量分数）3、仪器及用品3.1 近红外光谱测定仪。
3.2 计算机符合测定仪器模块系统要求。
3.3 符合仪器要求的专用比色皿。
3.4 符合仪器要求的专用铝块。
3.5 玻璃吸管。
4、准备工作4.1 开启与预热：连接USB线，接通电源。
开启测定仪器电源开关，打开计算机“基础油测定模块、甲醇汽油测定模块、增标汽油测定模块”显示在桌面，测定仪开始启动，并进入预热界面。
为保证测定精度，仪器启动（每次必须预热15分钟。
4.2 测量界面：预热结束后，首先选择“确认”进入暗光更新界面；将专用铝块放入试样池，点击“获取光谱”，直至更新到红线与蓝线完全重合。
测量完成后点击“更新”、点击“确定”、点击“返回”返回到“测量界面”。
点击测量界面上的“参考光谱”，进入参考光谱更新界面。
将空专用比色皿放入试样池，点击“获取光谱”，直至更新到红线与蓝线完全重合。
点击“更新”，即完成参考光谱更新；点击“返回”返回测量界面。
点击“测量”，若吸光度为零的重合直线，则参考光谱已更新完毕；若重合线不为零和红蓝曲线未重合则必须重新更新“参考光谱”。
直到空比色皿测量值为零并且红蓝线重和即可。
注：更新参考光谱和油样测试使用同一比色皿。
5、样品5.1 取样应按GB/T4756方法进行。
红外吸收光谱法(IR)
特征区
二、影响基团频率的因素 1、内部因素 （1）诱导效应（I效应） 基团旁的基团电负性越强，诱导效应使振 动频率向高波数方向Βιβλιοθήκη 移程度越大。δ-O
O R' R C Cl Cl
O C Cl F
O C F
R
δ+
C
1715cm-1
1800cm-1
1828cm-1
1928cm-1
（2）共轭效应（C效应） 分子中大键的共轭效应使基团的吸收频 率向低波数方向位移。
样品制备技术
（1）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中大多 数吸收峰的透射比处于15~70%范围内。浓度太小，厚度太 薄，会使一些弱的吸收峰和光谱的细微部分不能显示出来； 过大，过厚，又会使强的吸收峰超越标尺刻度而无法确定它 的真实位置。有时为了得到完整的光谱图，需要用几种不同 浓度或厚度的试样进行测绘。 （2）试样中不应含有游离水。水分的存在不仅会侵蚀吸收池 的盐窗，而且水分本身在红外区有吸收，将使测得的光谱图 变形。 （3）试样应该是单一组分的纯物质。多组分试样在测定前应 尽量预先进行组分分离（如采用色谱法柱分离、蒸馏、重结 晶、萃取法等），否则各组分光谱相互重叠，以致对谱图无 法进行正确的解释。
（3）单色器
光栅（材料：KBr、NaCl）
（4）检测器
（a）热检测器类型：热电偶、测辐射热计、热电检测器、气体 检测器 原理：受光辐射后，晶体表面电荷分布发生变化产生信号 （b）光检测器类型： 硒化铅（PbSe）、汞镉碲（HgCdTe）等 原理：受光照射后，导电性发生变化产生信号
（5）记录仪 色散型红外光谱仪的缺陷： • 完成一幅红外光谱的扫描需10min，不能测定瞬间光 谱的变化，也不能与色谱仪的联用。 • 分辨率低（通过单色器获得的单色光不可能很高）
红外光谱的应用和基本原理
红外光谱的应用和基本原理一、引言红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种分析化学技术，广泛应用于物质结构和功能研究、药物分析、环境监测、食品安全、材料科学等领域。
本文将介绍红外光谱的基本原理以及其在不同领域的应用。
二、基本原理红外光谱是利用物质吸收、发射和散射红外光的规律研究样品的结构、组成和性质的方法。
其中主要原理包括： 1. 分子振动：物质中的分子由原子组成，分子内部存在着各种振动模式，如对称伸缩、非对称伸缩、弯曲和扭转等。
这些振动会导致特定波数的红外光被吸收。
2. 振动频率：各种分子振动模式对应的频率和红外光谱上的波数成正比关系，常用单位为cm^-1。
不同分子的特征峰位于红外光谱的不同位置，可以用于分析物质的结构和组成。
3. 能量转换：当红外光作用在物质上时，分子振动会吸收光的能量，并发生能量转换。
被吸收的特定波长的光将被特定物质所吸收，从而产生光谱图。
三、仪器和操作为获取物质的红外光谱，需要使用红外光谱仪，常见的有傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和分散式红外光谱仪（Dispersive IR）。
操作步骤如下： 1. 准备样品：将待测样品置于透明的红外光谱样品盆中，盖紧并确保样品表面均匀平整。
2. 启动红外光谱仪：打开红外光谱仪，调节仪器使其稳定并进入工作状态。
3. 标定仪器：使用一些已知物质进行仪器的标定，以确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 测量样品：将样品盆放置在红外光谱仪的样品室，启动测量程序并记录光谱数据。
5. 数据分析：对测量到的谱图进行分析和解读，确定样品的结构和组成。
四、应用领域红外光谱在许多领域有着广泛的应用。
以下为红外光谱在一些常见领域中的应用示例：1. 化学和材料科学•分析未知物质：通过与已知谱图进行对比，可以确定未知物质的结构和成分。
•聚合物研究：可分析聚合物的结构、分子量和聚合度等参数。
•功能材料研究：可通过红外光谱研究材料的特定功能性质，如光学性能、表面活性等。
红外吸收光谱法--2012(共140张PPT)
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◆ (4) 尽可能减少吸收池本底对样品的干扰。
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样品池
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样品池
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3.傅里叶变换红外光谱
◆ 红外光谱由棱镜光谱发展至光栅光谱，由于结构、性能以及价格上的 优势，目前红外光谱已经完全是傅里叶变换红外光谱。目前这类仪器 多用迈克尔逊(Michelson)干涉仪完成干涉调频。迈克尔逊干涉仪是 由分束器(分光板) 和分振幅的双光束干涉仪组成。它是由相互垂直 排列的两个平面反射镜M1、M2和与两镜成45°角的分束器P1组成。产 生的两复合的光束是相干光,移动M1,可改变两光束的光程差,并在M4 的反射方向可以看到干涉条纹。在连续改变光程差的同时,记录中央 干涉条纹的光强度变化,即得到干涉图。做出表示此干涉图函数的傅 里叶余弦变换,得到一般的光谱。傅里叶变换的计算由计算机完成。
◆ 这些工作给人们以很大的启示,至今很多催化体系都已利 用红外光谱进行了研究,并获得了有重要价值的信息。
3
局限性
◆ (1)利用最广泛的透射方法在研究负载型催化剂时,由于大部分载体 在低于1000 cm-1处就不透明,所以很难获得这一波数以下的吸附分 子的光谱; ◆ (2)金属粒子可以具有不同的暴露表面,边、角、阶梯、相间界面线 等,这些都对吸附分子的光谱产生影响,使吸附态的光谱宽化,因而 解释起来比较困难; ◆ (3)由于催化反应过程中,在催化剂表面,反应中间物的浓度一般都 很低,寿命也很短,而一般红外光谱的灵敏度不够高,跟踪速度也不 够快(一般傅里叶变换红外光谱(FTIR)只是在毫秒级水平) ; ◆ (4)红外光谱只适用于有红外活性的物质。（与红外光谱方法互补 的是拉曼光谱方法）。
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§2.吸附分子的特征及其红外光谱诠释
◆ 利用红外光谱识别表面吸附分子，与一般红外光谱鉴别分子的方法相 同，大多是基于识别基团特征频率或同已知化合物的红外光谱对照。 这一方法至今仍是十分有效和成功的。 ◆ 催化剂表征研究中主要涉及化学吸附。化学吸附中由于吸附分子与表 面形成某种键合，吸附分子的红外光谱比吸附前有较大变化，除了可 以出现新的吸附键(表面键)的伸缩振动等谱带外，还可以影响原来分 ︴ 子的振动频率，导致一定的位移，如果在吸附后分子的化学结构有所 改变(如双键打开等)，则相应的振动改变更大。此外，固体点阵的晶 格振动与化学吸附分子的振动频率相近时(一般在低频区)要发生偶合， 这就使得对低频区光谱的解释更要仔细。化学吸附分子的振动光谱尽 管可以有较大的变化，但它仍保留着吸附前的许多光谱特征。这有利 于对吸附分子的鉴别，通过吸附前后光谱的对比，就可以获得有关吸 附物种的信息，进而关联有关的催化现象。
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例：吸附态CO的红外光谱
◆ 从气相CO分子的红外光谱可知,CO分子只有一种振动方式, 当它和转动结合时(振动光谱) ,在2110 cm-1、2165 cm-1 处出现双峰。这是平行带的特征,即偶极距变化平行于CO 分子轴。当CO吸附在过渡金属上时,转动结构完全消失(如 下图) 。
18
续
19
续
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图7-14
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续
◆ 图7-16给出了红外光谱应用于催化研究中各个领域的框图。
◆ 在这些研究中所谓探针分子的红外光谱,如: CO、CO2、NO、 NH3、吡啶等可以提供催化剂表面活性位信息。近年来发 展起来的双分子探针方法,得到了更广泛的应用。
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图7-16
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§3.红外光谱应用于ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ属催化剂表征
◆ (4) 可研究很宽的光谱范围。一般可覆盖4000～10cm-1范围(原则上可从紫外到 远红外) 。
◆ (5) 具有极高的灵敏度。由于傅里叶红外光谱仪是在单位时间内测量全部的(M 个)光谱元,因而探测器所获得的光电流比一般仪器高M倍,而信噪比也就提高M 倍(M一般大于100) 。所以利用傅里叶红外光谱仪测量微弱的发射光谱和微量 的弱信号样品,尤其对吸附态的研究有利。
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漫反射池原理示意图
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3. 红外发射光谱
◆ 物质的红外发射强度随温度升高而增大,在一定温度下,红 外辐射的强度随频率的变化与物质本身的结构性质有一定 关系。因此,从原理上讲,可根据物质的红外辐射所提供的 结构信息对其进行分析。 ◆ 当前,红外光谱仪专门为做发射光谱设置了发射模件,可以 方便地测定发射光谱。
◆ 由于实验上还不能获得CO吸附在Pt上(以及其它过渡金属 上)的全部谱带，由振动分析理论上解决归属问题有困难。 为了解决这个问题， Eischens等采用类比方法，从已知 结构的金属羰基化合物的红外光谱总结出如下规律:凡是 端基羰基化合物的波数νCO高于2000cm-1，而桥基羰基化 合物的νCO低于2000cm-1(图7-14)。 ◆ Eischens等把这一规律推广到吸附态CO，即把νCO >2000cm-1归属为线式CO吸附态；把νCO＜2000cm-1归属为 桥式CO吸附态。这一观点已为大多数人所接受,并在许多 体系中从不同方面得到证实。
◆
2
发展史
◆ 第一个进行吸附分子红外光谱研究的是荷兰的DeBoer。 他在1930年研究了有机分子在碱金属卤化物上的吸附。 ◆ 尔后,前苏联的Темренин研究了氨在 Fe/Al2O3 以及Fe/SiO2上的吸附。
◆ 而真正引起人们兴趣的工作是美国的Eischens等,在1954 年研究了CO在Pt和Ni上吸附的红外光谱。
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例：氧化钛的物相研究
通常有两种TiO2 应用于催化材料:金红石(anatase)和锐钛矿 (rutile) 。锐钛矿属于P42/mnm(D144h) 空间群。基于点群分 析,这种结构TiO2 有4个红外活性和4个拉曼活性基振动模。 单晶的TiO2 红外光谱出现在479、386、289和189 cm-1;而粉 末的红外光谱是680，610，425和350cm-1。人们发现谱带的 位置变化,明显与制备方法和杂质的性质、强度有密切关系。 谱带宽化通常被归属为粉末粒子的表面缺陷所造成(图727) 。高度还原的锐钛矿谱带形状发生变化并出现新的谱带, 它被认为是氧化亚钛的生成(TiOx(0.7≥x≥1.3) )所致。
◆ 红外光谱方法主要用来研究催化剂表面组成、载体和助剂的作用以及 活性相之间的相互作用等。 ◆ infelt和Sachtle指出,合金催化剂表面组成可以同体相有明显差别并 导致催化性能的显著不同。例如Cu - Ni合金催化剂,由于表面组成的 变化,使催化性能发生明显变化。因此,近年来发展了测定催化剂表面 组成的许多方法,如二次离子质谱(SIMS) 、离子散射谱(ISS) 和俄歇 电子能谱(A ES)等。但是,这些方法大多具有两方面的局限:(1)仪器 设备价格昂贵,一般实验室不易普及;(2)测得数据不是最表面层,因此 不太容易和催化反应性能相关联。
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2.漫反射红外光谱
◆ 早在70年代, KÊrtüum和Griffihs等已经从理论上论述了漫反射红外 光谱的基本原理。漫反射红外光谱可以测量松散的粉末,因而可以避 免由于压片造成的扩散影响。它很适用于散射和吸附性强的样品,尤 其是深颜色的样品。目前在催化剂研究中得到了广泛的应用。通常用 DRIFT或DRIFTS表示漫反射傅里叶变换红外光谱。 ◆ 目前,大多数FTIR仪器均设有做漫反射的模件,即Kubelka模,如果配备 漫反射池,均可以方便地进行漫反射研究。
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◆ 表7-3
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例
◆ 利用双分子探针进行催化剂表面组成测定 的典型例子是Ramamoort hy等用CO和 NO共吸附对Pt - Ru双金属催化剂的红外光 谱研究,图7-18
27
◆ 图7-19
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§7.4 红外光谱应用于氧化物及分子筛催化剂的表征 ◆ 1.体相氧化物的结构和活性相研究
◆ 氧化物、复合氧化物在催化剂、载体以及合成材料方面应 用十分广泛。因此，对其结构、活性相和制备过程的研究 意义重大。当前，应用比较多的、有效的手段是红外光谱、 拉曼光谱和X光衍射、热分析、电镜等方法。这些方法的 联合利用，可提供十分丰富的结构信息。
◆
5
1.1 透射红外吸收光谱
◆ 1.样品的制备
◆ 目前应用最广泛的是负载型催化剂压片制备方法，如：KBr 压片法。
◆ 为了减少散射损失,样品粒度d应小于所用红外光波长 (λ>d) 。为了压出足够薄的片子,加料一定要均匀。 ◆ 最合适的样品厚度应由样品本身的吸收和散射所决定，一般 选择在4000cm-1处透射率为10%～30%最好。
15
续
◆ 为了获取样品的红外发射光谱,除具备红外光谱仪外,需要 一套适合于待测样品的发射光谱池。对于一般的有机物定 性分析,可将待测物涂敷于一可加热样品的支撑物上,使样 品温度高于室温即可检测到样品的红外发射光谱。在多相 催化剂及一些其它固体材料的表征研究中,要求能够对样 品进行各种条件下的处理,并在处理的原位条件下摄取光 谱,因此需要一种适合于原位研究的多功能红外发射池。
24
续
◆ 利用双分子探针进行催化剂表面组成测定的典型例子是Ramamoort hy等用CO 和NO共吸附对Pt-Ru双金属催化剂的红外光谱研究,图18是CO和NO混合气在38 %(原子分数)Ru的Pt-Ru/SiO2 上竞争吸附的红外光谱。竞争吸附结果:CO 吸附 在Pt中心上(2068 cm-1) , NO 吸附在Ru中心上(1800 cm-1,1580 cm-1) 。三个 峰在室温抽真空都是稳定的。因此选择如下实验条件可以表征双金属催化剂 样品:(1)在6167 kPa的CO气氛下使样品达到吸附平衡,而后在室温抽真空15 min ;(2)与过量的NO吸附平衡,而后在室温抽真空15min ;(3)再暴露于6167 kPa的CO中30 min。 ◆ 此时,CO 吸附峰(～2070 cm-1) 强度和NO吸附峰(1810cm-1)强度即可作为PtRu/SiO2 表面浓度的测量,其谱带强度经归一化处理后即可进行定量计算。 ◆ 图19和表3为上述处理后的定量结果,可以看出: (1)随Ru含量增加,NO峰(～ 1800 cm-1)相对于CO峰(～2070cm-1)强度增加;(2)除谱带强度增强外,NO吸收 峰向高波数位;(3)CO谱带随Ru含量增加,谱带强度减弱;(4)CO谱带随Ru含量增 加向低波数位移。