红外光谱样品的基本制样技术

红外光谱样品的基本制样技术

主讲：饶国瑛教授

一前言

二常用中红外区的透光材料

三固体样品的制样技术

1 卤化物压片法（KBr压片法）

2 浆糊法

3 溶液铸膜法

4 热压膜法

5 热裂解法

6 溶液法

四液体及水溶液样品的制样技术

1 沸点不同液体的制样技术

2 水溶液样品的制样技术

五气体样品的制样技术

六原位红外技术在催化剂及高聚物研究中的应用七结束语

一、前言

化合物的红外光谱图的特征吸收谱带的频率强度和形状与被测定样品的状态和样品的制备方法密切相关。也就是说，要想得到一张高质量的红外光谱图必须根据样品的状态性质选择适当的制样方法，否则就会得不到预期的效果。比如对固体样品会由于粉碎不够，粒度过大而引起较强的散射，使谱图基线发生漂移，使吸收谱带发生畸变（图1）

图1.1 固体样品制样方法对光谱图质量的影响

图1.2 固体样品制样方法对光谱图质量的影响

图1.3 固体样品制样方法对光谱图质量的影响

对气体样品则会由于样品在吸收池中的压力大小而引起吸收谱带强度变化，也体样品会因为选择液膜厚度不当和液膜中存在气泡而影响光谱图质量。（图2）图2.1 液体样品制样方法对光谱图质量的影响

图2.2 液体样品制样方法对光谱图质量的影响

又如聚合物的薄膜材料如果非常光滑平整，则会由于膜两表面的反射产生干涉条纹（图3）。如果这些干涉条纹与

样品的吸收谱带叠加而造成谱带强度失真，从而会影响作出正确判断，如果进行定量分析则会造成定量分析的误差。总之，在对样品进行红外光谱分析时，应选择适当的制样方法，是红外光谱研究取得正确信息的关键。

图3.1 聚合物样品制样方法对光谱图质量的影响

图3.2 聚合物样品制样方法对光谱图质量的影响

二、常用红外光的透光材料

红外区波长范围较宽，0.8 -1000μ

（12500-10cm-1），因目前还没有在整个红外区都透明的透光材料，因此市售红外光谱仪一般分为三种类型其透光范围如下：

近红外0.8 -2.5μ （12500-4000cm-1）

中红外 2.5 -25μ （4000-400cm-1）

远红外25 -1000μ （400-10cm-1）

表1 常用中红外区的透光材料

三固体样品的制备技术

常见固体样品包括高聚物，部分有机化合物，无机化合物，矿物……。要想得到高质量的红外光谱图，应根据样品的性质，选用适当的方法进行样品制备。

表2 固体样品制样技术一览图

1、卤化物压片法（KBr压片法）i）压片装置（图4）

ii）样品的制备

首先把分析纯（最好是单晶碎片〕KBr在玛瑙研钵中充分研细至颗粒粒径达2μm以下（通常过200目筛）放在

干燥器中备用。

然后按比例取一定量（如果是定量分析则应准确称量）样品（一般2－5mg)和研磨过筛的KBr 粉(100 -120mg)

放在玛瑙研钵中充分研磨混合均匀，直到混合物中无明显样品颗粒存在为止。以上操作应在红外干燥箱中进行以防KBr吸水。

iii）成型方法（见图4）

先装好底座、模膛和模芯将磨好的粉用不锈钢小铲小心转移到模膛内底面上，刮平，中心稍高为好。小心放入柱塞。将样品压平，并轻轻转动几下，使粉末分布均匀将柱塞小心套上密封圈及压环，放在液压机上固定。连结好真空管，打开真空泵，抽真空5min 左右，以除去模膛内及样品中的水

汽及空气，摇动手柄逐渐加压倒7500kg/cm2，约1~2min

写下真空管缓慢泄压。取出压模拿去底座，将压膜颠倒过来，在柱塞外圈垫上支撑套环，将样品挤出。用不锈钢镊子小心取出，放在样品架上，记录其光谱。

iv）应用范围：固体有机化合物，粉末高聚物，无机化合物，矿石粉等。

V)注意事项：

KBr粉末过200面目筛并烘干存放在干燥器中。

样品与KBr粉混合均匀（操作应在红外干操箱内进行）。用完模具应用绸布擦拭干净并置于干燥器中保存以防生锈。

2．浆糊法

1)工具玛瑙研钵及不锈钢小铲

2)介质石蜡油、氟碳油或六氯丁二烯

3)制样方法

把已充分研磨好的粉末样品放在玛瑙研钵中，用滴管滴加适量（1-2滴即可）石蜡油或氟碳油混合后研匀。用不锈钢小铲取出研磨均匀的样品涂在窗片上放上另一窗片压紧。掌握适当的厚度即可进行测定。

4)应用范围

因为石蜡油是长链烷烃，具有较大粘度和较高折射率．可成功的克服因样品颗粒的散射给红外光谱测定带来的困难。可用在KBr法因吸水引起光谱图发生歧变的样品的分析。

5)注意事项

该方法中所用的介质均为有机物，在不同的范围均会产生吸收，不同的介质吸收位置如下：

介质名称：吸收锋位置及归属：

石蜡油（长链烷烃）3000~2850 cm-1 （C-H）

1468 cm-1、1397 cm-1 (CH2、CH3的C-H)

720 cm-1（-CH2-）n中n﹥4的骨架振动

氟碳油（全氟烃）1400~500 cm-1均存在强度不同的C-F吸收六氯丁二烯（氯烯烃）1500~1610 cm-1

1150~1200 cm-1 存在C=C及C-Cl吸收

600~1000 cm-1

以上三种介质的红外光谱是互补的，选用其中的两种才可获得完整的样品红外光谱图。鉴于以上情况，在进行样品的谱图解析时应扣除介质本身光谱图的影响。

白油

六氯丁二烯

氯化煤油

3 溶液铸膜法

1)样品制备方法:

把样品溶于适当的挥发性溶剂中，制得浓度约为10~20%的溶液，将溶液倾注在表面皿或玻璃板上（或直接滴在KBr玻璃窗片上），然后让溶剂挥发后即制得样品薄膜。

2)应用范围

主要用于能成膜又能有适当溶剂的高聚物样品分析。

3)注意事项

要得到均匀和纯净的薄膜是不容易的，其关键在于溶剂的选择和配置的样品浓度。选择溶剂的原则：

避免使用沸点高、极性强的溶剂，应选择较低沸点、能在低温下可从薄膜中挥发、清除的溶剂。但也不能选用过低沸点的溶剂，否则会因为溶剂挥发速度过快而使制得的薄膜厚度不均匀。

尽量不用对人体有害的溶剂，否则对操作者的健康和环境都不利。

选择的溶剂不能与样品产生化学反应或其他相互作用，否则会引起聚集态结构的变化。