红外研究方法
如何进行红外光谱实验
如何进行红外光谱实验红外光谱实验是一种常用的科学研究方法，可以用于分析和鉴定不同物质的化学成分和结构。
本文将介绍如何进行红外光谱实验的步骤和注意事项。
1. 实验器材准备首先，确保实验室内的红外光谱仪器和设备正常工作。
通常需要准备红外光谱仪、样品夹、样品准备工具（如压片机和样品支撑片）、样品存储容器、红外光谱图记录纸等。
确保实验仪器的准确度和精度。
2. 样品准备将待测试的样品制备成薄片状或粉末状，通常需要先将样品粉碎并过筛，然后使用压片机将粉末压制成适当的大小和厚度的片状样品。
注意避免样品与空气接触时间过长，以免受潮或吸湿。
3. 样品安置将制备好的样品夹入样品夹中，并将夹子装入红外光谱仪的样品室。
确保样品的表面光洁平整，避免有气泡、碎屑等对实验结果的影响。
同时，应确保样品紧密接触夹子以提高光谱信号的强度和清晰度。
4. 实验参数设置调整红外光谱仪的参数，如扫描范围、采样速度、光谱分辨率等。
这些参数的选择应根据具体实验目的和样品的特性来确定。
确保仪器工作在适当的条件下，以获取准确且可重复的光谱结果。
5. 开始实验启动红外光谱仪，并进行基线扫描和干扰检测。
这有助于消除仪器本身和采样环境的噪音干扰。
然后，选择相应的测试模式（如反射模式、透射模式等），开始记录样品的红外光谱图。
6. 红外光谱图解读获得红外光谱图后，可以通过查阅相关的红外光谱数据库或参考文献来解读和分析所得的光谱图。
通过比对样品红外光谱图中的吸收峰位置和强度与数据库中已知物质的光谱图，可以初步确定样品的结构和化学组成。
7. 结果和讨论根据实验结果，进行结果的总结和讨论。
对样品的红外光谱图中吸收峰的解析，分析样品的特征峰位、宽度、形态等信息。
并结合样品的特性和先前的研究成果，研判样品的成分和结构。
8. 实验注意事项在进行红外光谱实验时，需要注意以下几点：- 确保样品的制备过程中保持彻底干燥，避免水分或其他杂质对实验结果的干扰。
- 样品的片状厚度应适中，过厚或过薄会影响实验的结果。
红外光谱分析步骤
红外光谱分析步骤红外光谱分析是利用物质在不同波长的红外光照射下，不同的化学键和基团发生振动、变形或伸缩时所产生的特征光谱现象，研究化合物结构和成分的一种分析方法。
下面将介绍红外光谱分析的步骤。
样品制备样品制备是进行红外光谱分析的前提条件。
样品的制备要求样品纯度高、干燥、粉碎均匀，并用压片法制成透明的薄片，厚度约为2-3mm。
制成的尽量保证光学透明度以消除背景干扰的干扰问题。
同时，由于水和氧气会吸收红外光，对样品产生影响，因此制备过程中要避免水和氧气的干扰。
设备调整设备调整是进行红外光谱分析的第一步。
先打开红外光谱仪的电源，选择检测模式为透射模式，然后将透射模式勾选上。
在进行红外光谱分析之前，需确保光学系统的光路清洁无尘，检查红外源和红外检测器是否正常。
数据采集数据采集是进行红外光谱分析的核心步骤。
在仪器设置好后，将样品薄膜放在样品盘上并抬起盘以使样品与光线垂直。
然后进行基本参数的设置，如扫描范围和扫描速度等。
接下来进行数据采集，将样品与红外光谱仪对准并将样品在光路中逐个拨过扫描盘，获得红外光谱图。
数据处理数据处理是对采集到的红外光谱信号进行处理和分析的步骤。
常见的数据处理包括基线校正，去噪和峰检测等。
通过数据处理，可以清除噪音，确定最终的光谱峰。
结果解释结果解释是根据数据处理后的光谱峰进行结构和成分分析的步骤。
根据峰的强度和位置等特征，结合化学常识和实验经验，确定物质的化学键和基团。
同时，可以使用数据库进行谱图比对。
总结红外光谱分析是一种实用而有效的化学分析方法。
在进行实验时，要注意样品制备和设备调整，以及数据采集和处理。
只有通过仔细的实验步骤，才能获得高质量的光谱数据以进行结果解释。
以上是红外光谱分析的步骤介绍，希望能对读者有所帮助。
红外光学功能材料的研究进展
红外光学功能材料的研究进展在现代科技的发展中，红外光学技术被广泛应用于红外成像、光纤通信、红外传感器等众多领域，而红外光学功能材料作为红外光学器件的重要组成部分，也因其优异的性能而备受研究者的关注。
本文将从红外光学功能材料的分类、研究方法和应用前景等方面，探讨近年来红外光学功能材料的研究进展。
一、红外光学功能材料的分类红外光学功能材料广泛涉及到玻璃、聚合物、金属氧化物等多种材料。
其中，玻璃材料是红外光学材料领域的重要研究方向之一。
常见的玻璃材料包括硒化物玻璃、硫化物玻璃、氟化物玻璃等。
硒化物玻璃具有宽窗口、高折射率、低原子振动、化学稳定性好等特点，适用于红外光的传输。
而硫化物玻璃具有较高的辐射抵抗性、较低的散射损失、较高的折射率等优势，在红外激光器件中具有潜在的应用价值。
氟化物玻璃由于具有优异的透明性和化学稳定性，被广泛应用于红外光学成像、红外激光器件等领域。
另一类重要的红外光学功能材料是聚合物材料。
聚合物材料以其低成本、可塑性强等特点，成为红外光学领域的研究热点。
例如聚芳酰胺纤维具有高强度、低吸水性等特点，广泛应用于红外激光器件、红外探测器等设备中。
聚氨酯材料则以其良好的力学性能、化学稳定性，成为一种理想的红外隔热材料。
而金属氧化物材料，由于其具有较高的折射率和吸收特性等，在红外光学设备中具有广泛的应用前景。
如氧化锌材料、氧化锡材料等，都能在红外波段中起到良好的透射和控制制御性能，被广泛应用于红外滤波器、红外窗口等器件中。
二、红外光学功能材料的研究方法红外光学功能材料的研究方法主要分为合成方法和表征方法两个方面。
在材料的合成方法上，目前常用的方法包括溶胶-凝胶法、电泳沉积法、熔窗法、溅射法等。
这些方法可以制备出具有良好光学性能和稳定性的红外光学材料。
在红外光学功能材料的表征方法上，常用的方法包括红外透射谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱等。
这些方法可以了解材料的光学性能、结构性能等，为材料的合成和应用提供科学依据。
实验报告红外光谱
一、实验目的1. 了解红外光谱的基本原理和操作方法。
2. 掌握红外光谱在有机化合物结构分析中的应用。
3. 通过对样品的红外光谱分析，判断其结构特征。
二、实验原理红外光谱是利用分子对红外光的吸收特性来研究分子结构和化学键的一种方法。
当分子吸收红外光时，分子内部的振动和转动能级发生变化，导致分子振动频率和转动频率的变化。
根据分子振动和转动频率的不同，红外光谱可以分为三个区域：近红外区、中红外区和远红外区。
中红外区是红外光谱分析的主要区域，因为它包含了大量的官能团特征吸收峰。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：红外光谱仪、样品池、电子天平、移液器、干燥器等。
2. 试剂：待测样品、溴化钾压片剂、溶剂等。
四、实验步骤1. 样品制备：将待测样品与溴化钾按照一定比例混合，制成压片剂。
2. 样品测试：将制备好的样品放入样品池，置于红外光谱仪中，进行光谱扫描。
3. 数据处理：将扫描得到的光谱数据进行分析，识别特征吸收峰，判断样品的结构特征。
五、实验结果与分析1. 样品A的红外光谱分析（1）在3350cm-1附近出现一个宽峰，说明样品A中含有O-H键。
（2）在2920cm-1和2850cm-1附近出现两个尖锐峰，说明样品A中含有C-H键。
（3）在1720cm-1附近出现一个尖锐峰，说明样品A中含有C=O键。
（4）在1230cm-1附近出现一个尖锐峰，说明样品A中含有C-O键。
根据以上分析，样品A可能为含有O-H、C=O和C-O键的有机化合物。
2. 样品B的红外光谱分析（1）在3350cm-1附近出现一个宽峰，说明样品B中含有O-H键。
（2）在2920cm-1和2850cm-1附近出现两个尖锐峰，说明样品B中含有C-H键。
（3）在1640cm-1附近出现一个尖锐峰，说明样品B中含有C=C键。
（4）在1040cm-1附近出现一个尖锐峰，说明样品B中含有C-O键。
根据以上分析，样品B可能为含有O-H、C=C和C-O键的有机化合物。
红外吸收分光光度法
01 红外吸收分光光度法简介
定义与原理
定义
红外吸收分光光度法是一种基于物质吸收红外辐射的特性进行物质分析的方法。
原理
当特定波长的红外光通过物质时，物质分子会吸收特定波长的光，导致光强减弱。通过测量不同波长 下的光强衰减程度，可以确定物质分子中特定化学键的振动频率，从而推断出物质的成分和含量。
结构推断
结合已知的化学知识和光 谱特征，推断分子的可能 结构。
04 实验误差与质量控制
误差来源
仪器误差
仪器本身的性能差异、老化或维护不 当，可能导致测量结果偏离真实值。
环境因素
实验环境中的温度、湿度、气压等变 化可能影响仪器的性能和测量结果。
操作误差
实验操作过程中，由于人为因素导致 的误差，如样品处理不当、仪器参数 设置错误等。
数据处理
对实验数据进行处理和分析， 绘制红外光谱图。
实验注意事项
样品纯度
确保待测样品的纯度，以避免杂质干扰实验 结果。
光路清洁
定期清洁光路系统，确保实验过程中无灰尘 和杂散光干扰。
温度控制
保持实验室内温度的恒定，以减小温度变化 对实验结果的影响。
数据处理严谨
对实验数据进行严谨的数据处理和分析，确 保结果的准确性和可靠性。
样品不均匀
样品本身的不均匀性可能导致测量结 果的不准确。
质量控制方法
校准
环境控制
定期对仪器进行校准，确保仪器性能稳定 ，测量结果准确。
保持实验室内恒定的温度、湿度和气压， 以减少环境因素对测量结果的影响。
操作规范
样品处理
制定详细的操作规程，规范实验操作过程 ，减少人为误差。
土壤学中的红外光谱分析方法研究
土壤学中的红外光谱分析方法研究概述：红外光谱技术是一种常用于土壤学研究的非破坏性分析方法。
通过红外光谱分析，可以了解土壤样品中的有机和无机成分，提供土壤性质和质量评估所需的关键信息。
本文将探讨土壤学中红外光谱分析的方法和应用。
1. 红外光谱分析的基本原理红外光谱分析利用样品在红外区域的吸收特性来确定其成分。
红外区域对应的波长范围通常是2.5-25微米。
红外光谱在这个范围内可以提供有机和无机物质的信息。
红外光谱仪器通常包括光源、光学系统、样品室、探测器和数据处理系统。
通过测量样品吸收红外光的能量，可以获得红外光谱图。
2. 红外光谱分析在土壤研究中的应用2.1 有机质成分分析土壤中的有机质对土壤性质和植物生长具有重要影响。
红外光谱仪可以用来分析土壤中的有机质组分，比如腐殖酸、腐殖质和有机氮。
红外光谱技术能够通过特定的吸收峰来识别这些有机物，进而推断土壤的有机成分含量。
2.2 矿物质分析土壤中的矿物质组成也是土壤研究的重要内容之一。
红外光谱技术通过测量样品中特定的光学特性，可以鉴定土壤中的矿物种类，如黏土矿物、铁氧化物和非晶质土壤矿物。
这些信息对于土壤类型和成因的研究具有重要意义。
2.3 土壤质量评估红外光谱分析还可以用于评估土壤质量。
通过测量样品中不同波长下的吸收峰强度，可以确定土壤的有机质含量、土壤呼吸速率和微生物活性等关键指标。
这些指标可以帮助研究者评估土壤质量的优劣，从而指导土壤管理和农业生产。
3. 红外光谱分析方法的改进和发展趋势随着科学技术的发展，红外光谱分析方法也在不断改进。
目前，一些新兴的红外光谱技术正在应用于土壤研究中，如近红外光谱和偏振红外光谱。
这些新技术为土壤学家提供了更多的分析选择，以满足不同领域的研究需求。
近红外光谱是红外光谱技术的一个分支，通过测量样品在近红外区域的吸收特性来确定样品的成分。
近红外光谱具有操作简便、快速测量和高通量分析的优点，能够广泛应用于土壤肥力评估、植物养分状况监测和土壤健康评价等方面。
红外谱图分析方法总结
红外谱图分析方法总结1. 简介红外（Infrared）分析技术是一种非常重要的分析测试方法，它可以用来研究物质的结构、组成、性质及相互作用等方面的信息。
红外谱图分析方法通过测量物质对红外辐射的吸收和散射，并结合相关的理论和数据库，得出样品的红外光谱图。
本文将总结常用的红外谱图分析方法。
2. 样品制备在进行红外谱图分析之前，首先需要将待测的样品制备成适合红外光谱测量的形式。
常见的样品制备方法包括固体试样法、液体试样法和气相试样法。
•固体试样法：将固体样品粉碎并与适量的无水氯化钾或氯化钠混合，制成样品块。
也可以使用压片法，将粉末样品压制成片。
•液体试样法：将液体样品滴在透明基片上，使其干燥后形成薄膜。
也可以将液体样品放入适合的红外吸收池中进行测量。
•气相试样法：将气体样品填充到气室中，通过红外吸收池进行测量。
3. 红外光谱测量仪器进行红外谱图分析需要使用红外光谱测量仪器。
常见的红外光谱测量仪器有红外光谱仪和红外光谱仪。
红外光谱仪主要由光源、干涉仪、样品室、探测器和数据采集系统等组成。
它通过生成红外光源并使其通过样品，然后测量样品对不同波长的红外光的吸收情况。
常用的红外光谱仪有傅立叶红外光谱仪（FTIR）和分散式红外光谱仪。
红外光谱仪是一种通过获取光谱仪的光栅分散红外光的仪器。
它通过将红外光分散为不同的波长，并通过探测器检测各个波长的红外光强度，得到红外光谱图。
4. 红外谱图解释红外谱图是指样品在红外区域内的吸收峰和吸收强度的图谱。
通过研究红外谱图，可以得到样品的结构和组成等信息。
红外谱图的解释可以从以下几个方面进行：•吸收峰的位置：吸收峰的位置与样品中存在的化学键相关。
不同化学键对应着不同波数的吸收峰。
•吸收峰的强度：吸收峰的强度与样品中某种化学键的含量相关。
吸收峰的强度越高，表示样品中该化学键的含量越多。
•布拉格方程：通过使用布拉格方程可以计算吸收峰的波数。
•参考谱库：借助谱库中的红外光谱标准数据，可以将待测样品的红外光谱与已知物质进行比对和鉴定。
红外光谱图像的定量分析方法研究
红外光谱图像的定量分析方法研究光谱图像是化学和物理领域中常用的研究手段，其可以用于定性和定量分析物质结构和成分。
其中红外光谱图像是一种重要的光谱图像，可以帮助人们鉴别和识别不同物质之间的差异，提高研究的准确性和可靠性。
然而，在使用红外光谱图像进行定量分析时，如何选取合适的方法和技术是一个关键性的问题。
本文就红外光谱图像的定量分析方法进行研究和探讨。
一、红外光谱图像的定量分析方法概述红外光谱图像是指在不同的红外波段下，物质吸收和反射光谱的记录图像。
使用红外光谱图像进行物质定量分析可以将物质结构和化学组成作为关键参数来衡量和评估分析结果。
红外光谱图像的定量分析方法可以分为峰型定量和全谱直接定量两类。
峰型定量是指针对红外光谱图像中一个个单独的谱带进行计算和分析，通过提取谱带的高度、面积、积分峰值等关键参数来计算物质的定量程度。
这种方法精度较高，但是需要选择合适的谱带进行分析，对于谱带未知和复杂混合物分析较难。
全谱直接定量是指利用数学模型和计算方法对整个红外光谱图像进行处理和计算，得出物质成分和含量信息。
虽然这种方法不需要谱带的选择，但是其物质定量的模型和算法需要更为复杂和精细，且对于新样品的模型选择和拟合也具有一定的成本和挑战性。
二、红外光谱图像定量分析方法的应用实例在生物医学、材料科学、环境科学等领域中，红外光谱图像的定量分析方法得到了广泛的应用和推广。
例如，在生物医学中，研究人员可以利用红外光谱图像对蛋白质、病毒、细胞等生物分子结构及其含量进行分析，对于诊断和治疗疾病、研究生物组织的分子结构特征具有重要的指导意义。
在材料科学中，红外光谱图像可以帮助人们对新型材料的合成、性能和构成进行分析和评估，其中包括陶瓷材料、纤维材料、光传输材料等。
在环境科学中，红外光谱图像可以用于分析和监测大气、水、土壤等环境中存在的污染物种类和含量，帮助人们制定环境保护措施和评估其效果。
三、红外光谱图像定量分析方法的成果展望尽管红外光谱图像定量分析方法具有广泛的应用场景和潜在的发展前景，但是仍然存在一些挑战和难点。
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? as > ?s >> ?
伸缩振动 ? 对称伸缩振动 ?s 不对称伸缩振动 ?as
弯曲振动 ?
面内剪式弯曲振动 ? 面外剪式弯曲振动 ? 面内摇摆弯曲振动 ? 面外摇摆弯曲振动 ?
多原子分子的红外吸收谱带
V2
V1
V0 ? 基频：V0? V1的跃迁 ? 倍频：V0? V2的跃迁 ? 组合频：两个或多个基频频率之和或之差
3610cm-1 OH
1622cm-1 2843cm-1 (宽) O OH
O 1673cm-1
O 1675cm-1
2.4 空间效应
① 环的张力
波数(C=O)： 1716 1745 1775 1850
红外光谱的发展
1666 年牛顿证明一束白光可分为 一系列不同颜色的可见光
1800年，W. Herschel 发现可见光区域红色末端之外还有 看不见的其他辐射区域存在，其次是这种辐射能够产生热
1881, Abney 和Festing 第一次将红外线用于分子结构研究, Hilger 光谱仪拍下了46个有机液体的从0.7到1.2微米区域的红外吸收 光谱。由于这种仪器检测器的限制，所能够记录下的光谱波 长范围十分有限。
? 振动偶合：当两个或两个以上的基团连接在分子中同一 个原子上时，其振动吸收带常常发生裂分，形成双峰。
? 费米共振：当强度很弱的倍频带或组频带位于某一强 基频吸收带附近时，弱的倍频带或组频带和基频带之 间发生偶合，产生费米共振。
C? COCl
1.2 红外吸收的产生条件
? ? E＝ E激－E基＝ h ?
发明测辐射热仪
1889，Angstrem首次证实尽管CO和CO2都是由碳原子和氧原子组成， 但因为是不同的气体分子而具有不同的红外光谱图。这个试 验最根本的意义在于它表明了红外吸收产生的根源是分子而 不是原子。
1892，Julius发表了20多种有机化合物的红外光谱，发现凡是含甲基 的物质在3.45? m（3000cm-1）处都有吸收。第一次将分子的 结构特征和光谱吸收峰的位置直接联系起来。
红外光谱
（FTIR）
电磁波与光谱
辐射 X射线 紫外-可见 红外
微波 无线电波
分子运动 内层电子跃迁 外层电子跃迁
振动跃迁 转动跃迁 自旋跃迁 核自旋跃迁
光谱类型
X射线谱
紫外-可见光谱 红外光谱 拉曼光谱 转动光谱 顺磁共振 核磁共振
分子振动光谱
红外光谱 拉曼光谱
对 偶极矩 变化敏感 鉴定官能团
对 极化率 变化敏感 提供高聚物的骨架特征
百分透过率 T%＝I/I0×100%
A：吸光度 T%：百分透过率 I0：入射光强 I：透射光强
? ：波长，? m
，cm-1
红外光谱
1. 红外光谱的基本原理 2. 影响官能团特征振动频率的因素 3. 红外光谱的分区 4. 常见聚合物的红外光谱 5. 红外光谱仪器 6. 红外光谱样品的制备方法 7. 计算机辅助技术 8. 红外光谱的解析技巧 9. 红外光谱的应用 10.其他红外光谱技术
1905，科伯伦茨发表了128种化合物的红外光谱
1930，全面深入研究了红外光谱，研究了基频谱带的归属
第一代以棱镜做色散原件的商品化红外光谱仪问世
Elmer 21 双光束红外光谱议 美国Perkin-Elmer 公司1950 开始制造 是最早期商业化生产的双光束红外光谱议
1960，第二代以光栅做色散原件的红外光谱仪投入使用；开发 了红外全反射装置、红外显微镜、红外偏振光等附件； 应用了计算机
? 分子振动中量的大小 r：正负电荷中心距离
C＝O、O－H、N－H O－O、N－N、 O＝C＝O
O CO
不对称伸缩振动，2349cm? 1
OCO
对称伸缩振动，无红外吸收
OCO
O CO
弯曲振动，667cm? 1
1.3 红外谱图的表示
吸光度 A＝lg(I0/I) A = lg I0 /I = ? c l
2. 影响官能团特征吸收频率的因素
CH OH NH CH
H
红外光谱的分区
影响官能团特征吸收频率的因素
2.1 键力常数和原子质量的影响 2.2 电子效应 2.3 氢键 2.4 空间效应 2.5 物态的影响 2.6 浓度的影响
2.1 化学键的力常数和原子质量的影响
：波数 k：化学键的力常数 C：光速 μ ：折合质量 m1, m2：原子质量
第三代干涉型傅立叶变换红外光谱仪投入使用
FTS-14 型傅立叶变换红外光谱仪 美国Digilab 公司在1969 年开始生产 是最早商业化和完全由计算机控制傅立叶变换红外光谱仪
Nicolet 红外光谱仪
傅立叶红外光谱仪特点
? 具有快速、高信噪比和高分辨率等特点 ? 催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和
红外成像等
红外光谱
1. 红外光谱的基本原理 2. 影响官能团特征振动频率的因素 3. 红外光谱的分区 4. 常见聚合物的红外光谱 5. 红外光谱仪器 6. 红外光谱样品的制备方法 7. 计算机辅助技术 8. 红外光谱的解析技巧 9. 红外光谱的应用 10.其他红外光谱技术
1. 红外光谱的基本原理
X-H键伸缩振动频率
B－H
2400
Al－H
1750
C－H
2900
Si－H
2150
Ge－H
2070
Sn－H
1850
N－H
3400
P－H
2350
As－H
2150
Sb－H
1890
O－H
3600
S－H
2570
Se－H
2300
F－H
4000
Cl－H
2890
Br－H
2650
I－H
2310
氘代的影响
H
H
H
H
H
红外光谱使用的电磁波
类型 近红外 中红外 远红外
波长? (? m) 0.75 ～ 2.5 2.5 ～ 25 25 ～ 830
波数 (cm-1) 13300 ～ 4000
4000 ～ 400 400 ～ 12
研究对象
分子振动的泛频吸收
分子振动的基频吸收
转动能级跃迁、重原 子团或化学键的振动 光谱及晶格振动光谱
H
D
D
D
D
D
D
2.2 电子效应
分子中成键电子云分布发生变化而引起
① 诱导效应 电负性取代基使双键的双键性增强
C=O波数随X的变化
X基 波数(cm-1)
R'
H OR'
1715 1730 1740
Cl F 1800 1850
2.3 氢键
氢键使谱峰向低波数方向移动，谱峰同时加宽、变强
1676cm -1 O