二氧化硅的红外光谱特征研究
二氧化硅胶体光子晶体的光学特性研究
二氧化硅胶体光子晶体的光学特性研究许海霞【摘要】采用垂直沉积法自组装SiO2胶体光子晶体，并利用紫外-可见-近红外分光光度计对胶体晶体的光学特征进行了研究。
结果发现，二氧化硅胶体微球的浓度越大，光子带隙深度增加，透射率变小，但光子带隙中心波长位置保持一致。
此外，当入射光以不同的角度入射到样品表面时，其透射光谱具有新颖的光学特性，其成因被探究。
%The vertical deposition self-assembly method is adopted to prepare three dimensional silica colloidal photon-ic crystals.The optical property of silica colloidal photonic crystals is measured and analyzed by UV-visible-near-in-frared spectrophotometer.The results show that the depth of photonic band gap increases and the transmittance reduces as concentration of colloidal silica microspheres increases,but the band gaps central wavelength is consistent with these concentrations.Furthermore,a unique optical property is found and the causes is analyzed when the incident light is along different angles at the top surface of silica colloidal photonic crystals.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P298-301)【关键词】胶体光子晶体;透射谱;光子带隙;光学特性【作者】许海霞【作者单位】仲恺农业工程学院信息科学与技术学院，广东广州510225【正文语种】中文1 引言光子晶体是一种折射率呈周期性分布的新型光学材料。
二氧化硅表面硅羟基含量的测定方法
二氧化硅表面硅羟基含量的测定方法一、背景介绍二氧化硅是一种常见的材料，在许多领域都有广泛的应用，如化工、材料科学、生物医学等。
在这些应用中，二氧化硅表面的硅羟基含量通常是一个重要的参数。
因此，测定二氧化硅表面硅羟基含量的方法非常重要。
二、测定方法1. X射线光电子能谱（XPS）X射线光电子能谱是一种表面分析技术，通过研究材料表面的电子能谱来确定其化学成分和化学键的状态。
在XPS分析中，二氧化硅表面的硅羟基含量可以通过硅元素的信号来确定。
由于硅元素的电子亲和力不同，硅羟基与其他化学态硅的能级位置也不同，通过XPS可以定量测定硅羟基含量。
2.傅里叶变换红外光谱（FTIR）傅里叶变换红外光谱可以用于表面官能团的定量分析，包括羟基的含量。
在FTIR分析中，二氧化硅表面的硅羟基含量可以通过羟基在红外光谱中的特征吸收峰面积来确定。
3.热重分析（TGA）热重分析可以用于确定材料中各种成分的含量，包括羟基的含量。
在TGA分析中，通过在高温下对二氧化硅样品进行加热，可以确定样品中的羟基含量。
4.拉曼光谱拉曼光谱可以用于表面官能团的定量分析，包括硅羟基的含量。
在拉曼光谱分析中，二氧化硅表面的硅羟基含量可以通过拉曼光谱中硅-氧拉曼峰和硅-羟基拉曼峰的强度比来确定。
5.化学分析化学分析方法，如酸碱滴定、原子吸收光谱等，也可以用于测定二氧化硅表面的硅羟基含量。
这些方法通常需要将样品进行化学处理后才能进行分析。
三、各种方法的优缺点1. XPS优点：能够定量测定硅羟基含量；分辨率高，能够确定不同化学态硅的含量。
缺点：设备昂贵；需要高真空条件；只能测定表面化学成分，无法分析深层成分。
2. FTIR优点：简单易操作；可以直接表征官能团的吸收峰；可以定量测定硅羟基含量。
缺点：需对样品进行制备处理；不能分析深层化学成分。
3. TGA优点：简单易操作；可以定量测定硅羟基含量。
缺点：需要高温条件；不能分析深层化学成分。
4.拉曼光谱优点：非破坏性分析；可以直接表征官能团的振动模式；可以定量测定硅羟基含量。
不同结晶程度SiO2的红外光谱特征及其意义
５ Ｂｅ ｉｇＢｕｉｅｓＳ ｈ ｏ， ｅ ｉｇ ０ ２ ９ Ｃ ｉａ ． ｉｎ ｓ ｓ ｃ ｏ ｌ Ｂ ｉｎ １２ ０ ， ｈｎ ｊ ｊ ｎ ｊ
Ａ ｂｓ ｒ ｃ ： Ｔｈ ｏ ｍｏ ｉ ｅ ｎ ｌ ｄ ｒ ｓ ａ ， ｕ ｒ ｚ ｔ ，ｈ ｌｅ ｎ ，ｐ ｌａ ｄ ｇ ａ ｓ ｔａｔ ｅｃ ｍ ｎ Ｓ ０２ ｇ ｍ ｉ ｃｕ ｅ ｃ ｙ ｔ ｌ ａ ｔ ｉｅ ｃ ａ ｃ ｄｏ ｙ ｏ ａ ｎ ｌｓ ．Ｔｈｒ ｕ ｈ ｃ ｒ ｆ ｑ ｏ ｇ ａ ｅ ｕｌ
摘 要 ：ｉ ２系列常见 宝石 品种 包括 水 晶、石 英岩、玉髓、欧泊和熔 炼石 英玻璃 。通过 Ｓ Ｏ
对 各 个 品种 宝 石 的 镜 面 反 射 红 外 光 谱 和 直 接 透 射 红 外 光 谱 进 行 对 比 ，得 出 随 着 宝 石 结
晶程度 的变化 ， ｓ Ｏ键 的伸缩 振动谱 带及合 频谱 带具有 一定 的递 变规律 ，而且在 巨晶 ｉ — 水 晶 的红外光谱 中， Ｓ Ｏ键表 现 出 了明确 的方 向性。此 外， Ｏ ｉ — Ｈ键 在该 类 宝石 中具有
３ 国 家 首 饰 质量 监 督 检 验 中心 深 圳 实验 室 ，广 东 深 圳 ５ ８２ ． １００；
４ ．国 家珠 宝 玉 石 质 量 监 督检 验 中心 深 圳 实 验 室 ，广 东 深圳 ５ ８ ２ １０ ６； ５ 北 京 市 商 业技 术学 院 ，北 京 １ ２ ０ ） ． ０ ２ ９
文 章 编号 ： １７—７５２１）２０３—５ ６２８８ （ ０１— １ ０ ０ ０
不 同 结 晶 程 度 Ｓ ０２ 红 外 光 谱 特 征 及 其 意 义 ｉ 的
李建 军 刘 晓伟 王 岳 范澄兴 。 叶 宏 程佑 法 刘殿正 ｓ
（ ． 家黄 金 钻 石 制 品 质 量 监 督 检验 中心 ，山 东 济 南 ２ ０ １ １国 ５ ０ ４； ２ ．山东 省 计 量 科 学研 究 院 ，山东 济 南 ２ ０ １ ５ ０ ４；
二氧化硅的红外吸收峰
二氧化硅的红外吸收峰1. 引言大家好，今天咱们要聊聊一个非常有趣的主题——二氧化硅的红外吸收峰。
听起来可能有点儿科学，但别担心，咱们用轻松的方式来深入探讨一下。
二氧化硅，听名字就觉得很高大上，其实就是咱们日常生活中常见的东西，比如沙子和玻璃。
没错，沙滩上的沙子，阳光下闪烁的玻璃，这些都是二氧化硅的身影。
1.1 二氧化硅的基本知识先给大家普及一下二氧化硅的基本知识。
二氧化硅化学式为SiO₂，分子里含有一个硅原子和两个氧原子。
你看，虽然名字复杂，但其实它们的组成就像一对好朋友，互相依靠。
二氧化硅的结构非常稳定，因此在自然界中广泛存在，沙子、岩石、甚至植物的细胞壁中都有它的身影。
真是个多才多艺的小家伙。
1.2 红外吸收峰的来历接下来，咱们要深入探讨的就是二氧化硅的红外吸收峰。
大家知道，物质和光的相互作用可以产生很多有趣的现象。
二氧化硅在红外光下的表现，就像一位在舞台上跳舞的演员，优雅而迷人。
红外光是一种波长较长的光线，肉眼看不见，但它对许多材料的特性有着重要影响。
当红外光照射到二氧化硅上时，它会吸收特定波长的光，从而产生“红外吸收峰”。
就像小朋友在沙滩上玩耍，跳跃时总是能引起大家的注意。
2. 二氧化硅的红外吸收特性接下来，我们要好好聊聊二氧化硅的红外吸收特性。
它的吸收峰主要集中在波长大约为1000到1200厘米1的范围内。
这段范围里，二氧化硅就像一个聚光灯下的明星，闪闪发光。
不同的吸收峰对应不同的分子振动，比如SiO键的拉伸振动和弯曲振动。
这些振动就像是大自然中的一场交响乐，每个音符都在传递着不同的信息。
2.1 吸收峰的应用那么，这些吸收峰到底有什么用呢？其实用途可多了去了。
比如，科学家们可以通过分析红外吸收谱，来判断土壤或矿石中的二氧化硅含量。
这就像侦探通过蛛丝马迹找出真相一样，令人兴奋不已。
另外，二氧化硅的红外特性也在材料科学中起着举足轻重的作用，帮助我们研发出更好的光学材料和传感器。
要知道，现代科技离不开这些小小的分子。
二氧化硅含量检测红外计算
二氧化硅含量检测红外计算
下面咱就来说说二氧化硅含量检测里红外计算这事儿。
首先呢，你得有个通过红外光谱仪测出来的样品光谱图。
这个图就像是样品在红外光下的一个独特“指纹”。
那在这个光谱图里，我们要找那些属于二氧化硅的特征峰。
一般来说，二氧化硅在特定的波数位置会有吸收峰。
比如说，在大概1000 1100波数这个范围左右，会有比较明显的峰，这个峰的强度可是很关键的哦。
接下来就到计算环节啦。
咱们有个小公式或者说比例关系。
就是先测量出这个二氧化硅特征峰的峰面积，这个峰面积就像是这个峰在光谱图里占的一块“地盘”大小。
然后呢，我们得有个已知二氧化硅含量的标准样品，同样也去测它的红外光谱，找到对应的二氧化硅特征峰，也算出这个峰面积。
现在就可以做比例计算啦。
假设我们测的样品里二氧化硅特征峰面积是A，标准样品里二氧化硅特征峰面积是B，标准样品里二氧化硅的含量是C（这个C我们是事先知道的哦）。
那么我们要求的样品里二氧化硅的含量D就可以这么算：D = (A / B) × C。
就像是通过比较样品和标准样品的峰面积比例，来算出样品里二氧化硅的含量。
不过呢，这里面也有一些小麻烦事儿。
比如说，有时候光谱图里可能会有其他物质的峰干扰，就像一群人里有几个捣乱的，这时候就得想办法把干扰去掉或者考虑干扰对结果的影响。
再就是仪器的准确性也很重要，如果仪器不准，就像秤不准称出来的重量肯定有问题一样，那测出来的光谱数据就可能有偏差，算出来的二氧化硅含量也就不准啦。
二氧化硅表面硅羟基含量的测定方法
二氧化硅表面硅羟基含量的测定方法二氧化硅是一种常见的无机化合物，其表面的硅羟基含量对于其在材料科学、化学工程等领域的应用具有重要意义。
因此，准确测定二氧化硅表面硅羟基含量是非常重要的。
本文将介绍几种常见的测定方法，包括红外光谱法、X射线光电子能谱法、核磁共振法等，并分别详细说明它们的原理、操作步骤以及优缺点。
一、红外光谱法红外光谱法是一种常用的测定二氧化硅表面硅羟基含量的方法。
其原理是通过检测样品在红外区域的吸收谱线来确定表面硅羟基的含量。
具体操作步骤如下：1.准备样品：将待测样品制成粉末或块状，并进行干燥处理。
2.测定光谱：将样品放置在红外光谱仪中，进行红外光谱测定。
3.分析数据：根据光谱曲线，确定样品在红外区域的吸收峰位和强度，并据此计算表面硅羟基含量。
红外光谱法测定简单、快捷，且操作相对容易。
但其精密度较低，并且对样品的处理要求较严格，容易受到其他物质的干扰。
二、X射线光电子能谱法X射线光电子能谱法是一种能够准确测定表面硅羟基含量的方法。
其原理是通过分析样品表面的电子能谱线来确定表面硅羟基的含量。
具体操作步骤如下：1.准备样品：将待测样品制成片状或块状，并进行干燥处理。
2.测定光谱：将样品放置在X射线光电子能谱仪中，进行表面电子能谱测定。
3.分析数据：根据光谱图谱，确定样品表面的硅羟基含量，并进行定量分析。
X射线光电子能谱法能够提供较高的精密度和准确度，对样品的表面性质要求相对较低。
但其需要专业的仪器设备，并且操作复杂，需要经过较长时间的实验和分析过程。
三、核磁共振法核磁共振法是一种高灵敏度的测定方法，能够准确测定样品中的硅羟基含量。
其原理是通过检测样品中核磁共振信号来确定表面硅羟基的含量。
具体操作步骤如下：1.准备样品：将待测样品溶解于适当的溶剂中，并进行干燥处理。
2.测定光谱：将样品放置在核磁共振仪中，进行核磁共振测定。
3.分析数据：根据核磁共振图谱，确定样品中硅羟基的含量，并进行定量分析。
二氧化硅表面硅羟基含量的测定方法
二氧化硅表面硅羟基含量的测定方法一、引言二氧化硅是一种重要的无机材料，其在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用。
在二氧化硅的生产和加工过程中，表面的硅羟基含量是一个重要的指标，它直接影响着二氧化硅的化学性质和应用性能。
因此，准确测定二氧化硅表面硅羟基含量对于控制产品质量、改进生产工艺具有重要意义。
本文将介绍几种常用的二氧化硅表面硅羟基含量测定方法，包括红外光谱法、核磁共振法、气相色谱法、紫外-可见光谱法等。
二、红外光谱法红外光谱法是一种常用的表面羟基含量测定方法，其原理是利用红外光谱仪测定表面硅羟基与特定红外光的吸收强度之间的关系。
样品经过预处理后，放入红外光谱仪中进行测试。
根据不同波数范围的吸收峰对应的硅羟基含量进行计算。
三、核磁共振法核磁共振法是一种利用核磁共振仪测定硅羟基含量的方法。
其原理是利用硅原子核的磁性差异，通过核磁共振仪测定硅羟基的含量。
样品需要经过适当的处理后，进行核磁共振测试。
该方法需要仪器精度高、技术要求高，但能够提供准确的硅羟基含量信息。
四、气相色谱法气相色谱法是一种利用气相色谱仪测定硅羟基含量的方法。
其原理是将样品溶解后通过气相色谱仪进行分析，根据硅羟基在色谱柱中的保留时间来计算硅羟基含量。
该方法需样品溶解度高、操作简单，但对于样品预处理需严格控制。
五、紫外-可见光谱法紫外-可见光谱法是一种利用紫外-可见光谱仪测定硅羟基含量的方法。
其原理是利用硅羟基在紫外-可见光波段的吸收特性来计算硅羟基含量。
样品需要适当的预处理后，放入紫外-可见光谱仪中进行测试。
该方法操作简单，但受样品颗粒度、预处理等因素影响较大。
六、比较分析以上几种方法各有优缺点，具体选择要根据实际情况来决定。
红外光谱法测定范围广，样品处理简单，但对样品的形态和分布情况要求较高；核磁共振法准确性高，但仪器设备复杂、维护成本较高，并且需要专业技术人员进行操作；气相色谱法操作简单，样品稳定性要求低，但对于疏水性样品的分析准确性差；紫外-可见光谱法测定快速简便，但对样品预处理要求高，且受样品颗粒度影响较大。
二氧化硅激发光谱和发射
二氧化硅激发光谱和发射
二氧化硅（SiO2）是一种常见的无机化合物，它在激发光谱
和发射方面表现出一些特性。
1. 激发光谱：当二氧化硅受到入射光的激发时，它会吸收能量，并激发其内部的电子跃迁到高能级。
这些电子跃迁会导致吸收光谱出现特定的吸收峰。
激发光谱可以测量二氧化硅在不同能级上的跃迁情况。
2. 发射谱：当激发态的电子回到基态时，它们会放出能量，并以光子的形式发射出来。
这些发射的光子会形成一个发射谱，其以特定的波长或频率出现。
发射谱可以反映二氧化硅在能级之间跃迁时释放出的能量和频率。
在二氧化硅中，激发和发射光谱的特性通常与材料的结构和纯度有关。
例如，二氧化硅的结晶形式（如石英）和非晶形式（如熔融硅）在光学特性方面有所不同。
此外，杂质的存在也可能对激发光谱和发射谱产生影响。
需要注意的是，二氧化硅的激发光谱和发射谱可以通过实验技术，如吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱等来测量和研究。
这些光谱数据可以提供关于二氧化硅的能级结构、能带结构以及与光子相互作用的信息，对于理解二氧化硅的光学性质和应用具有重要意义。
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二氧化硅的红外光谱特征研究
1 引言
二氧化硅是建筑材料的基石，化学式为SiO2，在自然界分布很广，种类繁多，如石英、石英砂、水晶、玛瑙、蛋白石、白炭黑等。
随着科学技术不断发展，现在出现了很多人工合成的二氧化硅，如纳米二氧化硅、二氧化硅乳液、介空二氧化硅等。
而且不同的二氧化硅具有不同的作用，如石英、石英砂，用来制造石英玻璃；纳米二氧化硅用来制造陶瓷材料、涂料、粘接剂、防水材料等[1]。
红外光谱的产生源于物质分子的振动，不同的物质分子具有不同的振动频率可形成不同的红外光谱图，故红外光谱又被称为物质分子的“指纹图谱”。
根据被测样品红外光谱的特征峰进行对比分析，可以作为物质识别和比较的重要依据。
傅里叶变换红外(FTIR)光谱法具有操作简单、快速灵敏、重复性好和成本低等优点，可作为二氧化硅的一种定性、快速的检测技术。
本文分析研究了八种不同来源的二氧化硅样品，寻找二氧化硅在其红外特征谱中的反映，比较其红外光谱的异同，提供最直接有效的鉴别方法，为人们在建筑材料上开发、研究及选用合适的二氧化硅提供理论指导。
2 实验
2.1实验仪器
红外光谱在Nexus型傅立叶变换显微红外光谱仪上进行。
KBr压片法制样，KBr分束器，DTGS KBr检测器，分辨率：4 cm-1，扫描次数：64，测试范围4000～400 cm-1。
2.2样品
白炭黑（自制）、纳米二氧化硅粉末（为浙江舟山明日纳米材料有限公司产品）、二氧化硅乳液（自制）。
3 结果与讨论
3.1白炭黑的红外光谱
白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。
白炭黑化学式SiO2.nH2O 即水合二氧化硅。
图6为白炭黑（由稻壳，按文献[4]方法制备）的红外光谱，由图可见，1095 cm-1强而宽的吸收带是Si-O-Si反对称伸缩振动峰，798 cm-1、466 cm-1处的峰为Si-O键对称伸缩振动峰，3450 cm-1处的宽峰是结构水-OH反对称伸缩振动峰，1638 cm-1附近的峰是水的H-O-H弯曲振动峰，955 cm-1处的峰属于Si-OH的弯曲振动吸收峰。
其红外光谱图与文献报导一致[4]。
图1 白炭黑的红外光谱
Fig 1 FTIR of white carbon black
3.2纳米二氧化硅粉末的红外光谱
所用纳米二氧化硅粉末（为浙江舟山明日纳米材料有限公司产品）未煅烧的样品KBr压片红外谱图见图7所示。
由图7中可以看出样品吸收峰与二氧化硅凝胶标准谱图吻合[5]，均为SiO2.xH2O的特征峰。
1093 cm-1强而宽的吸收带是Si-O-Si反对称伸缩振动，799 cm-1、467 cm-1处的峰为Si-O键对称伸缩振动和弯曲振动,3449 cm-1处的宽峰是结构水-OH反对称伸缩振动峰，1637 cm-1附近的峰是水的H-O-H弯曲振动峰，958 cm-1处的峰属于Si-OH 的弯曲振动吸收峰，煅烧（550℃煅烧）后该处的峰消失（红外谱图见图8所示），说明煅烧过程中Si-OH完全缩合成Si-O-Si键。
此外2961 cm-1、2930 cm-1、2857 cm-1等吸收峰经煅烧后也消失，这主要是由煅烧除去了有机物所致[5~7]。
图2 未煅烧的纳米二氧化硅粉末的红外光谱
Fig. 7 FTIR of unburned nanometer silica powder
图3纳米二氧化硅粉末550℃煅烧后的的红外光谱
Fig. 8 FTIR of burned nanometer silica powder at 550℃
3.3二氧化硅乳液的红外光谱
按文献[8]方法制备二氧化硅乳液，经洗涤、离心分离后于110 ℃干燥4 h，所得白色疏松粉末经KBr压片后进行红外光谱测试，结果如图9所示，1113 cm-1附近强而宽的吸收带是Si-O-Si反对称伸缩振动，800 cm-1、473 cm-1处的峰为Si-O键对称伸缩振动峰, 3 455 cm-1处的宽峰是结构水-OH反对称伸缩振动峰，1635 cm-1附近的峰是水的H-O-H弯曲振动峰，972 cm-1处的峰属于Si-OH的弯曲振动吸收峰，煅烧（700 ℃煅烧）后该处的峰消失（红外谱图见图10所示），说明煅烧过程中Si-OH完全缩合成Si-O-Si键。
此外2923 cm-1、2852 cm-1等吸收峰经煅烧后也消失，这主要是由煅烧除去了有机物所致[5~7,9]。
图4二氧化硅乳液110 ℃干燥4 h后红外光谱
Fig. 9 FTIR of silica latex of dring four hours at 110 ℃
图5二氧化硅乳液700 ℃煅烧后的红外光谱
Fig. 10 FTIR of burned silica latex at 700 ℃
4 结论
在以上所研究的不同来源的二氧化硅中，每种均具有1090 cm-1附近的Si-O-Si反对称伸缩振动峰，800 cm-1附近的Si-O键对称伸缩振动峰，470 cm-1附近的Si-O键对称伸缩振动峰，但不同来源的二氧化硅，又有各自的特征峰，这些特征峰可以很好地将它们区别开来。
因此，傅里叶变换红外光谱是快速、准确鉴别建筑材料基石二氧化硅的一种有效手段，也是鉴别其它建筑材料不可缺的一种手段。
参考文献
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