仪器分析课件第10章红外吸收光谱分析

仪器分析课件第10章红外吸收光谱分析THE FIRSTLESSON OFTHE SCHOOLYEARCONTENTS目录•红外吸收光谱分析概述•红外吸收光谱仪器的结构与原理•红外吸收光谱分析实验技术•红外吸收光谱分析的应用实例•红外吸收光谱分析的挑战与展望01红外吸收光谱分析概述红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱的产生红外光谱的谱带分子在红外光的特定波长范围内吸收由特定波长范围内的多个吸收峰组成，能量，引起振动和转动能级的跃迁代表特定化学键或基团的振动红外光谱的表示方法以波长或波数为横坐标，以吸光度或透射比为纵坐标红外吸收光谱的应用领域有机化学无机化学生物学环境科学用于鉴定有机化合物的用于研究无机化合物的用于研究生物大分子的用于检测和监测环境中结构，如烃、醇、酸、结构和化学键，如矿物、结构和功能，如蛋白质、的污染物和化学物质酯等陶瓷等材料核酸等红外吸收光谱的发展历程19世纪中叶红外光谱的发现20世纪初红外光谱仪器的发明和应用20世纪中叶至今红外光谱技术的不断改进和应用领域的拓展01红外吸收光谱仪器的结构与原理红外吸收光谱仪器的结构分束器检测器将入射光分为两束，检测经过样品后的一束用于样品，另光信号，转换为电一束用于参考信号光源样品室信号处理系统发射连续或脉冲红放置待测样品，确对电信号进行放大、外光，为样品提供保无空气和水分干滤波和数字化处理能量扰红外吸收光谱仪器的工作原理当红外光照射到样品上时，分通过测量样品和参考的光强，通过与标准物质对比，可以确子振动能级间的跃迁引起特定可以获得样品的红外光谱图定样品中存在的官能团或化学波长的光被吸收，形成光谱键红外吸收光谱仪器的分类与特点色散型红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪采用棱镜或光栅作为分束器，具有较采用干涉仪作为分束器，具有较高的高的分辨率和波数精度，但体积较大灵敏度和较快的扫描速度，且体积较小近红外光谱仪中红外光谱仪采用近红外光源，主要用于有机分子采用中红外光源，主要用于有机和无结构分析，具有较高的穿透能力和抗机化合物的结构分析，具有较高的分干扰能力辨率和波数精度01红外吸收光谱分析实验技术样品制备技术液体样品制备将液体样品涂敷在盐片上或使用液固体样品制备池技术将样品研磨成粉末，与特定填料混合，压制成片或制作成液体涂层气体样品制备将气体样品通过特定吸收剂或光路系统实验操作流程打开红外光谱仪，预热并稳定仪器01设置实验参数，如扫描范围、进行样品制备，将待测样品分辨率、扫描次数等置于样品槽中0203数据处理与分析，提取光谱进行光谱采集，记录红外吸0405特征并进行解释收光谱实验数据处理与分析方法01020304基线校正峰识别与归属定量分析结构解析消除背景干扰，突出样品特征根据已知峰位和峰形，识别未利用已知标准品和待测样品进结合其他谱图信息，如核磁共峰知峰并确定其归属行对比，计算含量振、质谱等，对化合物结构进行解析01红外吸收光谱分析的应用实例在化学领域的应用实例确定化学键和分子结构红外光谱可以用于鉴定化学键的类型、数目以及分子构型，从而确定化合物的结构反应机理研究通过监测反应过程中红外光谱的变化，可以研究化学反应的机理和动力学有机官能团鉴定利用特征频率区的吸收峰，可以确定有机化合物中存在的官能团在材料科学领域的应用实例聚合物材料分析红外光谱可以用于研究聚合物的分子结构和结晶1度，以及聚合物共混物和复合材料的相容性和相分离陶瓷和玻璃材料分析通过分析陶瓷和玻璃材料在红外光谱中的特征吸2收峰，可以研究其成分和微观结构金属表面分析利用红外光谱可以研究金属表面的吸附物和反应3活性，以及金属表面的氧化和腐蚀行为在环境科学领域的应用实例010203大气污染物监测水质监测土壤和沉积物分析利用傅里叶变换红外光谱红外光谱可以用于检测水通过红外光谱可以研究土可以对大气中的温室气体、体中的溶解有机物、无机壤和沉积物的组成、矿物有毒气体和有机污染物进离子和污染物的含量，评组成以及有机污染物的分行定性和定量分析估水质状况布和迁移转化规律01红外吸收光谱分析的挑战与展望当前面临的主要挑战仪器精度和稳定性样品处理和制备干扰物质的影响红外光谱分析需要高精度红外光谱分析需要样品具在复杂的样品中，一些物的仪器和稳定的测量条件，有一定的透明度和纯净度，质可能会对红外光谱产生以确保结果的准确性和可因此样品处理和制备过程干扰，影响分析结果的准靠性需要严格控制确性技术发展与展望高精度仪器快速测量技术智能化分析系统随着技术的不断发展，高精度、为了满足实际应用的需求，发展结合人工智能和机器学习技术，高稳定性的红外光谱仪器将会不快速测量技术是必要的，例如采构建智能化分析系统，实现自动断涌现，提高分析的准确性和可用光子计数技术、提高扫描速度化的数据处理和结果预测靠性等在未来科学领域的应用前景环境监测01红外光谱分析可用于检测大气、水体中的有害物质，为环境保护提供有力支持生物医学研究02红外光谱分析可用于研究生物大分子的结构和功能，为疾病诊断和治疗提供新的手段化学反应机理研究03红外光谱分析可用于研究化学反应过程中的物质变化，为化学反应机理的研究提供重要信息。