《光谱分析》课件.ppt

*************************************样品制备技术液体样品纯液体可直接夹在NaCl或KBr窗片之间形成薄层；溶液样品可使用固定光程的液体池；也可制备成薄膜固体样品最常用的方法是KBr压片法：将样品与干燥的KBr粉末充分研磨混合，在压片机中加压制成透明薄片糊状法将样品与液体石蜡(凡士林或尼巩)研磨成糊状，涂在盐片上测量，适用于不溶于有机溶剂的样品ATR技术衰减全反射技术无需复杂制样，样品直接放在ATR晶体上即可，特别适合液体、膏状物、薄膜和表面分析红外光谱图解析谱图质量评估检查基线平直度、透过率范围、峰的分辨率，确认谱图质量良好骨架分析首先确定样品的骨架类型(脂肪族、芳香族、杂环等)，观察指纹区(1300-400cm?1)的整体模式官能团识别系统分析4000-1300cm?1区域，确定存在的官能团，如-OH,-NH,C=O,C=C等详细特征分析分析各吸收峰的精确位置、强度和形状，确定官能团的具体环境和取代情况红外光谱解析要考虑峰的位置、强度、形状和数量等因素。位置表明官能团类型，强度与键的极性和浓度有关，形状可能反映氢键等分子间作用，而某些官能团会产生多个相关峰。解析时应结合分子结构的合理性进行综合判断，并注意谱图中可能存在的溶剂峰和水汽、二氧化碳等干扰。官能团特征吸收官能团吸收位置(cm?1)特征描述O-H(醇)3200-3600宽峰，受氢键影响明显N-H(胺)3300-3500一级胺双峰，二级胺单峰C-H(烷)2850-2960多个较强的尖峰C≡N2210-2260中等强度尖峰C=O(酮)1705-1725很强的尖峰C=C(烯)1620-1680中等强度尖峰C=C(芳)1450-1600多个中等强度峰官能团特征吸收是红外光谱分析的核心内容。不同官能团的振动频率受键强度、原子质量和分子结构的影响，表现出特定的吸收范围。例如，轻原子间的强键(如C=O,C≡N)振动频率高，表现为高波数吸收；而重原子或弱键(如C-I)振动频率低，表现为低波数吸收。拉曼光谱分析激光照射单色激光照射样品，引起分子振动能量交换光子与分子振动能级交换能量2散射产生产生瑞利散射与拉曼散射3信号检测收集并分析散射光频率变化拉曼光谱是基于光的非弹性散射现象，当单色光照射样品时，绝大部分光子发生弹性散射(瑞利散射)，频率不变；但约百万分之一的光子与分子振动能级交换能量，产生频率发生变化的拉曼散射。频率降低的称为斯托克斯散射，频率升高的称为反斯托克斯散射。拉曼散射信号很弱，因此需要强激光光源和高灵敏度检测系统。与红外光谱互补，拉曼光谱对极性较弱但极化率变化大的键更为敏感，如C=C,C≡C,S-S等，特别适合研究对称分子、无机物和生物分子。拉曼光谱仪激光光源常用激光包括Nd:YAG激光器(532nm)、氦氖激光器(633nm)、氩离子激光器(488nm)和近红外激光器(785nm、1064nm)样品照射系统包括显微镜系统、光纤探头或样品室，允许不同形式样品的分析光学滤波系统包括陷波滤光片或锐边滤光片，用于去除强度远大于拉曼信号的瑞利散射光光谱仪和检测器现代仪器多采用CCD或CMOS检测器，配合高效光栅，实现高分辨率和高灵敏度检测现代拉曼光谱仪主要有三种类型：分散型、傅立叶变换型和滤波器型。分散型是最常见的，结构与分光光度计类似，但需添加激光源和滤光系统。共焦拉曼显微镜结合光学显微镜，可实现微区分析，空间分辨率可达1μm，广泛应用于材料表面和微小样品研究。拉曼光谱应用材料科学领域碳材料(石墨、金刚石、碳纳米管、石墨烯)的结构和缺陷分析半导体材料的晶格应力和组成研究纳米材料的表征和质量控制聚合物结构和结晶度分析生命科学领域生物分子(蛋白质、核酸、脂质)的结构研究细胞和组织的无损分析药物分子与靶点相互作用研究体内疾病标志物检测特殊拉曼技术表面增强拉曼散射(SERS)：灵敏度提高10^6-10^14倍共振拉曼散射(RRS)：选择性增强特定发色团信号拉曼成像：二维或三维空间拉曼信息的可视化时间分辨拉曼：研究快速化学反应过程荧光光谱分析光吸收分子吸收特定波长光子，从基态(S?)跃迁到激发单重态(S?,S?...)内转换高激发态分子通过非辐射跃迁迅速弛豫至第一激发态(S?)的最低振动能级荧光发射分子从S?返回S?的不同振动能级，发射荧光光子(波长通常大于激发光)其他途径激发态分子也可通过系间窜跃转为三重态(T?)，再发生磷光或无辐射弛豫荧光光谱分析是基于分子发光现象的高灵敏度分