紅外光譜分析技術(shù)

1、關(guān)于紅外光譜分析技術(shù)第一張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基本概要色散型紅外光譜儀傅里葉變換紅外光譜儀紅外光譜儀的發(fā)展相對(duì)前者具有較高的分辨率，波數(shù)精度，高靈敏度，寬的光譜范圍和較快的掃描速度第二張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)與工作原理圖光源干涉儀樣品室檢測(cè)器計(jì)算機(jī)顯示器繪圖儀光譜圖干涉圖第三張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月紅外光譜測(cè)試和制樣技術(shù)透射技術(shù)反射技術(shù)溴化鉀壓片法薄膜法溶液鑄膜熔融鑄膜鏡面反射法衰減反射法（ATR）漫反射法（DF）顯微紅外光譜法光聲光譜法（PAS）紅外光譜測(cè)試和制樣技術(shù)的發(fā)展【1】第四張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

2、6月衰減全反射紅外附件（ATR）測(cè)試方法比較透射法（樣品固體（粉末）液體和氣體）：KBr壓片法糊狀法，薄膜法，涂片法，液膜法，溶液法 ATR測(cè)樣與常規(guī)的透射不一樣，它主要是對(duì)樣品表面的分析。相比之下無需制樣，無需破壞樣品，直接對(duì)單絲、布料、成衣進(jìn)行鑒定，以往需花幾十分鐘的檢驗(yàn)，可在幾秒鐘內(nèi)完成，大大提高了檢驗(yàn)速度，操作方便 。 第五張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月衰減全反射（ATR）工作原理光折射原理Sini / sint= n2/n1 折射定律：sin / sin = n2/n1 ，其中為入射角， 為折射角，n1，n2分別為入射介質(zhì)與折射介質(zhì)的折射率第六張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于20

3、22年6月入射光線與折射光線，反射光線的關(guān)系注：反射率= Ir I 0發(fā)生全反射現(xiàn)象須具備下述兩條件：介質(zhì)l折射率要大于介質(zhì)2的折射率，即只有光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)才可能產(chǎn)生全反射。右圖中B線情形不滿足該條件故不能產(chǎn)生全反射。入射角大于臨界角。第七張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月衰減全反射緣由在ATR測(cè)量技術(shù)中，介質(zhì)2一般為有機(jī)化合物對(duì)紅外線不是完全透明的而是有一定的吸收，使透入樣品的光束在發(fā)生吸收的波長(zhǎng)處減弱，這也就是稱為衰減全反射的原因。 紅外光在晶體內(nèi)表面發(fā)生全反射時(shí)，一方面反射光強(qiáng)等于入射光強(qiáng)，另一方面在晶體外表面附近產(chǎn)生駐波，稱為隱失波（evanescent wave）第

4、八張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶體材料選擇 ATR技術(shù)主要研究有機(jī)物的紅外光譜因絕大多數(shù)有機(jī)物的折射率在1.5以下，因此根據(jù)發(fā)生全反射條件（n1n2)要求，要獲得衰減全反射譜需要使用折射率大于1.5的紅外透過晶體。表4-1給出常用ATR晶體材料的折射率。第九張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月透射深度透射深度的深淺會(huì)影響紅外譜圖的質(zhì)量，因此必須盡可能提高穿透深度。光線透射到樣品內(nèi)的深度可用透射深度d來表示， 式中, i是光線的入射角，是光在內(nèi)反射晶體內(nèi)的波長(zhǎng)，n1和n2分別是內(nèi)反射晶體和樣品的折射率，根據(jù)選用內(nèi)反射晶體的材料和不同的入射角，透射深度可在幾百納米到幾微米之間變化。

5、由上可知：（1）樣品折射率越高，穿透深度越深 （2）入射角越大，穿透深度越淺 （3）光譜波數(shù)越高，穿透深度越淺 （4）晶體折射率越大，穿透深度越淺 此外，另一與穿透深度有關(guān)的因素是ATR晶體反射面與樣品的接觸效率。盡可能使樣品與ATR板的反射面嚴(yán)密接觸，提高接觸效率，是獲得高質(zhì)量ATR譜的重要條件 第十張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月衰減全反射（ATR）附件種類單次反射ATR圓形池ATR可變角ATR水平ATR光通量很高，其只能用于測(cè)試液體樣品，適合液體流動(dòng)體系的研究。連續(xù)與固定可變角兩種，改變不同角可獲得不同層面的樣品信息平板型與凹槽型，反射次數(shù)不少于10次由此根據(jù)不同樣品測(cè)試的需要以

6、及光譜質(zhì)量的效果，ATR有以下幾種：其因可以與樣品”點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”緊密接觸，因此測(cè)試樣品廣泛，光譜質(zhì)量高。第十一張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月FTIR-ATR在紡織與印染中的應(yīng)用FTIR-ATR應(yīng)用紡織纖維材料上的應(yīng)用紡織化學(xué)品上的應(yīng)用混紡纖維組分檢測(cè)纖維結(jié)晶度，取向度的測(cè)定纖維的鑒定纖維材料結(jié)構(gòu)的測(cè)定纖維材料改性表面檢測(cè)織物表面涂層分析染料性能檢測(cè)織物上助劑 鑒定定量定性半定量第十二張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月紡織纖維快速鑒定【2】酯-C =O 吸收峰酰C =O吸收天然纖維快速鑒定舉例第十三張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月化學(xué)纖維快速鑒定舉例第十四張，PPT共三十頁(yè)，

7、創(chuàng)作于2022年6月12種纖維的主要吸收譜帶第十五張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月棉織物HCl汽蒸雜質(zhì)去除【3-4】（半定量測(cè)定）主要的C- H 伸縮振動(dòng)峰出現(xiàn)2800 到3000cm-1區(qū)域內(nèi)。由于分子中組成長(zhǎng)鏈烷烴的亞甲基(- CH2- )基團(tuán)的對(duì)稱和不對(duì)稱伸縮振動(dòng), 原棉織物譜圖(a)多2918和2849 cm-1兩個(gè)峰, 這兩個(gè)峰說明了原棉表面蠟質(zhì)的存在。因此, 峰值為2918 和2849cm-1的亞甲基峰, 其強(qiáng)度大小可反應(yīng)棉纖維表面蠟質(zhì)的含量。第十六張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ATR測(cè)試分析滌綸老化【5】（纖維表面(1m) 厚的老化情況） 從圖譜中我們可以認(rèn)為,

8、在氣候老化初期主要為表面酯鍵的斷裂,表面非晶區(qū)慢慢處于膨松的變化。由于酯鍵斷裂,使最小承載面積減小,會(huì)使斷裂強(qiáng)度下降。伯，仲醇C-O特征吸收峰CH2面外搖擺1370cm-1非晶區(qū)旁式構(gòu)象峰大量增長(zhǎng)第十七張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月混紡纖維含量比測(cè)定【6】（例：毛滌織物的混紡比） 對(duì)羊毛和滌綸織物的ATR光譜，我們選擇吸收峰強(qiáng)、明顯的聚酯羰基伸縮振動(dòng)1710cm-1和羊毛NH變形振動(dòng)1520cm-1為特征吸收譜帶。這種測(cè)試是針對(duì)在紅外區(qū)具有特征吸收峰的混紡織物定量測(cè)定 注：第十八張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月不同面積比的毛滌織物在ATR晶體上測(cè)試的譜圖第十九張，PPT共三十

9、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月利用最小二乘法繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖2040608010000.60.40.20.81.0羊毛（%）的面積A1520 (A1520 + A1710以基線法(見圖3)求得純羊毛、純滌綸及二者間不同面積比的吸收值A(chǔ)1710，A1520制得了以羊毛面積百分含量為橫坐標(biāo)， A1520 (A1520 + A1710)為縱坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線，見上圖。注：吸收比值與羊毛（%）面積的關(guān)系第二十張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月由上圖可知，A1520 (A1520 + A1710)對(duì)羊毛（%）的面積是一條直線。利用最小二乘法，在計(jì)算機(jī)上計(jì)算得直線方程：Y= kX + b，式中k，b為已知常數(shù)，

10、Y為A1520 (A1520 + A1710)值，X為羊毛百分含量（面積）。未知樣品的測(cè)定，測(cè)得未知毛滌混紡織物的ATR光譜圖，求其A1520 (A1520 + A1710)值，然后與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)照，推算混紡比。準(zhǔn)確度：ATR法與化學(xué)法的結(jié)果比較接近，精確度可達(dá)到3%5%第二十一張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月紡織化學(xué)品定性（半定量）分析Adsorption mechanism of synthetic reactive dye wastewater by chitosan 【7】注：Chitosan（甲殼素）分子結(jié)構(gòu)氨基質(zhì)子化紅移1210，1459cm-1出現(xiàn)，染料的吸附1033，

11、1142cm-1峰消失，C-N鍵削弱第二十二張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月The ATR-FTIR spectra confirmed that the amines on chitosan polymer tend to be effective functional groups for dye adsorption under acidic conditions, while the hydroxyl group tended to be the effective functional group for dye adsorption under caustic condit

12、ions.1210，1459cm-1出現(xiàn)，染料的吸附1073cm-1強(qiáng)度下降，伯，仲醇C-O鍵減少第二十三張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月丙三醇的含量測(cè)定【8】丙三醇（CH2OHCHOHCH2OH）在1115.9-994cm-1處有C-O伸縮振動(dòng)的紅外特征吸收峰,而水在此無吸收峰,采用衰減全反射紅外光譜法,并用OPUS軟件進(jìn)行ATR較正來測(cè)定水溶液 中丙三醇的含量 測(cè)定其吸收光譜10467cm-1處吸收峰的高度h，以及吸收光譜在11709557cm-1 處的多峰面積 ，繪制校準(zhǔn)曲線。然后對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，分別以峰高和多峰面積進(jìn)行定量分析。第二十四張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月校

13、正曲線 實(shí)驗(yàn)選擇在1046cm-1處的峰高和1170.2955.7 cm-1之間的多峰面積進(jìn)行定量分析,研究吸收峰高、吸收峰面積與丙三醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之間的變化關(guān)系,其中峰高值、峰面積值、校準(zhǔn)曲線方程和相關(guān)系數(shù)均由紅外光譜儀操作軟件OPUS中的定量分析程序求得。丙三醇的質(zhì)量百分濃度與峰高h(yuǎn)和峰面積在一定濃度范圍內(nèi)皆有良好的線性關(guān)系【8】。線性回歸分別為: h=-0.018+0.024C,r=0.997; =-0.66+1.744C,r=0.998, 其中C為丙三醇的質(zhì)量百分濃度(%),h為峰高,為峰面積,r為相關(guān)系數(shù)。第二十五張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月丙三醇ATR紅外光譜 測(cè)定結(jié)果誤

14、差分析1、方法準(zhǔn)確度的測(cè)定2、精密度測(cè)試取質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為75%的樣品進(jìn)行5次平行測(cè)定第二十六張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月總結(jié)衰減全反射的特點(diǎn)(1)非破壞性分析方法,能夠保持樣品原貌進(jìn)行測(cè)定。(2)對(duì)樣品的大小、形狀沒有特殊要求,甚至可測(cè) 極微小物如纖維、毛發(fā)等。(3)可測(cè)定含有水和潮濕樣品。(4) A TR譜的吸收特性使它便于與透射譜比較。 但 由于不同波數(shù)區(qū)間ATR技術(shù)靈敏度不同,因此,A T R譜吸收峰相對(duì)強(qiáng)度與透射譜相比并不完全一致。(5)操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高,可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行選點(diǎn)、 定位、聚集、測(cè)定。第二十七張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月參考文獻(xiàn)1 溫演慶,朱譜新,

15、吳大誠(chéng). 紅外光譜在檢測(cè)紡織纖維中的應(yīng)用J. 紡織科技展，2007（2）：1-4.2 王宏菊,陳旭輝,王成云. FTIRATR無損快速鑒定紡織纖維J. 印染，2001（3）：45-57.3 Qiang Wang,Xuerong Fan, Weidong Gao and Jian Chen. Characterization of bioscoured cotton fabrics using FT-IR ATR spectroscopy and microscopy techniques J. Carbohydrate Research341 (2006) 21702175.4 李德宏,顧美華,任夕娟,俞波. 紅外光譜法研究滌綸短纖維結(jié)構(gòu) 與性能J.合成技術(shù)及應(yīng)用,2002(3):34-35.6 吳藥鏡,張繼穗,何慧漪. 紅外衰減全反射光譜法測(cè)定毛滌織物的 混紡比J.光譜學(xué)與光譜分析,(4):17-205 Niramol Sakkayawong,Paitip Thiravetyan,Woranan Nakbanpot e. Adsorption mechanism of synthetic reactive dyewas