無機鹽晶體及水溶液的拉曼光譜檢測

無機鹽晶體及水溶液的拉曼光譜檢測實驗時間：化學館332,2013-4-15,楊磊（1153640）實驗目的1、 了解拉曼光譜的基本原理，掌握顯微共焦激光拉曼光譜儀的使用方法。2、 測量一些常規(guī)物質和復雜樣品的拉曼光譜，并能了解簡單的分析光譜圖。二、 實驗原理拉曼光譜（Ramanspectra），是一種散射光譜。對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。所需要的光能量較低，需要測定的光的強度小。當用波長比試樣粒徑小得多的頻率為U的單色光照射氣體、液體或透明試樣時，大部分的光會按原來的方向透射，而一小部分則按不同的角度散射開來，產生散射光。在透明介質的散射光譜中，頻率與入射光頻率U相同的成分稱為瑞利散射；頻率對稱分布在U兩側的譜線或譜帶U±U即為拉曼光譜，其中頻率較小的成分U-U又稱為斯托克斯線，頻率較大的成分U+U又稱為反斯托克斯線。Au通常稱為拉曼頻移，多用散射光波長的倒數(shù)表示，計算公式為式中，入和入分別為散射光和入射光的波長?！鱑的單位為cm-1。瑞利散射線0的強度只有入射光強度的10-3，拉曼光譜強度大約只有瑞利線的10-3。拉曼由于提供快速、簡單、可重復、且更重要的是無損傷的定性定量分析；此外由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光譜是研究水溶液中的生物樣品和化學化合物的理想工具；常規(guī)拉曼光譜只需要少量的樣品就可以得到，所以拉曼發(fā)展迅速。實驗儀器和試劑顯微共焦激光拉曼光譜儀RenishawinVia（英國雷尼紹公司）粉碎機、載玻片、蓋玻片、膠頭滴管測試樣品常規(guī)物質：CCl4，CHf"、硫酸鈉、VC等自備樣品：不同材料的小掛件

圖1顯微共焦激光拉曼光譜儀結構實驗步驟打開主機和計算機電源，同時打開激光器后面的總電源開關，將儀器預熱20分鐘左右。（注意鑰匙的狀態(tài)）自檢.靜態(tài)取譜（Static），中心520RamanShiftcn-1Advanced->Pinhole設為in。使用硅片，用50倍物鏡，1秒曝光時間，100%激光功率取譜。使用曲線擬合（Curvefit）命令檢查峰位，檢驗儀器狀態(tài)。樣品拉曼光譜的測定將樣品放置在載玻片上，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡的載物臺上，調節(jié)顯微鏡載物臺的高度使得顯微鏡能夠清晰地觀察到樣品表面（上2,下1）。選擇Measurement->New->Spectralacquisition進行實驗條件設置，再將白光照明光路切換到激光照明光路（上1，下2），即選擇激光照射，選擇Measurement->Run運行實驗，等待實驗運行，直到窗口中出現(xiàn)紅色的光譜曲線，采集光譜結束，保存掃描結果。分別測定CCl、CaCO、VC、HSO、CHCl、自備物品的拉曼光譜圖。4 3 2 4 2 2數(shù)據(jù)處理用儀器自帶軟件WiRE2.0或Excel繪制拉曼光譜?？v坐標是散射強度，可用任何單位表示，橫坐標是拉曼位移，通常用相對于瑞利線的位移表示其數(shù)值，單位為波數(shù)cm-i。標定所用的單晶硅的Stokes線的拉曼光譜圖：_ 519J8582000- IPeakNo. |Centre ire. .M?olutela..|LwUgg.方盛UgeCaCO的拉曼光譜CaCO3拉曼波數(shù)/cm-1漢白玉的拉曼光譜漢白玉拉窒波數(shù)CCl4的拉曼光譜CC14拉曼1CC14拉曼1波Ut/cm-l玻璃的拉曼光譜玻璃的拉曼光譜玻璃拉曼1000000000oooOoooO8642玻璃拉曼1000000000oooOoooO8642O

00OOO20OO300O46.6.玉石1拉曼光譜00007.7.玉石2拉曼光譜玉石2波數(shù)玉石2波數(shù)8.玉石2改版拉曼光譜玉石39.玉石3拉曼光譜玉石4波數(shù)六.數(shù)據(jù)分析和體會對于實驗操作：注意開機的順序和鑰匙的狀態(tài)，在觀測和調節(jié)顯微鏡時，注意調節(jié)的速度、快慢和位置，保證光斑的積聚，同時先用白光調節(jié)再用激光微調；對于實驗結果和光譜圖的分析:波數(shù)大的位置拉曼強度一直增大，可能是熒光增強。實驗最開始需要用硅片調零；李果提出可能存在玻璃的誤差和干擾，于是測定了玻璃的光譜圖，基本上沒有特別尖銳的峰，不會造成干擾；測定基準CaCO和漢3

白玉，發(fā)現(xiàn)兩者峰的數(shù)目和所對應的波數(shù)基本相似，漢白玉的主要成分確實是CaCO3；對于CC14和玉石的測定，網上查得標準圖并比較，可以看到實驗測定的幾個峰基本在0-600之間，拉曼強度也在10000以下，與標準樣近似；而玉石1與標準的圖樣的波數(shù)和拉曼強度近似（300、700和1000處有三個高峰在6000-8000）；玉石2則一開始測定時基本沒有高峰，可能是熒光干擾使得縱坐標范圍拉大，峰不明顯，拉大后玉石3出現(xiàn)三個峰，各峰的波數(shù)和拉曼強度也基本在理論上范圍，但峰的強度不夠；玉石4的峰不明顯，拉大后雖然有幾個峰，但峰高很?。ㄐ∮?000，且排除熒光的干擾，應該更小），只能遺憾的告訴范老師該樣品不是真的玉石。CC"的標準拉曼光譜圖：I■■, I,,■IJDDO Bi]DD 2000II■■, I,,■IJDDO Bi]DD 2000I1E00UR'i'ENUnBEfil-iiIEIRRCHLIJRIJI1ETHHNERM-01-00017:4830A.IOOMuLIQUIDIOn1.比較紅外光譜與拉曼光譜的異同。 "波數(shù)/cm-IOn1.比較紅外光譜與拉曼光譜的異同。 "波數(shù)/cm-11000 1200A一標準品；R一真鞘翠［C一假翡艇圖1真假翡翠的拉曼光譜圖同：紅外光譜和拉曼都是利用分子的振動轉動能級，所需要的能量（即光的波長較長）較小，都會受到熒光的干擾。異：紅外需要極性不同的原子的極性振動，而拉曼一般是相同的原子的非極性振動（兩者機理不同）；紅外是吸收光譜，拉曼是散射光譜；紅外敏感容易測量，拉曼測量強度弱；紅外光譜使用的是紅外光，尤其是中紅外，而拉曼可選擇的波長很多，從可見光到NIR，都可以使用；拉曼可以測定水溶液、玻璃器皿的物質，而水和玻璃對紅外測定干擾大；兩者存在一定的互補性。一般的拉曼散射有斯托克斯線和反斯托克斯線兩種，為什么實驗中記錄的拉曼光譜常取斯托克斯線？答：通常斯托克斯線與反斯托克斯線是完全對稱地分布在瑞利線的兩側，但斯托克斯線強度比反斯托克斯線大的多，實驗中記錄的拉曼光譜常取斯托克斯線。試分析常規(guī)物質（CCl、CHCl）的特征拉曼光譜。4 2 2答：CH2C12沒做，對CC"基本上是波數(shù)在0-1000之間有四個峰，三個比較尖銳，一個凹形寬峰。三個尖銳的峰應該是瑞利散射（中間那個）、斯托克斯線（右邊那個）和反斯托克斯線（左邊那個）。拉曼光譜的發(fā)展及應用。發(fā)展：1928年C.V.拉曼實驗發(fā)現(xiàn)拉曼散射，同年稍后在蘇聯(lián)和法國也被觀察到。由于拉曼所產生的信號弱，受干擾強，所以發(fā)展不如紅外等，但激光和出現(xiàn)使得其重獲新生。而現(xiàn)今，新出現(xiàn)的激光技術、納米科技、表面增強拉曼光譜技術、高溫拉曼光譜技術、共振拉曼光譜技術、共焦顯微拉曼光譜技術、傅立葉變換拉曼光譜技術、拉曼光譜與光導纖維技術的聯(lián)用、固體光聲拉曼技術、拉曼光譜與其他儀器聯(lián)用技術以及拉曼分析技術的進步：1、單道檢測的拉曼光譜分析技術2、以CCD為代表的多通道探測器用于拉曼光譜的檢測儀的分析技術3、采用傅立葉變換技術的FT-