第一部分
液體
液樣的製備是將少量樣品塗於兩片紅外透明的窗片(KBr、NaCl等)之間。窗片的互相擠壓形成一個樣品薄層,樣品的成分決定了選擇哪種窗片。對於無水的樣品,窗片材料是KBr。對於含水樣品, KRS-5 較為適合。
固體
固體樣品對光譜學家提出挑戰。樣品的熔點為我們指出首先該考慮哪種技術。
對於熔點低於72。C的樣品,用適當的溶劑將樣品溶解,成膜於KBr窗片上是最先考慮的。如果因為基線不好或是溶解性差而不成功,可以考慮在兩片KBr窗片內熔化成膜。如果這也不行,樣品可進行KBr壓片。
對於熔點高於72。C的樣品,首選的技術是KBr壓片。對於聚合物樣品,成膜法是首選,接著是熱熔法和壓片法。
對於熔點未知的樣品,結晶度的檢測將會指明哪種技術將會成功。高結晶度的樣品用KBr壓片法較好,對於低結晶度的樣品,成膜和熱熔會得到更好的譜圖。
第二部分
液體樣品
液體樣品的分析有多種方法。在本文中,我們主要探討所使用的製樣方法及一些有關的潛在問題。
純樣品技術
分析液體樣品的最常用方法就是將一滴液體夾在兩片鹽片中間,過程如下:將(jiang)一(yi)滴(di)樣(yang)品(pin)滴(di)於(yu)合(he)適(shi)的(de)鹽(yan)片(pian)上(shang),幾(ji)秒(miao)鍾(zhong)後(hou),將(jiang)另(ling)外(wai)一(yi)塊(kuai)鹽(yan)片(pian)合(he)上(shang),這(zhe)樣(yang)液(ye)體(ti)被(bei)夾(jia)在(zai)兩(liang)塊(kuai)鹽(yan)片(pian)之(zhi)間(jian),變(bian)成(cheng)薄(bo)膜(mo)狀(zhuang)。當(dang)然(ran),選(xuan)用(yong)的(de)鹽(yan)片(pian)要(yao)與(yu)分(fen)析(xi)的(de)液(ye)體(ti)樣(yang)品(pin)兼(jian)容(rong)。不(bu)含(han)水(shui)的(de)樣(yang)品(pin)可(ke)采(cai)用(yong)KBr(32×5mm)鹽片,含水樣品則采用KRS-5鹽片,這幾種晶體材料的選用主要是根據它們在紅外段的透光範圍(優於4000-450cm-1)和穩定性。每次一個樣品做好後,用帶合適的溶劑的棉花清洗,然後在倒有甲醇的鹿皮或雞皮上拋光。
KBr鹽片需要經常進行拋光,以維持其表麵的光潔。由於KRS-5晶體有毒,所有隻有當其表麵被劃傷或汙染時才需要拋光,而且要求專業人員來完成。
ATR技術
水平的單反射ATR主要是由一個ZnSe晶體的凹槽組成,盡管ZnSe晶體的截止頻率為650-700CM-1,但它比其它寬頻帶的材料要更加耐用。
在樣品分析好後,要用適當的溶劑將樣品衝掉,再用棉花球擦洗幹淨,這種材料不需要經常拋光。
潛在問題:但它最大的問題就是樣品譜圖的非線性,主要指峰位的位置和強度不滿足Beer-Lambert法則
A = abc 這裏, A =吸收值
a =摩爾吸收係數
b = 光程
c =濃度
Beer-Lambertdinglizhuyaoshizhenduidingliangfenxide,putujiansuoshidingliangfenxideyizhongleixing,yinweiputujiansuoshiyixishouqiangduweijichude,tousheshiyanyibanshixianxingguanxi,keyiyongyudingliangfenxi;由於ATR的技術特點導致的,ATR實驗一般不能用於定量分析。
最常見的導致非線性的原因是透過樣品的光程不確定性。分辨率為2時,樣品區紅外光的聚焦點直徑有6MM,如果此時樣品區樣品厚度薄厚不均或碰巧有氣泡或,就會引起此處光程不同。
這些因素將導致譜圖在各個波段的吸收強度的不準確,換句話說,譜峰的強度比實際強度或者高或者低,從而降低譜圖檢索的質量,圖1是純3,4-二氯甲苯的紅外吸收圖,在808 cm-1波段處的吸收強度為0.39,而鄰近870 cm-1處是0.24 (A808 cm-1/A870 cm-1 = 1.6)
圖2是同一個樣品但是通過在晶體上做成一層薄厚不均的膜而得到的譜圖,它的吸收率與上圖已經有差別了,808 cm-1處的吸收率是0.76,而870 cm-1處卻為0.62(A808 cm-1/A870 cm-1 = 1.2),與圖1相比,已有25%的差距,這必然會導致譜圖檢索結果正確率的下降。將樣品聚焦點直徑為6mm時得到的圖與聚焦點直徑為3mm時得到的圖相減,用差譜的結果來進行分析:
由薄厚不均導致的非線性將會使差譜減不幹淨,有很大的殘餘峰,我們可以通過定期對晶體進行拋光來降低這種誤差。
經(jing)常(chang)引(yin)起(qi)液(ye)體(ti)樣(yang)品(pin)譜(pu)圖(tu)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)原(yuan)因(yin)是(shi)樣(yang)品(pin)的(de)厚(hou)度(du)。液(ye)樣(yang)太(tai)濃(nong)將(jiang)會(hui)導(dao)致(zhi)譜(pu)圖(tu)的(de)吸(xi)收(shou)太(tai)強(qiang),而(er)多(duo)數(shu)紅(hong)外(wai)儀(yi)器(qi)的(de)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)線(xian)性(xing)響(xiang)應(ying)範(fan)圍(wei)是(shi)0到1.2個吸收單元,大於1.2時就會引起線性問題。有時非線性會使譜圖中吸收峰的頭部成平頭狀,在我們的實驗室中隻接受吸收單元1.2的譜圖,圖3也是上麵提到的樣品的譜圖,但樣品的厚度卻遠遠大於前者。
譜圖中最強的吸收單元已經超過了30個吸收單元,808 cm-1處的吸收度為1.66,870 cm-1處為0.94(A808 cm-1/A870 cm-1 = 1.76),相比而言,產生了10%的誤差,這種不同波段的吸收值的相對性的差異將會給譜圖檢索帶來負麵影響。
第三部分
成膜技術
塗膜技術是用在熔點低於72。C的樣品和低結晶度的樣品,比如象高聚物,塗膜法也可在其他方法失敗後試用。
塗膜的一般過程
xianjiangyangpinrongyushidangderongjizhong。ranhoujiangshudirongyediyuduoxingdejizhishang,rongyehuifahouzaijizhishangliuxiayicengbomo。ruguoduoxingjizhishihongwaitoumingde,kezhijiejiancehuojiangbomoboxiajiance。
選擇合適的溶液
選擇溶液最主要的標準是容易揮發(除了最明顯的一點,可溶解樣品)。zheyiweizhebixucaiyongdifeidianrongji。zhengfarongjisuoxudereliangyueshao,yangpinsuoshoudeyingxiangjiuyuexiao。lingwai,rongjiyuerongyiquchu,canliuderongjiyueshao。yixialiechuderongjijiangshouxiankaolv:氯仿(BP. 61.2° C),丙酮(BP. 56.2° C),三氯乙醇(BP. 151° C),鄰二氯苯(BP. 180.5° C)和水(BP. 100° C)。在選擇成膜技術時這五種溶劑適用於85%的樣品。
純(chun)溶(rong)液(ye)的(de)光(guang)譜(pu)也(ye)應(ying)準(zhun)備(bei)著(zhe)作(zuo)為(wei)參(can)照(zhao)。將(jiang)溶(rong)劑(ji)的(de)譜(pu)圖(tu)與(yu)成(cheng)膜(mo)樣(yang)品(pin)的(de)譜(pu)圖(tu)作(zuo)比(bi)較(jiao)是(shi)判(pan)斷(duan)是(shi)否(fou)有(you)溶(rong)劑(ji)殘(can)留(liu)的(de)一(yi)個(ge)好(hao)方(fang)法(fa)。每(mei)取(qu)用(yong)一(yi)次(ci)溶(rong)劑(ji)便(bian)將(jiang)其(qi)參(can)比(bi)譜(pu)圖(tu)更(geng)新(xin)一(yi)下(xia)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)好(hao)習(xi)慣(guan)。
選擇基質
一般不將薄膜從基質上取下,基質和薄膜是一起放入光譜儀的。所以需要的是對紅外透明的基質。除了溶劑是水采用KRS-5晶體外,一般最常用的基質是KBr晶體。如果決定將薄膜取下,玻璃將是不錯的選擇。
成膜
經驗告訴我們最好使用少量的稀溶液(3-5滴),多次在基質上形成薄膜,這將比用濃溶液形成的厚膜和大量的溶液一次成膜要好的多.這將使薄膜中的溶劑殘留最少。
有you時shi,當dang你ni成cheng膜mo的de是shi晶jing體ti樣yang品pin,譜pu圖tu上shang會hui顯xian示shi非fei常chang嚴yan重zhong的de散san射she和he基ji線xian傾qing斜xie。這zhe在zai單dan層ceng成cheng膜mo時shi經jing常chang發fa生sheng,在zai多duo層ceng成cheng膜mo時shi也ye會hui出chu現xian。我wo們men認ren為wei這zhe是shi因yin為wei最zui先xian沉chen澱dian的de晶jing體ti成cheng為wei了le形xing成cheng大da晶jing體ti的de“晶核”,zhengshizhexiedajingtizaochengguangdesanshe,shijixianqingxie。zaiwomenshiyanshiweilefangzhizhezhongwentidefasheng,womenjingchangzaijingtideliangmiandoutushangyicengbomo,youshizailiangkuaijingtideliangmiandoutushangyicengbomo,yigongxingchengsicengmo。zhegenengjiejuejuedabufendesanshewenti。
在蒸發溶劑時,使晶體上的溶液保持流動。這將幫助您得到厚度均勻的膜。我們經常將晶體放在一小片可反複使用的紙卡上(大約2”×3”),後(hou)不(bu)停(ting)的(de)敲(qiao)擊(ji)紙(zhi)卡(ka)的(de)背(bei)麵(mian),使(shi)溶(rong)液(ye)保(bao)持(chi)流(liu)動(dong),或(huo)者(zhe)用(yong)移(yi)液(ye)管(guan)末(mo)端(duan)不(bu)停(ting)的(de)攪(jiao)拌(ban)攪(jiao)拌(ban),如(ru)果(guo)去(qu)除(chu)溶(rong)劑(ji)需(xu)要(yao)加(jia)熱(re),而(er)晶(jing)體(ti)又(you)是(shi)水(shui)溶(rong)性(xing)物(wu)質(zhi),比(bi)如(ru)KBr,那na你ni應ying該gai先xian加jia熱re卡ka片pian,去qu除chu其qi中zhong含han有you的de水shui汽qi。如ru果guo你ni不bu這zhe樣yang作zuo,晶jing體ti的de底di部bu會hui吸xi水shui霧wu化hua,這zhe將jiang使shi你ni的de譜pu圖tu的de基ji線xian傾qing斜xie。在zai我wo們men的de實shi驗yan室shi,我wo們men使shi用yong加jia熱re燈deng來lai慢man慢man清qing除chu水shui汽qi,如ru果guo是shi在zai一yi個ge較jiao為wei潮chao濕shi的de環huan境jing中zhong,應ying該gai一yi直zhi用yong燈deng加jia熱re 以去除環境中水汽的影響。注意采取預防措施,尤其是在使用易燃溶劑時。
潛在問題
在(zai)成(cheng)膜(mo)技(ji)術(shu)中(zhong)最(zui)嚴(yan)重(zhong)的(de)兩(liang)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)薄(bo)膜(mo)厚(hou)度(du)不(bu)均(jun)勻(yun)和(he)溶(rong)劑(ji)殘(can)留(liu)。薄(bo)膜(mo)的(de)厚(hou)度(du)不(bu)均(jun)將(jiang)導(dao)致(zhi)譜(pu)圖(tu)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)。而(er)在(zai)薄(bo)膜(mo)技(ji)術(shu)中(zhong)應(ying)該(gai)時(shi)刻(ke)注(zhu)意(yi)溶(rong)劑(ji)殘(can)留(liu)的(de)問(wen)題(ti)。總(zong)是(shi)將(jiang)得(de)到(dao)的(de)譜(pu)圖(tu)與(yu)溶(rong)劑(ji)譜(pu)圖(tu)的(de)主(zhu)峰(feng)作(zuo)比(bi)較(jiao)。如(ru)果(guo)結(jie)果(guo)顯(xian)示(shi)有(you)溶(rong)劑(ji)殘(can)留(liu),有(you)時(shi)可(ke)通(tong)過(guo)繼(ji)續(xu)加(jia)熱(re)來(lai)去(qu)除(chu)溶(rong)劑(ji)。
如果你不能確定某個特征峰是溶劑還是樣品產生,那樣品必須用另一種方法檢測或使用另一種不會產生該特征峰的溶劑。
另一個可能產生的問題是,某些樣品在加熱和有氧氣的情況下易發生氧化。這將導致在1740 cm-1上有一個C=O 的小峰。
有(you)幾(ji)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)或(huo)減(jian)小(xiao)這(zhe)種(zhong)氧(yang)化(hua)。在(zai)惰(duo)性(xing)氣(qi)氛(fen)中(zhong)蒸(zheng)發(fa)溶(rong)劑(ji),比(bi)如(ru)在(zai)氮(dan)氣(qi)中(zhong),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)氧(yang)氣(qi)的(de)存(cun)在(zai)。或(huo)是(shi)減(jian)少(shao)加(jia)熱(re)量(liang)來(lai)化(hua)小(xiao)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)。可(ke)能(neng)的(de)話(hua),你(ni)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)更(geng)低(di)沸(fei)點(dian)的(de)溶(rong)劑(ji),或(huo)用(yong)真(zhen)空(kong)泵(beng)來(lai)抽(chou)取(qu)溶(rong)劑(ji)。
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