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1、第三章第三章振动光谱振动光谱VibrationalSpectroscopy(IR&RamanSpectra)谭红琳谭红琳1行业知识第一节第一节振动光谱的基本原理振动光谱的基本原理第二节第二节红外光和红外光谱红外光和红外光谱第三节第三节红外光谱的应用红外光谱的应用第四节第四节拉曼光谱拉曼光谱第五节第五节拉曼光谱与红外光谱分析方法比较拉曼光谱与红外光谱分析方法比较第六节第六节拉曼光谱原理及应用拉曼光谱原理及应用2行业知识红外和拉曼光谱统称为分子振动光谱红外和拉曼光谱统称为分子振动光谱但它们分别对基团的但它们分别对基团的偶极矩偶极矩和和极化率的变化极化率的变化敏感敏感红外（红外（Infrared缩写
2、为缩写为IR）和拉曼（）和拉曼（Raman）光谱在）光谱在材料领域的研究中占有十分重要的地位材料领域的研究中占有十分重要的地位它们研究材料的它们研究材料的化学和物理结构及其表征的化学和物理结构及其表征的基本手段基本手段红外光谱为极性基团的鉴定提供最有效的信息红外光谱为极性基团的鉴定提供最有效的信息拉曼光谱对研究物质的骨架特征特别有效拉曼光谱对研究物质的骨架特征特别有效在研究高聚物结构的对称性方面，红外和拉曼光谱两者在研究高聚物结构的对称性方面，红外和拉曼光谱两者可相互补充。可相互补充。一般一般非对称振动产生强的红外吸收非对称振动产生强的红外吸收，而而对称振动则出现显著的拉曼谱带对称振动则出现显
3、著的拉曼谱带。红外和拉曼分析法相结合，可以更完整地研究分子的红外和拉曼分析法相结合，可以更完整地研究分子的振振动和转动能级动和转动能级，从而更可靠地鉴定分子结构，从而更可靠地鉴定分子结构3行业知识第一节第一节振动光谱的基本原理振动光谱的基本原理一、电磁辐射一、电磁辐射电磁辐射即电磁波、辐射能，是一种以极快的速度穿过空间的电磁辐射即电磁波、辐射能，是一种以极快的速度穿过空间的能量。能量。1873年年JCMaxwell提出光是电磁波的一种形式，电磁波谱包提出光是电磁波的一种形式，电磁波谱包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光、括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光、X射线和射线和 射线。射线
4、。光具有波粒二相性，可用波长光具有波粒二相性，可用波长( )、频率、频率( )和波数和波数()来来描述。描述。将光子的能量与其频率联系起来了。将光子的能量与其频率联系起来了。爱因斯坦方程（微粒性）：爱因斯坦方程（微粒性）：4行业知识电磁辐射的特性：电磁辐射的特性：具有光的吸收、发射、折射、反射、偏振等特性。光谱分具有光的吸收、发射、折射、反射、偏振等特性。光谱分析方法则利用辐射能的某一特性，通过测量能量作用于待测物析方法则利用辐射能的某一特性，通过测量能量作用于待测物质后产生的辐射信号的分析方法。如：质后产生的辐射信号的分析方法。如：散射特征拉曼散射分析散射特征拉曼散射分析二、分子光谱与原子光
5、谱二、分子光谱与原子光谱吸收特性吸收光谱（红外、紫外、吸收特性吸收光谱（红外、紫外、NMR）发射特性发射光谱法（荧光光谱、磷光光谱）发射特性发射光谱法（荧光光谱、磷光光谱）1、原子运动与原子光谱、原子运动与原子光谱原子的运动主要是电子在原子核周围运动，因此原子运动的原子的运动主要是电子在原子核周围运动，因此原子运动的能量叫能量叫电子能电子能，是电子在核周围运动、电子与电子之间以及电，是电子在核周围运动、电子与电子之间以及电子与核之间的作用产生的。原子光谱是子与核之间的作用产生的。原子光谱是原子中电子能级跃迁产原子中电子能级跃迁产生的光谱。包括原子吸收与发射光谱生的光谱。包括原子吸收与发射光谱。
6、5行业知识2、分子运动与分子光谱、分子运动与分子光谱与原子运动相比，分子运动较复杂，主要有分子的整个平动、与原子运动相比，分子运动较复杂，主要有分子的整个平动、分子绕其质心的转动、分子中原子核的振动及分子中电子的运分子绕其质心的转动、分子中原子核的振动及分子中电子的运动。各状态的能量为动。各状态的能量为平动能、转动能、振动能和电子能平动能、转动能、振动能和电子能。分子。分子的总能量由以下几种能量组成：的总能量由以下几种能量组成：3、光谱分析法的分类、光谱分析法的分类l按物质吸收和产生的辐射能分：按物质吸收和产生的辐射能分：XRD、紫外光谱、红外、紫外光谱、红外、NMR、拉曼光谱、拉曼光谱l按作
7、用物质的微粒分：原子与分子光谱按作用物质的微粒分：原子与分子光谱l按分子或原子能级跃迁方向分：吸收和发射光谱按分子或原子能级跃迁方向分：吸收和发射光谱6行业知识光谱分析法的分类图光谱分析法的分类图7行业知识在分子光谱中，根据电磁波的波长在分子光谱中，根据电磁波的波长()划分为几个不划分为几个不同的区域，如下图所示：同的区域，如下图所示：8行业知识第一节第一节振动光谱的基本原理振动光谱的基本原理三、定义及分类三、定义及分类所谓振动光谱是指所谓振动光谱是指物质分子或原子基团的振物质分子或原子基团的振动所产生的动所产生的光谱。光谱。如果将透过物质的电磁辐射用单色器加以色如果将透过物质的电磁辐射用单色
8、器加以色散，使波长按长短依次排列，同时测量在不同波散，使波长按长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。如果用的光源是红外光谱范围，即如果用的光源是红外光谱范围，即0.78-1000m，就是红外吸收光谱。如果用的是强单，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。9行业知识电磁波与物质的作用：电磁波与物质的作用：E=h=hc/电磁波的产生与两个能态上粒子的跃迁电磁波的产生与两个能态上粒子的跃迁有关。有关。在不同能量电磁波作用下在不同能量电磁波作用下,物质的不同状物质的不同状态
9、将出现共振吸收态将出现共振吸收(Resonance),形成形成共振谱。共振谱。10行业知识在不同能量电磁波作用下在不同能量电磁波作用下,物质的不物质的不同状态将出现共振吸收同状态将出现共振吸收(Resonance),形成共振谱。形成共振谱。11行业知识物质的能量状态与对应的共振谱物质的能量状态与对应的共振谱状态状态电磁波电磁波对应光谱对应光谱核能级核能级0.01nm)Mossbauer谱谱电子电子K、L层层X0.1nmX-射线谱（射线谱（XPS）原子的次外电原子的次外电子层，晶体场子层，晶体场分裂分裂UV，V10nm紫外紫外-可见（可见（UV-V）谱）谱分子振动分子振动IR，500nm红外（红
10、外（IR），），Raman谱谱电子自旋亚能电子自旋亚能级级Micro-wave100um电子自旋共振电子自旋共振（EPR）核自旋核自旋Radio10cm核磁共振（核磁共振（NMR）谱谱12行业知识四、分子振动模型四、分子振动模型1、双原子分子振动模型、双原子分子振动模型双原子分子是很简单的分子，其振动形式是很简单的，双原子分子是很简单的分子，其振动形式是很简单的，如如HCl分子，它只有一种分子，它只有一种振动形式，即伸缩振动。双原子分振动形式，即伸缩振动。双原子分子的振动可以近似地看作为简谐振动，由经典力学的子的振动可以近似地看作为简谐振动，由经典力学的HOOK定律可以推导出该体系的定律可以推
11、导出该体系的振动频率公式：振动频率公式：式中：式中：v 为振动波数；为振动波数；K为化学键的键力常数（达因为化学键的键力常数（达因/厘米）；厘米）；C为光速；为光速；M为两原子的折合质量（克）；为两原子的折合质量（克）；m1m2为两个原子的质量为两个原子的质量=2 C13行业知识,2、多原子分子振动模型、多原子分子振动模型（1）简正振动）简正振动多原子分子的振动是复杂的，但可以把它们的振动分多原子分子的振动是复杂的，但可以把它们的振动分解成许多简单的基本振动单元，这些基本振动解成许多简单的基本振动单元，这些基本振动称为简正振动。称为简正振动。简正振动具有以下特点：简正振动具有以下特点：1）振动
12、的运动状态可以用空间自由度（坐标）来表示，体系振动的运动状态可以用空间自由度（坐标）来表示，体系中的每一质点具有中的每一质点具有XYZ三个自由度；三个自由度；2）振动过程中，分子质心保持不变，分子整体不转动；）振动过程中，分子质心保持不变，分子整体不转动；3）每个原子都在其平衡位置上作简谐振动，各原子的振动频每个原子都在其平衡位置上作简谐振动，各原子的振动频率及位相相同，即各原子在同一时间通过其平衡位置，又在同率及位相相同，即各原子在同一时间通过其平衡位置，又在同一时间达到最大的振动位移；一时间达到最大的振动位移；4）分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性）分子中任何一个复杂振动都
13、可以看成这些简正振动的线性组合。组合。14行业知识（3）简正振动的数目）简正振动的数目简正振动的数目称为振动自由度。每个简正振动的数目称为振动自由度。每个振动自由度对应于振动自由度对应于IR谱图上的一个基频吸收谱图上的一个基频吸收带。带。分子的总自由度取决于构成分子的原分子的总自由度取决于构成分子的原子在空间中的位置。每个原子空间位置可以子在空间中的位置。每个原子空间位置可以用直角坐用直角坐标系中标系中x、y、z三个坐标表示，即三个坐标表示，即有三个自由度。显然，由有三个自由度。显然，由n个原子组成的分个原子组成的分子，具有子，具有3n个总个总自由度，即有自由度，即有3n种运动状种运动状态，而
14、态，而3n种运动状态包括了分子的振动、种运动状态包括了分子的振动、平动和转动。平动和转动。15行业知识即即:3n=振动自由度振动自由度+平动自由度平动自由度+转动自由度转动自由度振动自由度振动自由度=3n-平动自由度平动自由度-转动自由度转动自由度对于非线性分子，振动自由度对于非线性分子，振动自由度=3n-6对于线性分子，振动自由度对于线性分子，振动自由度=3n-5理论上，每个振动自由度（基本振动数）在红外光谱区均产生一个吸收峰带16行业知识（2）简正振动的基本类型）简正振动的基本类型17行业知识2多原子分子的振动类型和振动自由度多原子分子的振动类型和振动自由度1）振动类型）振动类型18行业知
15、识CH2振动类型及自由度振动类型及自由度as s i o.o.p高频 低频19行业知识20行业知识红外各种峰之间的关系红外各种峰之间的关系基频峰：1、2、 3、4、5倍频峰：2 1、22、 2 3、24 组组合频峰：1+2、 21+2、 1+22 频频 差频峰： 1-2、 21-2、 1-3 峰峰21行业知识峰数往往少于基本振动数目（振动自由度），峰数往往少于基本振动数目（振动自由度），原因有以下几点：原因有以下几点：22行业知识例例1：H2O（非极性分子）（非极性分子）振动自由度振动自由度=3*3-6=3振动形式：振动形式：吸收峰波数吸收峰波数:23行业知识24行业知识例例2：CO2（极性分
16、子）（极性分子）振动自由度振动自由度=3*3-5=4振动形式：振动形式：振动相同，简并状态振动相同，简并状态Vs振动为非活性振动，振动波数振动为非活性振动，振动波数1388cm-1，但不吸收红外光。，但不吸收红外光。注注:+表示垂直屛面向内移动，表示垂直屛面向内移动，-表示垂直屛面向外移动。表示垂直屛面向外移动。25行业知识CO2分子的基本振动形式及分子的基本振动形式及IR光谱光谱2349 cm-1667cm-1 26行业知识三、振动吸收的条件三、振动吸收的条件1、振动的频率（、振动的频率（IR）与光谱中某段频率相同，）与光谱中某段频率相同，或者说，或者说，IR光的某些光子能量要与振动能相吻合
17、。光的某些光子能量要与振动能相吻合。必要条件必要条件2、振动必须引起偶极矩变化，才是、振动必须引起偶极矩变化，才是IR活性的。活性的。即正负电荷中心的间距发生变化。即正负电荷中心的间距发生变化。IR活性振活性振动。动。3、如果振动引起极化率变化，才是、如果振动引起极化率变化，才是Raman活性活性的。在电磁波的作用下，正负电荷出现诱导偶极的。在电磁波的作用下，正负电荷出现诱导偶极矩，有些振动是红外活性的，但非拉曼活性，有矩，有些振动是红外活性的，但非拉曼活性，有些相反。有些是双活性的，有些是双非活性的。些相反。有些是双活性的，有些是双非活性的。27行业知识四、晶格振动四、晶格振动1、把晶格看作
18、网络大分子，晶胞是、把晶格看作网络大分子，晶胞是其基本组成单元，分析晶胞中原子的其基本组成单元，分析晶胞中原子的振动模型。振动模型。2、络阴离子团进入晶格后，可视为、络阴离子团进入晶格后，可视为独立单元看作。独立单元看作。28行业知识五、吸收谱带的强度五、吸收谱带的强度红外吸收谱带的强度决定于偶极矩的变化大小。红外吸收谱带的强度决定于偶极矩的变化大小。振动时偶极矩变化越大，吸收强度愈大。一般极振动时偶极矩变化越大，吸收强度愈大。一般极性比较强的分子或基团吸收强度都比较大。性比较强的分子或基团吸收强度都比较大。例如例如C=C，C=N，C-C，C-H等化学键的振动吸等化学键的振动吸收谱带都比较弱；
19、收谱带都比较弱；而而C=O，Si-O,C-Cl,C-F等的振动，其吸收谱带就等的振动，其吸收谱带就很强。很强。29行业知识第二节第二节红外光和红外光谱红外光和红外光谱1800年年英国天文学家英国天文学家Hershl发现红外光（又发现红外光（又称红外辐射或红外线）。称红外辐射或红外线）。物质因受红外光的作用，引起分子或原子基物质因受红外光的作用，引起分子或原子基团的团的振动振动（热振动），从而产生对红外光的（热振动），从而产生对红外光的吸收。利用吸收。利用物质对不同波长红外光的吸收程物质对不同波长红外光的吸收程度度进行研究物质分子的组成和结构的方法，进行研究物质分子的组成和结构的方法，称为红外吸
20、收光谱法，常以称为红外吸收光谱法，常以IR表示。表示。30行业知识1、红外光、红外光红外光是一种电磁波，它的波长介于可红外光是一种电磁波，它的波长介于可见光、红色光和微波的波长之间的一段电磁见光、红色光和微波的波长之间的一段电磁辐射区，波长在辐射区，波长在0.77-1000m，并可按波长，并可按波长不同划分三个区域：不同划分三个区域：1.近红外（近红外（NIR）区：）区：0.752.5m（133004000cm-1）2.中红外（中红外（MIR）区：）区：2.525m（4000400cm-1）3.远红外（远红外（FIR）区：）区：251000m（40010cm-1）注：波数注：波数（cm-1）1
21、/（cm）104/（m）31行业知识2红外吸收的基本原理红外吸收的基本原理能量在能量在4,000-400cm-1的红外光可以的红外光可以使样品产生振动能级与转动能级的跃迁。使样品产生振动能级与转动能级的跃迁。分子在振动和转动过程中只有伴随分子在振动和转动过程中只有伴随偶偶极矩变化的键才有红外活性极矩变化的键才有红外活性。因为分子。因为分子振动伴随偶极矩改变时，分子内电荷分振动伴随偶极矩改变时，分子内电荷分布变化会产生交变电场，当其频率与入布变化会产生交变电场，当其频率与入射辐射电磁波频率相等时才会产生红外射辐射电磁波频率相等时才会产生红外吸收。吸收。32行业知识3、红外光谱图、红外光谱图红外吸
22、收光谱图：不同频率红外吸收光谱图：不同频率IR光辐射于物质上，导致不光辐射于物质上，导致不同透射比，以纵座标为透过率，横座标为频率，形成该物质同透射比，以纵座标为透过率，横座标为频率，形成该物质透过率随频率的变化曲线，即红外吸收光谱图。透过率随频率的变化曲线，即红外吸收光谱图。红外谱便红外谱便图中，横坐标：吸收波长图中，横坐标：吸收波长( )或波数或波数( )。吸收峰位置。吸收峰位置。纵坐标：透过率纵坐标：透过率(T%)或吸光度或吸光度(A)。吸收峰强度。吸收峰强度。33行业知识v红外光谱图的特征：红外光谱图的特征：v（1）谱带的）谱带的数目数目：即振动数目。它与物质的种类、：即振动数目。它与
23、物质的种类、基团存在与否有关，与对称有关，与成分复杂程度有关。基团存在与否有关，与对称有关，与成分复杂程度有关。v（2）谱带的）谱带的位置位置：与元素种类及元素价态有关：与元素种类及元素价态有关：元元素轻则高波数，元素重则低波数素轻则高波数，元素重则低波数；高价则高波数高价则高波数，低价低价则低波数则低波数。（回忆。（回忆v 与与M、K的关系）的关系）v（3）谱带的）谱带的强度强度：与样品的厚度、种类及其含量有：与样品的厚度、种类及其含量有关，与偶极矩变化有关。关，与偶极矩变化有关。IR可对某一基团定量分析。可对某一基团定量分析。v（4）谱带的）谱带的形状形状：与结晶程度及相对含量有关。结：与
24、结晶程度及相对含量有关。结晶差说明晶体结构中键长与键角有差别，引起振动频率晶差说明晶体结构中键长与键角有差别，引起振动频率有一定变化范围，每一谱带形状就不稳定。可用半高宽有一定变化范围，每一谱带形状就不稳定。可用半高宽表示（表示（widthathalffullmaximum,WHFM)。34行业知识吸收强度的吸收强度的强度决定于振动时偶极矩变化大小。偶极矩变化愈强度决定于振动时偶极矩变化大小。偶极矩变化愈大，吸收强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈大，吸收强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有偶极矩变化小；没有偶极矩变化,则不产生红外吸收。则不产生红外吸收。例：例：VC=O吸收强度大于吸
25、收强度大于VC=C。对称烯、炔等无吸收对称烯、炔等无吸收峰或吸收峰很弱。峰或吸收峰很弱。吸收强度的表示：吸收强度的表示：vs(偶极矩变化偶极矩变化 200) 200)、s(= 75s(= 75200)200)、 m(= m(= 252575)75)、 w(= 5w(= 525)25)、vw( 5)vw(C=CCC力常数力常数15 179.5 9.94.5 5.6峰峰位位4.5 m6.0 m7.0 m43行业知识分子振动频率习惯以分子振动频率习惯以(波数波数)表示：表示： 由此可见：由此可见： ( (v） k k， (v)与与成反比。成反比。 化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力
26、常数K越大）原子折越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。在高波数区。总结总结： 产生红外光谱的必要条件是：产生红外光谱的必要条件是： 1 1、 红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。 2 2、 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。红外吸收光谱。 44行业知识3 有机化合物基团的特征频率有机化合物基团的特征频率 总结大量红
27、外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰征吸收峰( (又称官能团吸收峰又称官能团吸收峰) )。例：例：2800 3000cm-1CH3特征峰；特征峰；1600 1850cm-1C=O特征峰；特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH217
28、15cm-1酮酮CH2COO1735cm-1酯酯CH2CONH1680cm-1酰胺酰胺45行业知识一、红外光谱信息区一、红外光谱信息区常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：依据基团的振动形式，分为四个区：(1)4000 2500cm-1XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 1900cm-1三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区(3)1900 1200cm-1双键伸缩振动区双键伸缩振动区(4)1200 670cm-1XY伸缩，伸缩，XH变形振动区变形振动区46行业知识二、
29、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰1 XH伸缩振动区伸缩振动区（4000 2500cm-1）（1）OH3650 3200cm-1确定确定醇、酚、酸醇、酚、酸在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。较宽。注意区分注意区分NH伸缩振动：伸缩振动：3500 3100cm-1 47行业知识（3）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH（ CH） 苯环上的苯环上的CH3030cm-1=CH3010 2260cm-1 CH3300cm-1 （2 2）饱和碳原子上的
30、）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的CHCH CH32960cm-1反对称伸缩振动反对称伸缩振动2870cm-1对称伸缩振动对称伸缩振动CH22930cm-1反对称伸缩振动反对称伸缩振动2850cm-1对称伸缩振动对称伸缩振动CH2890cm-1弱吸收弱吸收48行业知识2 叁键（叁键（C C）伸缩振动区）伸缩振动区（2500 1900cm-1）在该区域出现的峰较少；在该区域出现的峰较少；（1）RC CH（2100 2140cm-1）RC CR（2190 2260cm-1）R=R时，无红外活性时，无红外活性（2）RC N（2100 2140cm-1）非共轭非共轭2240 2260cm
31、-1共轭共轭2220 2230cm-1仅含仅含C、H、N时：峰较强、尖锐；时：峰较强、尖锐；有有O原子存在时；原子存在时；O越靠近越靠近C N，峰越弱；，峰越弱；49行业知识3 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（1900 1200cm-1）（1）RC=CR1620 1680cm-1强度弱，强度弱，R=R（对称）时，（对称）时，无红外活性。无红外活性。（2）单核芳烃）单核芳烃的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1626 1650cm-1）50行业知识(3)苯衍生物的苯衍生物的C=C苯衍生物在苯衍生物在1650 2000cm-1出现出现C-H和和C=C键的面内变键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可
32、用来判断取代基位置。形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。2000160051行业知识（4）C=O（1850 1600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1720cm-1；强、尖；不饱和向低波；强、尖；不饱和向低波移动；醛，酮的区分？移动；醛，酮的区分？52行业知识a.酸酐的酸酐的C=O双吸收峰：双吸收峰：18201750cm-1，两个羰基振动偶合裂分；，两个羰基振动偶合裂分；线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强；线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强；环形结构：低波数峰强；环形结构：低波数峰强；b.羧酸
33、的羧酸的C=O18201750cm-1，氢键，二分子缔合体；氢键，二分子缔合体；4.XY，XH变形振动区变形振动区3000 cmcm-1-1) ) 3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3080 cmcm-1-1 3300 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 （C-HC-H）3080-3030 cmcm-1-1 2900-2800 cmcm-1 -1 3000 cmcm-1 -1 123行业知识b)C=C伸缩振动伸缩振动(1680-1630cmcm-1 -1 ) )1660cmcm-1-1 分界线分界线（C=CC=C）反式烯反式烯三取代烯三取代烯四取代烯四取代烯16
34、80-1665cmcm-1-1 弱，尖弱，尖顺式烯顺式烯乙烯基烯乙烯基烯亚乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1630cmcm-1-1 中强，尖中强，尖124行业知识分界线1660cmcm-1-1 顺强，反弱四取代（不与O，N等相连）无（C=CC=C）峰端烯的强度强 共轭使（C=CC=C）下降20-30 cmcm-1-1 2140-2100cmcm-1-1 （弱）（弱）2260-2190cmcm-1-1 （弱）（弱）总结总结125行业知识c)C-H变形振动变形振动(1000-700cmcm-1-1 ) )面内变形 （=C-H）1400-1420 cmcm-1-1 （弱）（弱）面外变形 （=C-H） 1
35、000-700 cmcm-1-1 （有价值）（有价值） （=C-H）970cmcm-1-1（强）（强） 790-840cmcm-1-1 （820cmcm-1-1） 610-700cmcm-1-1（强）（强） 2：1375-1225cmcm-1-1（弱）（弱） （=C-H）800-650cmcm-1-1（ 690 690 cm-cm-1 1）990cmcm-1-1910910 cmcm-1-1 （强）（强） 2：1850-1780cmcm-1-1 890cmcm-1-1（强）（强） 2：1800-1780cmcm-1-1 126行业知识谱图举例谱图举例127行业知识128行业知识对比对比烯烃顺反
36、异构体烯烃顺反异构体129行业知识3.醇（醇（OH）OH，COa)-OH伸缩振动伸缩振动(3600cmcm-1-1)b)碳氧伸缩振动碳氧伸缩振动(1100cmcm-1-1) )游离醇，酚伯-OH 3640cmcm-1-1仲-OH 3630cmcm-1-1叔-OH 3620cmcm-1-1酚-OH 3610cmcm-1-1（OH）（C-OC-O）1050 cmcm-1-11100 cmcm-1-11150 cmcm-1-11200 cmcm-1-1支化：-15 cmcm-1-1不饱和：-30 cmcm-1-1130行业知识OH基团特性基团特性双分子缔合（二聚体）双分子缔合（二聚体）3550-34
37、50cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-3200cmcm-1-1分子内氢键：分子内氢键：分子间氢键：分子间氢键：多元醇（如多元醇（如1，2-二醇二醇）3600-3500cmcm-1-1螯合键（和螯合键（和C=O，NO2等）等）3200-3500cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-3200cmcm-1-1 分子间氢键随浓度而变，分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。而分子内氢键不随浓度而变。水（溶液）水（溶液）3710cmcm-1-1水（固体）水（固体）3300cm-13300cm-1结晶水结晶水 3600-3450 cm36
38、00-3450 cm-1-1131行业知识132行业知识脂族和环的脂族和环的C-O-Casas1150-1070cmcm-1-1芳族和乙烯基的芳族和乙烯基的=C-O-Casas1275-1200cmcm-1 -1 （1250cmcm-1-1）s s1075-1020cmcm-1-14. 醚（醚（COC）脂族脂族R-OCH3s s(CH3)2830-2815cmcm-1 -1 芳族芳族Ar-OCH3s s(CH3)2850cmcm-1 -1 133行业知识5醛、酮醛、酮134行业知识135行业知识6 6羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物羧酸的红外光谱图羧酸的红外光谱图136行业知识酰胺的红外光谱图酰胺
39、的红外光谱图137行业知识不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据138行业知识酸酐和酰氯的红外光谱图酸酐和酰氯的红外光谱图139行业知识氰基化合物氰基化合物的红外光谱的红外光谱图图CNCN=2275-2220cm=2275-2220cm-1-1140行业知识硝基化合物的红外光谱图硝基化合物的红外光谱图AS AS （N=ON=O）=1565-1545cm=1565-1545cm-1-1S S （N=ON=O）=1385-1350cm=1385-1350cm-1-1脂肪族脂肪族芳香族芳香族S S （N=ON=O）=1365-1290cm=1365-1290cm-1-1AS AS （N=ON=O）=1
40、550-1500cm=1550-1500cm-1-1141行业知识该化合物是芳香族还是脂肪族？是否为醇类？是该化合物是芳香族还是脂肪族？是否为醇类？是否为醛、酮、酸类？是否含有双键或三键？否为醛、酮、酸类？是否含有双键或三键？142行业知识该化合物是芳香族还是脂肪族？在该化合物是芳香族还是脂肪族？在40001000cm-1区域中，可能有那些基团？没有那些基团区域中，可能有那些基团？没有那些基团？143行业知识144行业知识 经元素分析确定实验式；经元素分析确定实验式； 有条件时可有有条件时可有MS谱测定相对分子量，确定分子式；谱测定相对分子量，确定分子式； 根据分子式计算不饱和度，其经验公式为
41、：根据分子式计算不饱和度，其经验公式为： =1+n4+1/2（n3n1） 式中：式中：代表不饱和度（缺氢指数）；代表不饱和度（缺氢指数）；n1、n3、n4分别代表分子中一价、三价和四价原子的数目。分别代表分子中一价、三价和四价原子的数目。 双键和饱和环状结构的双键和饱和环状结构的为为1、三键为、三键为2、苯环为、苯环为4。例：例：C9H8O2 =（2+2 98）/2=6 2.2.按鉴定已知化合物的程序解析谱图。按鉴定已知化合物的程序解析谱图。145行业知识6未知物结构确定未知物结构确定1. 未知物Structuredeterminationofcompounds146行业知识2.推测推测C4H
42、8O2的结构的结构解：解：1） =1-8/2+4=12）峰归属）峰归属3）可能的结构）可能的结构147行业知识3.推测推测C8H8纯液体纯液体解：解：1） =1-8/2+8=52）峰归属）峰归属3）可能的结构）可能的结构148行业知识4.C8H7N，确定结构，确定结构解：解：1） =1-（1-7）/2+8=62）峰归属）峰归属3）可能的结构）可能的结构149行业知识7、高聚物的特征谱带、高聚物的特征谱带高聚物由许多的原子组成其振动自由度的数值很大，照理高高聚物由许多的原子组成其振动自由度的数值很大，照理高聚物的聚物的IR谱图中存在大量的吸收谱带，谱图异常的复杂。然而谱图中存在大量的吸收谱带，谱
43、图异常的复杂。然而事实上，它们的谱图比其单体还简单。其原因有二：事实上，它们的谱图比其单体还简单。其原因有二：1 1）高聚物是由重复单元组成的，各重复单元的简正振动频率）高聚物是由重复单元组成的，各重复单元的简正振动频率相近，以致在光谱上只能看到一个吸收峰。相近，以致在光谱上只能看到一个吸收峰。2 2）高聚物的选择定则严格，唯有少数才有红外或拉曼活性。）高聚物的选择定则严格，唯有少数才有红外或拉曼活性。高聚物的谱带类型：高聚物的谱带类型：单质型谱带：类似于高分子链中重复结构单元的小分子的谱带。单质型谱带：类似于高分子链中重复结构单元的小分子的谱带。聚合物型谱带聚合物型谱带构象谱带：与构象有关。
44、构象谱带：与构象有关。立构规整性谱带立构规整性谱带构象规整性谱带构象规整性谱带结晶谱带：结晶谱带：结晶中相邻分子链间相互作用形成结晶中相邻分子链间相互作用形成150行业知识本节重点本节重点振动能级与红外光谱的关系分子的振动类型，吸收峰数目与分子自由度的关系决定峰强、峰位的影响因素特征区、指纹区及相关峰的概念红外光谱八大重要区域及相关振动类型根据红外光谱吸收确定双键、苯环取代模式红外光谱在解析结构中的应用151行业知识第三节第三节红外光谱的应用红外光谱的应用1煤、石油化工产品、染料、药物、食品、生物制品、环保煤、石油化工产品、染料、药物、食品、生物制品、环保等有机化合物、产品的纯度、基团的鉴定、
45、异构体的鉴别、等有机化合物、产品的纯度、基团的鉴定、异构体的鉴别、分子结构的推断、化学反应机理的研究、定量分析等。分子结构的推断、化学反应机理的研究、定量分析等。2合成纤维、橡胶、塑料、涂料、粘合剂等高聚物研究，用合成纤维、橡胶、塑料、涂料、粘合剂等高聚物研究，用于单体、聚合物、添加剂等的定性、定量和结构分析。于单体、聚合物、添加剂等的定性、定量和结构分析。3用于高聚物力学性能、聚合反应和光热老化机理的研究。用于高聚物力学性能、聚合反应和光热老化机理的研究。高聚物中无机填料的鉴别，催化剂表面结构，化学吸附和高聚物中无机填料的鉴别，催化剂表面结构，化学吸附和催化反应机理的研究等。催化反应机理的研
46、究等。4用于粘土、矿石、矿物等类型的鉴别及其某些加工工艺过用于粘土、矿石、矿物等类型的鉴别及其某些加工工艺过程的研究。如程的研究。如Si3N4中杂质中杂质Si02及及Si/N比的测定，光纤中杂比的测定，光纤中杂质质OH基的测定，半导体材料中基的测定，半导体材料中O2、C等杂质元素的测定等。等杂质元素的测定等。152行业知识一、红外光谱在晶体研究中的应用一、红外光谱在晶体研究中的应用1、矿物红外光谱特征、矿物红外光谱特征矿物红外光谱反映矿物化学成分、结构特征，矿物红外光谱反映矿物化学成分、结构特征，矿物大多数属离子化合物，具各种阴离子团（硅酸矿物大多数属离子化合物，具各种阴离子团（硅酸盐、碳酸盐
47、、硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、钨酸盐、盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、钨酸盐、钼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、铬酸盐），振动强大、钼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、铬酸盐），振动强大、稳定。稳定。矿物红外光谱能较快测出各种阴离子团，以阴矿物红外光谱能较快测出各种阴离子团，以阴离子团再研究相关的阳离子成分及矿物成分结构。离子团再研究相关的阳离子成分及矿物成分结构。具同一阴离子团矿物类，吸收频率、强度是一具同一阴离子团矿物类，吸收频率、强度是一致的，因此利用矿物阴离子团及特征吸收频率，通致的，因此利用矿物阴离子团及特征吸收频率，通过相应的研究能迅速测定矿物。过相应的研究能迅速测定矿物。153行业知识矿物阴离子团及特
48、征吸收频率（矿物阴离子团及特征吸收频率（cm-1）OH-37002900PO43-1200940、650540SiO44-1175860、540470SO42-12101040、680570VO43-930730U2O7900880、480470、280270WO42-850780、720200154行业知识矿物阴离子矿物阴离子团团特征吸收频率（特征吸收频率（cm-1）AsO43-880770BO33-15001300、950850、700400BO45-880700、700400CO32-15301320、1001040、890800、745670CrO42-900820HCO32-3300
49、2000、19301840、17001600、1000940840830、710690、670640H2O36503000、17001590MoO42-850780、700200NO3-18101730、15201280、10601020、850800、770715155行业知识矿物名称矿物名称特征吸收频率（特征吸收频率（cm-1）萤石萤石275方解石方解石721、873881、14351410白云石白云石729菱铁矿菱铁矿737菱镁矿菱镁矿748菱锌矿菱锌矿743菱锰矿菱锰矿727白铅矿白铅矿1410、677文石文石1471、707、692156行业知识石英石英512515、778780、7
50、96800、10841085微斜长石微斜长石1142、1134、1120、1100、768、742、728、648、602、584、535、463、428、398高岭石高岭石37043689、36723664、36533650、36283620、11001093、10381035、10121000、918912、542535、475468透闪石透闪石铁阳起石铁阳起石3625、3648、3660、3673蒙脱石蒙脱石620630、845850、10801090伊利石伊利石822845、10101025、10701080钙铝榴石钙铝榴石钙铁榴石钙铁榴石550650、8001000镁橄榄石镁橄榄石铁
51、橄榄石铁橄榄石8001000157行业知识F-H磷灰石的磷灰石的FTIRspectrum158行业知识金云母的金云母的FTIR谱谱159行业知识160行业知识粘土矿物类型的鉴别粘土矿物类型的鉴别161行业知识162行业知识163行业知识164行业知识165行业知识166行业知识2红外光谱在宝玉石检测中的应用红外光谱在宝玉石检测中的应用宝玉石检测基本上是采用无损伤方式，随着宝宝玉石检测基本上是采用无损伤方式，随着宝玉石工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术玉石工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高。日益提高。红外光谱能较快准确测定宝玉石中红外光谱能较快准确测定宝玉石中(OH)n、H2
52、O、H3O、OH-及高分子材料（硅基聚合物、环氧树脂、及高分子材料（硅基聚合物、环氧树脂、塑料）确定宝玉石名称及优化处理内涵。塑料）确定宝玉石名称及优化处理内涵。合成宝玉石虽与天然宝玉石在红外光谱上有不合成宝玉石虽与天然宝玉石在红外光谱上有不同反映：同反映：天然祖母绿在天然祖母绿在34003800cm-1有一强吸收峰，这与有一强吸收峰，这与天然祖母绿中含有一定结晶水（天然祖母绿中含有一定结晶水（H2O）有关。）有关。助熔剂合成祖母绿无此强吸收水峰，助熔剂合成祖母绿无此强吸收水峰，水热法合水热法合成祖母绿还具成祖母绿还具2745、2830、2995、3490cm-1吸收吸收峰，而它们不存在于天然
53、祖母绿中。峰，而它们不存在于天然祖母绿中。167行业知识天然绿松石中无天然绿松石中无2950cm-1吸收峰；吸收峰；注塑绿松石中具注塑绿松石中具2950cm-1吸收峰。吸收峰。天然欧泊中无天然欧泊中无5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰；吸收峰；聚合物充填欧泊中具聚合物充填欧泊中具5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰。吸收峰。天然紫晶中无天然紫晶中无3540cm-1吸收峰；吸收峰；合成紫晶中具合成紫晶中具3540cm-1吸收峰。吸收峰。168行业知识169行业知识3物相分析物相分析可查可查Sadtler图集、图集、APJ（
54、美国石油协（美国石油协会）图集及相应软件。会）图集及相应软件。石膏、半水石膏的研究（石膏、半水石膏的研究（P256表）表）170行业知识碳酸盐的研究碳酸盐的研究(cm-1)v3v2v4方解石CaCO31425877712白云石CaMg(CO3)21440881729菱镁矿MgCO31441884747171行业知识4水的存在状态水的存在状态asbendings游离H2O 固态322016203400液态361516403450气态375619593657吸附H2O34351630结晶H2O32001670羟基36401300172行业知识5定量分析应用定量分析应用红外光谱用于定量分析远远不如紫
55、外红外光谱用于定量分析远远不如紫外-可见光谱可见光谱法。其原因是：法。其原因是：1、红外谱图复杂，相邻峰重叠多，难以找到合适、红外谱图复杂，相邻峰重叠多，难以找到合适的检测峰。的检测峰。2、红外谱图峰形窄，光源强度低，检测器灵敏度、红外谱图峰形窄，光源强度低，检测器灵敏度低，因而必须使用较宽的狭缝。这些因素导致对比低，因而必须使用较宽的狭缝。这些因素导致对比尔定律的偏离。尔定律的偏离。3、红外测定时吸收池厚度不易确定，参比池难以、红外测定时吸收池厚度不易确定，参比池难以消除吸收池、溶剂的影响。消除吸收池、溶剂的影响。定量分析依据是比尔定律：定量分析依据是比尔定律：ecl=logI0/I或或A=
56、ecl。如果有标准样品，并且标准样品的吸收峰。如果有标准样品，并且标准样品的吸收峰与其它成分的吸收峰重叠少时，可以采用标准曲线与其它成分的吸收峰重叠少时，可以采用标准曲线法以及解联立方程的办法进行单组分、多组分定量。法以及解联立方程的办法进行单组分、多组分定量。173行业知识v第四节第四节拉曼光谱拉曼光谱vLaserRamanSpectroscopy1拉拉曼曼效效应应：当光照射到物质上时会发生当光照射到物质上时会发生非弹性散射非弹性散射，散射，散射光中除有与激发光波长相同的光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利弹性成分（瑞利散射）散射）外，还有比激发光波长外，还有比激发光波长长的和短的长的和
57、短的成分，成分，后一现象统称为拉曼效应。后一现象统称为拉曼效应。由分子振动、固体中的由分子振动、固体中的光学声子等元激发与激光学声子等元激发与激发光相互作用产生的非弹性散射称为拉曼散射发光相互作用产生的非弹性散射称为拉曼散射，一般把瑞利散射和拉曼散射合起来所形成的光一般把瑞利散射和拉曼散射合起来所形成的光谱称为拉曼光谱。由于拉曼散射非常弱，所以谱称为拉曼光谱。由于拉曼散射非常弱，所以一直到一直到19281928年才被印度物理学家拉曼等所发现。年才被印度物理学家拉曼等所发现。174行业知识 第四节第四节 拉曼光谱拉曼光谱1.1、拉曼散射与拉曼位移、拉曼散射与拉曼位移 单色光照射透光的样品，大部分
58、的光被透过，小单色光照射透光的样品，大部分的光被透过，小部分被散射。散射分两类：部分被散射。散射分两类：一、瑞利散射一、瑞利散射（RayleighScattering）：光光子子与与样样品品分分子子发发生生弹弹性性碰碰撞撞，无无能能量量交交换换，仅仅改变方向；改变方向；二、拉曼散射二、拉曼散射（RamanScattering）：光光子子与与样样品品分分子子发发生生非非弹弹性性碰碰撞撞，不不仅仅光光子子方方向向改改变且有能量交换；变且有能量交换；175行业知识TheNobelPrizeinPhysics1930“forhisworkonthescattering oflightandfor th
59、e discovery of the effect named afterhim”vSirChandrasekharaVenkataRaman(18881970)vCalcuttaUniversityCalcutta,India176行业知识1928 1928 年年，印印度度科科学学家家C.V C.V RamanRaman inin首首先先在在CCLCCL4 4光光谱谱中中发发现现了了当当光光与与分分子子相相互互作作用用后后，一一部部分分光光的的波波长长会会发发生生改改变变（颜颜色色发发生生变变化化），通通过过对对于于这这些些颜颜色色发发生生变变化化的的散散射射光光的的研研究究，可可以以得得到
60、到分分子子结结构构的的信信息，因此这种效应命名为息，因此这种效应命名为RamanRaman效应。效应。时间时间 和发现人和发现人? ?Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science 什么是拉曼效应什么是拉曼效应? ?177行业知识他他们们在在用用汞汞灯灯的的单单色色光光来来照照射射某某些些液液体体时时，在在液液体体的的散散射射光光中中观观测测到到了了频频率率低低于于入入射射光光频频率率的的新新谱谱线线。在在拉拉曼曼等等人人宣宣布布了了他他们们的的发发现现的
61、的几几个个月月后后，苏苏联联物物理理学学家家兰兰德德斯斯别别尔尔格格等等也也独独立立地地报报道道了了晶晶体中的这种效应的存在。体中的这种效应的存在。178行业知识 拉曼频率及强度、偏振等标志着散射拉曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。结构及物质组成成分的知识。 拉曼效应起源于分子振动拉曼效应起源于分子振动( (和点阵振动和点阵振动) )与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级子振动能级( (点阵振动能级点阵振动能级) )与转动能级与转动能级结构的知识。结构的知识。 激光
62、器的出现使拉曼光谱学技术发生激光器的出现使拉曼光谱学技术发生了很大的了很大的变革。变革。179行业知识1.2瑞利和拉曼散射的产生瑞利和拉曼散射的产生1、瑞利、瑞利(Rayleigh)散射，光子与分散射，光子与分子间发生弹性碰撞，碰撞时只是方向发子间发生弹性碰撞，碰撞时只是方向发生改变而未发生能量交换。生改变而未发生能量交换。2、拉曼散射，光子与分子碰撞后发、拉曼散射，光子与分子碰撞后发生了能量交换，光子将一部分能量传递生了能量交换，光子将一部分能量传递给样品分子或从样品分子获得一部分能给样品分子或从样品分子获得一部分能量量,因而改变了光的频率。因而改变了光的频率。形成形成Stokes线（能量减
63、小）与反线（能量减小）与反Stokes线（能量加线（能量加大）。能量变化所引起的散射光频率变大）。能量变化所引起的散射光频率变化称为拉曼位移。化称为拉曼位移。180行业知识181行业知识由于室温下基态的最低振动能级的分子数由于室温下基态的最低振动能级的分子数目最多目最多,与光子作用后返回同一振动能级与光子作用后返回同一振动能级的分子也最多的分子也最多,所以上述散射出现的几率所以上述散射出现的几率大小顺序为：瑞利散射大小顺序为：瑞利散射Stokes线线反反Stokes线。随温度升高，反线。随温度升高，反Stokes线的线的强度增加。强度增加。182行业知识 请注意：请注意：1). 1). 在在示
64、示意意图图中中斯斯托托克克斯斯线线和和反反斯斯托托克克斯斯线线对对称称地地分分布布于于瑞瑞利利线线的的两两侧侧，这这是是由由于于在在上上述述两两种种情情况况下下分分别别相相应应于于得得到到或或失失去去了一个振动量子的能量。了一个振动量子的能量。183行业知识其中其中 是激发光的频率，是激发光的频率， i i是振动频率，是振动频率，h h是是PlanckPlanck常数，常数，k k是是BoltzmannBoltzmann常数，常数，T T是绝对温度。是绝对温度。瑞利线与拉曼线的波数差称为拉曼位移，瑞利线与拉曼线的波数差称为拉曼位移，2). 2). 反斯托克斯线的强度远小于斯托克斯反斯托克斯线的
65、强度远小于斯托克斯线的强度，这是由于线的强度，这是由于BoltzmannBoltzmann分布，处于分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。实际上，反斯托克斯线与态上的粒子数。实际上，反斯托克斯线与斯托克斯线的强度比满足公式：斯托克斯线的强度比满足公式：184行业知识2、拉曼散射、拉曼散射STOKES线：光线：光子将部分能量给样品子将部分能量给样品分子，散射光的能量分子，散射光的能量减少，在低频处测得减少，在低频处测得的散射光线；的散射光线；ANTI-STOKES线：线：光子从样品中获得能光子从样品中获得能量，散射光的能量增量，散射光的能
66、量增大，在高频得测得的大，在高频得测得的散射光线。散射光线。hE0E1V=1V=0h 0h 0h 0h 0+E1+ h 0E0+ h 0h( 0-)激发虚态Rayleigh散射散射Raman散射散射E0基态，基态，E1振动激发态；振动激发态；E0+ h 0，E1+ h 0激发虚态；激发虚态；获得能量后，跃迁到激发虚态获得能量后，跃迁到激发虚态.（1928年印度物理学家年印度物理学家RamanCV发现；发现；1960年快速发展）年快速发展）185行业知识ANTI-STOKES 0-RayleighSTOKES 0+ 0h( 0+)E0E1V=1V=0E1+ h 0E2+ h 0hh 0h( 0-
67、)2.1、拉曼位移：、拉曼位移：Raman散射光与入散射光与入射光频率差射光频率差。其大小。其大小应与分子跃迁的能级差应与分子跃迁的能级差一样。一样。对同一分子，对同一分子，Stokes线与线与anti-stokes线的拉曼线的拉曼位移应该相等，而且跃位移应该相等，而且跃迁的几率也相等。但在迁的几率也相等。但在通常情况下，分子大多通常情况下，分子大多数处于基态，所以测得数处于基态，所以测得的的Stokes线的强度比线的强度比anti-stokes线强度高得多，因线强度高得多，因此在分析中采用此在分析中采用Stokes 线研究拉曼位移。线研究拉曼位移。散射能级图与其对应的散射谱线散射能级图与其对
68、应的散射谱线186行业知识 laser scatter laser瑞利散射瑞利散射2.2 2.2 什么是拉曼效应什么是拉曼效应? ? scatter= laser拉曼散射拉曼散射光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。散射光散射光 弹性散射（频率不发生改变弹性散射（频率不发生改变- -瑞利散射）瑞利散射） 非弹性散射（频率发生改变非弹性散射（频率发生改变- -拉曼散射）拉曼散射）187行业知识什么是拉曼效应什么是拉曼效应? ?188行业知识2 2 2 2.3.3.3.3、 RamanRaman位移的特点位移的特点位移的特点位移的特点 1、对不同物质，
69、对不同物质，不同；不同；2、对对同同一一物物质质，与与入入射射光光频频率率无无关关，只只与与分分子子的的能能级级结构有关，其范围为结构有关，其范围为254000cm-1；3、表表征征分分子子振振-转转能能级级的的特特征征物物理理量量，是是定定性性与与结结构构分分析析的的依据；依据；4、Raman散射的产生依赖于散射的产生依赖于分子极化率分子极化率 的变化。的变化。在电场在电场E中，分子产生诱导偶极距中，分子产生诱导偶极距 ： = E 表征分子中电子云发生变形的难易程度。表征分子中电子云发生变形的难易程度。189行业知识对称中心分子对称中心分子CO2，CS2等，选律不相容。等，选律不相容。无对称
70、中心分子（例如无对称中心分子（例如SO2等），三种振动既是红外活等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。性振动，又是拉曼活性振动。2.42.4、选律与、选律与红外活性和拉曼活性红外活性和拉曼活性 1 2 3 4拉曼活性拉曼活性红外活性红外活性红外活性红外活性振动自由度：振动自由度：3N-4=4拉曼光谱拉曼光谱源于极化率变化源于极化率变化红外光谱红外光谱源于偶极矩变化源于偶极矩变化190行业知识总结：总结：红外活性红外活性 永久永久偶极矩；极性基团；偶极矩；极性基团； 瞬间偶极矩；非对称分子；瞬间偶极矩；非对称分子；红外活性振动红外活性振动伴有伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带偶
71、极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带. .拉曼活性振动拉曼活性振动诱导诱导偶极矩偶极矩 = E非极性基团，对称分子；非极性基团，对称分子；拉曼活性振动拉曼活性振动伴随有极化率变化的振动。伴随有极化率变化的振动。对称分子：对称分子：对称振动对称振动拉曼活性。拉曼活性。不对称振动不对称振动红外活性红外活性 Eeer191行业知识2.5、拉曼光谱的参数、拉曼光谱的参数1、拉曼位移、拉曼位移2、去偏振度、去偏振度P（退偏振比）（退偏振比）入射激光在入射激光在X轴上与轴上与不对称分子不对称分子P相碰撞，分相碰撞，分子被激发出不同方向的子被激发出不同方向的偏振光。偏振光。在在Y轴上加一偏振器轴上加一偏振器Q
72、，检测垂直与平行散射光强度。，检测垂直与平行散射光强度。两者之比为去偏振度两者之比为去偏振度P：去偏振度去偏振度P与极化率与极化率a有关：有关：式中式中a1为各向同性分子的极化率，为各向同性分子的极化率，a2为各向异性分子的极化率。对于完全对为各向异性分子的极化率。对于完全对称的球形振动来说，称的球形振动来说，a10，则，则P0。说明。说明P可以表征分子的对称性。可以表征分子的对称性。P小于小于3/4的谱线称为偏振谱带，表示分子有较高的对称振动模式；的谱线称为偏振谱带，表示分子有较高的对称振动模式；P=的谱带称为退偏振谱带，表示分子的对称振动模式低的谱带称为退偏振谱带，表示分子的对称振动模式低
73、192行业知识 不同材料的拉曼不同材料的拉曼光谱有各自的不光谱有各自的不同于其它材料的同于其它材料的特征的光谱特征的光谱- -特征特征谱谱l为表征和鉴别材为表征和鉴别材料提供了料提供了指纹谱指纹谱l深入开展光谱学深入开展光谱学和材料物性研究和材料物性研究打下基础打下基础2.62.6拉曼光谱给出的信息？拉曼光谱给出的信息？组分信息组分信息结构信息结构信息193行业知识拉曼光谱给出的信息？拉曼光谱给出的信息？羰基伸缩线宽=结晶度碳环伸缩模式乙二醇模式:结构的指示剂BgBgPET的拉曼光谱官能团官能团194行业知识拉曼是指纹光谱拉曼是指纹光谱 i= o- (cm-1)5001000150020002
74、5003000350020000150001000050000Intensity(A.U.)OH stretchingCH3 Stretching ModesSkeletal BendingCCO modesOH BendingCH3 and CH2 Bending Modes甲醇甲醇vs. vs. 乙醇乙醇 CHCH3 3OH OH vs.vs. CHCH3 3CHCH2 2OH OH 拉曼光谱给出的信息？拉曼光谱给出的信息？195行业知识化学组成，污染物探测. 振动频率可以给出结构的细微变化，对于分子所处的局域环境，比如晶相，局域应力和结晶度等 都很敏感 结构信息（晶体、无定形、同分异构体
75、) 定性的信息定性的信息 : : 拉曼光谱是物质结构的指纹光谱定量的信息定量的信息: :可以通过光谱校正,得到准确的应力大小和浓度分布 Band postionband Position shiftIntensityBand WidthRaman shift拉曼光谱给出的信息？拉曼光谱给出的信息？196行业知识拉曼光谱的特征 拉曼频移峰位与激发波长没有关系197行业知识633nm785nm532nm多激发波长：选择适合的激发波长多激发波长：选择适合的激发波长一般情况，拉曼光谱是不随激发波长的变化而一般情况，拉曼光谱是不随激发波长的变化而变化的变化的然而然而 I IRamanRaman 1/ 1
76、/ 4 4 UV or NIR UV or NIR激发可以避开荧光的干扰激发可以避开荧光的干扰不同不同 excitationexcitation可以分析样品不同层的信息可以分析样品不同层的信息 198行业知识2.7拉曼光谱的特点：拉曼光谱的特点：1、波长位移在中红外区。有红外及拉曼活、波长位移在中红外区。有红外及拉曼活性的分子性的分子,其红外光谱和拉曼光谱近似。其红外光谱和拉曼光谱近似。2、可使用各种溶剂，尤其是能测定水溶液，、可使用各种溶剂，尤其是能测定水溶液，样品处理简单。样品处理简单。3、低波数段测定容易，弥补红外光谱的远、低波数段测定容易，弥补红外光谱的远红外区不适用于水溶液，选择窗口
77、材料、检红外区不适用于水溶液，选择窗口材料、检测器困难等不足。测器困难等不足。199行业知识4、由、由Stokes、反、反Stokes线的强度比可以线的强度比可以测定样品体系的温度。测定样品体系的温度。5、显微拉曼的空间分辨率很高，为、显微拉曼的空间分辨率很高，为1m。6、时间分辨测定可以跟踪、时间分辨测定可以跟踪10-12s量级的量级的动态反应过程。动态反应过程。7、利用共振拉曼、表面增强拉曼可以提、利用共振拉曼、表面增强拉曼可以提高测定灵敏度。高测定灵敏度。8其不足之处在于，激光光源可能破坏其不足之处在于，激光光源可能破坏样品；荧光性样品测定一般不适用等。样品；荧光性样品测定一般不适用等。
78、200行业知识3、激光拉曼光谱与红外光谱比较、激光拉曼光谱与红外光谱比较A、拉曼光谱与红外光谱一样，都能提供、拉曼光谱与红外光谱一样，都能提供分子振动分子振动频率的信息频率的信息，但它们的物理过程不同。，但它们的物理过程不同。拉曼效应为散射过程，拉曼光谱为拉曼效应为散射过程，拉曼光谱为散射光谱散射光谱。红外光谱对应的是与某一吸收频率能量相等的红外红外光谱对应的是与某一吸收频率能量相等的红外光子吸收，红外光谱是光子吸收，红外光谱是吸收光谱吸收光谱。B、从分子结构性质变化角度看；、从分子结构性质变化角度看；拉曼散射过程来源于拉曼散射过程来源于分子的诱导偶极矩，与分子极分子的诱导偶极矩，与分子极化率
79、的变化有关化率的变化有关，通常非极性分子及基团的振动，通常非极性分子及基团的振动导致分子变形，引起极化率变化，是拉曼活性。导致分子变形，引起极化率变化，是拉曼活性。红外吸收过程与红外吸收过程与分子永久偶极矩的变化相关分子永久偶极矩的变化相关，一般，一般极性分子及基团的振动引起永久偶极矩的变化，极性分子及基团的振动引起永久偶极矩的变化，故通常是红外活性的故通常是红外活性的201行业知识对于一般红外及拉曼光谱，可用以下几个规则判断对于一般红外及拉曼光谱，可用以下几个规则判断(1)(1)互相排斥规则互相排斥规则凡有对称中心的分子，若有拉曼活性，则红外是凡有对称中心的分子，若有拉曼活性，则红外是非活性
80、的；若有红外活性，则拉曼是非活性的。非活性的；若有红外活性，则拉曼是非活性的。（2 2）互相允许规则）互相允许规则凡无对称中心的分子，除属于凡无对称中心的分子，除属于D5h、D2h和和O的分的分子外，都有一些既能在拉曼散射中出现，又能在子外，都有一些既能在拉曼散射中出现，又能在红外吸收中出现的跃迁。若分子无任何对称性，红外吸收中出现的跃迁。若分子无任何对称性，则它的红外和拉曼光谱就非常相似。则它的红外和拉曼光谱就非常相似。（3 3）互相禁止规则）互相禁止规则少数分子的振动模式，既非拉曼活性，也非红外少数分子的振动模式，既非拉曼活性，也非红外活性。如乙烯分子的扭曲振动，在红外和拉曼光活性。如乙烯
81、分子的扭曲振动，在红外和拉曼光谱中均观察不到该振动的谱带。谱中均观察不到该振动的谱带。202行业知识一般一般分子极性基团的振动分子极性基团的振动，导致分子永久偶极矩，导致分子永久偶极矩的变化，这类分子通常是的变化，这类分子通常是红外活性红外活性的。的。非极性基团的振动易发生分子变形，导致极化率非极性基团的振动易发生分子变形，导致极化率的改变，通常是拉曼活性的改变，通常是拉曼活性，因而对于相同原子的，因而对于相同原子的骨架振动，非极性键振动如骨架振动，非极性键振动如C-C，N-N及对称分及对称分子均能获得有用的拉曼光谱信息。但分子对称骨子均能获得有用的拉曼光谱信息。但分子对称骨架振动的红外信息很
82、少见到。架振动的红外信息很少见到。拉曼和红外光谱虽产生的机理不同，但它们能相拉曼和红外光谱虽产生的机理不同，但它们能相互补充，较完整地获得分子振动能级跃迁的信息。互补充，较完整地获得分子振动能级跃迁的信息。203行业知识拉曼光谱与红外光谱分析方法比较拉曼光谱与红外光谱分析方法比较204行业知识3.13.1、红外与拉曼谱图对比、红外与拉曼谱图对比红外光谱：基团；红外光谱：基团；拉曼光谱：分子骨架测定；拉曼光谱：分子骨架测定；205行业知识拉曼与红外光谱的表示方式不同，如图所示。拉曼与红外光谱的表示方式不同，如图所示。206行业知识图图 为线型聚乙烯的为线型聚乙烯的红外及拉曼光谱。聚红外及拉曼光谱
83、。聚乙烯分子中具有对称乙烯分子中具有对称中心，红外与拉曼光中心，红外与拉曼光谱应当呈现完全不同谱应当呈现完全不同的振动模式，事实上的振动模式，事实上确实如此。在红外光确实如此。在红外光谱中，谱中，CH2振动为最显振动为最显著的谱带，而在拉曼著的谱带，而在拉曼光谱中，光谱中， C一一C 振动有振动有明的散射峰。明的散射峰。207行业知识图图 为聚对苯二甲酸为聚对苯二甲酸乙二酯乙二酯 (PET)的红外的红外及拉曼光谱。拉曼及拉曼光谱。拉曼光谱中呈现了明显光谱中呈现了明显的芳环的的芳环的CC伸缩振伸缩振功模式，而红外光功模式，而红外光谱中最强谱带为谱中最强谱带为C=O及及CO振动模式。振动模式。20
84、8行业知识图图 聚甲基丙烯酸甲脂聚甲基丙烯酸甲脂 (PMMA)的红外及拉曼光的红外及拉曼光谱。在谱。在PMMA拉曼光谱的拉曼光谱的低频率区出现了较为丰富低频率区出现了较为丰富的谱带信号，而其红外光的谱带信号，而其红外光谱的同一区域中的谱带信谱的同一区域中的谱带信息都很弱。此外，与息都很弱。此外，与PET光谱类似，光谱类似，PMMA的的C=O及及 C一一0振动模式在红外光振动模式在红外光谱中有强烈的吸收，而谱中有强烈的吸收，而CC振动模式在拉曼谱中较为振动模式在拉曼谱中较为明显明显:209行业知识3.2、拉曼与红外谱图的特点及特征峰、拉曼与红外谱图的特点及特征峰由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种
85、结构信息：由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：1）同种分子的非极性键）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，C C产生强拉产生强拉曼谱带，曼谱带，随单键随单键双键双键三键谱带强度增加。三键谱带强度增加。2）红外光谱中，由）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱伸缩振动产生的谱带一般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。带一般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。3）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。210行业知识4）在拉曼光谱中，在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的这类键的对称伸
86、缩振动是强谱带，反之这类键的反对称伸缩振动是对称伸缩振动是强谱带，反之这类键的反对称伸缩振动是弱谱带。弱谱带。红外光谱与此相反。红外光谱与此相反。5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。6）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的： （1）C-O键与键与C-C键的力常数或键的强度没有很大差别；键的力常数或键的强度没有很大差别；（2）羟基和甲基的质量仅相差羟基和甲基的质量仅相差2单位；单位；（3）与）与C-H和和N-H谱带比较，谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。拉曼谱带较弱。211行业知识212行业知识与红外光谱相比，拉曼散射光谱具有下述优点与红外光谱相比
87、，拉曼散射光谱具有下述优点（1）拉曼光谱是一个散射过程，因而）拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、任何尺寸、形状、透明度的样品，只要能被拉曼激光照射到，就可以直接用透明度的样品，只要能被拉曼激光照射到，就可以直接用来测量来测量。由于激光束的直径较小，且可进一步聚焦，因而。由于激光束的直径较小，且可进一步聚焦，因而极微量样品极微量样品都可测量。都可测量。（2）水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。）水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。但水的拉曼散射却极微弱，因而但水的拉曼散射却极微弱，因而水溶液样品可以直接进行水溶液样品可以直接进行测量测量，这对生物大分子的研究非常有利。此
88、外，这对生物大分子的研究非常有利。此外，玻璃的拉玻璃的拉曼散射也较弱曼散射也较弱，因而玻璃可作为理想的窗口材料，例如液，因而玻璃可作为理想的窗口材料，例如液体或固体粉末可放于玻璃毛细管中测量。体或固体粉末可放于玻璃毛细管中测量。（3）对于）对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的限聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的限制较小，可得到更丰富的谱带制较小，可得到更丰富的谱带。S-S，C-C，C=C，N-N等红外较弱的官能团，在拉曼光谱中信号较为强烈。等红外较弱的官能团，在拉曼光谱中信号较为强烈。拉曼光谱仪研究高分子样品的最大缺点是拉曼光谱仪研究高分子样品的最大缺点是荧光散射荧光散射，它与，它与
89、样品的杂质有关，但采用傅里叶变换拉曼光谱（样品的杂质有关，但采用傅里叶变换拉曼光谱（FT-Raman），可克服这一缺点。），可克服这一缺点。213行业知识4、拉曼光谱仪的工作原理214行业知识4.14.1拉曼光谱测量原理：拉曼光谱测量原理：拉曼光谱测量原理：拉曼光谱测量原理：激光激光样品样品滤光装置滤光装置光栅光栅探测器探测器瑞瑞利利滤滤光光片片（去去除除瑞瑞利利散散射射光光颜色不发生改变的光）颜色不发生改变的光） 耦耦合合光光路路- -光光照照射射到到样样品品，收收集集散散射光射光 （大光路和显微光路）（大光路和显微光路）光源（太阳光光源（太阳光-Hg-Hg灯灯- -激光）激光）光谱仪和探测
90、器光谱仪和探测器一般为单光栅光谱仪和一般为单光栅光谱仪和CCD探测器探测器215行业知识216行业知识4.2 几个拉曼实验中的重要因素1- 1-灵敏度灵敏度2-2-光谱分辨率光谱分辨率3-3-空间分辨率空间分辨率影响：准确性、取谱速度、空间分辨效果不不得得不不说说的的话话任何一次拉曼光谱实验中都会遇到的问题任何一次拉曼光谱实验中都会遇到的问题217行业知识分辨率为 2 cm-1普通分辨率分辨率为0.65 cm-1高分辨率 SiCSiC的拉曼光谱图的拉曼光谱图光谱分辨率218行业知识红色：分辨率(2cm-1)模式兰色：高分辨率(0.65 cm-1)模式光谱分辨率 219行业知识空间分辨率(共焦技
91、术)共焦技术可以实现共焦技术可以实现: :得到更好的横向分辨率 (1m)极大的提高了纵向分辨率 (2 m) 有效地减少荧光干扰微米和亚微米颗粒 可以研究材料中的包裹体 XY 和 Z 成像 : 相分布和结构分布,多层膜样品分析共焦针孔共焦针孔非聚焦非聚焦应用中可以解决：应用中可以解决：微区微区 空间分辨率？空间分辨率？220行业知识4.3拉曼光谱制样技术拉曼光谱制样技术拉曼光谱可以测量气、液、固各种样品。拉曼光谱可以测量气、液、固各种样品。1、气体。气体样品可装在激光器的共振腔内进行、气体。气体样品可装在激光器的共振腔内进行拉曼实验。拉曼实验。2、溶液。可将纯度高的溶液或高聚物装在毛细玻、溶液。
92、可将纯度高的溶液或高聚物装在毛细玻璃管中，在相对于激发辐射璃管中，在相对于激发辐射90o方向进行观察。可方向进行观察。可以水作溶剂。以水作溶剂。3、固体样品。样品位置相对于激发光源的几何排、固体样品。样品位置相对于激发光源的几何排布，随所观测样品的性质来决定。根据需要，设计布，随所观测样品的性质来决定。根据需要，设计不同的样品架。可以直接测定。不同的样品架。可以直接测定。221行业知识222行业知识4.4 拉曼光谱仪介绍223行业知识T64000 高性能三级拉曼光谱仪 研究级研究级224行业知识U1000 型高性能双级拉曼光谱仪研究级研究级225行业知识LabRAM HR LabRAM HR
93、( (高分辨单级拉曼光谱仪高分辨单级拉曼光谱仪) )分析级（准研究级）分析级（准研究级）226行业知识LabRAM ARAMIS(全自动)分析级分析级227行业知识Spectrarecordedaboutevery20minshowingtheprogressofthepolymerizationPolymerMonomersynthesisconversionRealTimeMonitoringofPolymerizationRamanImmersionProbeIRprobeRealWorldInstallationofRamanProcessControl228行业知识4.5 拉曼光谱仪
94、联用229行业知识红外吸收和拉曼共点测量230行业知识AFM和拉曼光谱仪联用231行业知识SEM和拉曼光谱仪联用Sample(x,y,z)SEElectronbeamDeflectioncoilBEScanningmoduleHJYspectrometerCCDBE:Back-scatteredelectronsSE:Secondaryelectrons232行业知识时间分辨荧光光谱时间分辨荧光光谱（TCSPC）系统和拉曼光谱仪耦合单量子点半导体生物医学233行业知识4.5拉曼光谱的实验装置拉曼光谱的实验装置拉拉曼曼分分光光光光度度计计有有成成套套的的设设备备，也也可可以以分分部部件件装装配配
95、。下下图图为为谱谱仪仪的的装装置置示示意意图图，主主要要有有激激光光光光源源，外外光光路路系系统统及及样样品品装装置置，单单色色仪仪和和探探测测记记录装置，现分述如下。录装置，现分述如下。234行业知识235行业知识激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪 laser Raman spectroscopy激光光源激光光源：He-Ne激光器，波长激光器，波长632.8nm； Ar激光器，激光器，波长波长514.5nm，488.0nm；散射强度散射强度 1/ 4单色器：单色器：光栅，多单色器；光栅，多单色器；检测器：检测器：光电倍增管，光电倍增管，光子计数器；光子计数器；236行业知识天津市港东科技发展有限公
96、司激光喇曼天津市港东科技发展有限公司激光喇曼/荧光光谱仪荧光光谱仪（LRS-III配有进口的陷波滤波片）配有进口的陷波滤波片）237行业知识238行业知识激光光源激光光源 以以前前主主要要用用低低压压水水银银灯灯作作为为光光源源，目目前前已已少少用用。为为了了激激发发喇喇曼曼光光谱谱，对对光光源源最最主主要要的的要要求求是是应应当当具具有有相相当当好好的的单单色色性性，即即线线宽宽要要窄窄，并并能能够够在在试试样上给出高辐照度。气体激光器能满足这些要求。样上给出高辐照度。气体激光器能满足这些要求。 最最常常用用的的是是氩氩离离子子激激光光，波波长长为为514.5nm514.5nm和和488.0
97、nm488.0nm的的谱谱线线最最强强，单单频频输输出出功功率率为为0.20.21W1W左左右右。也也可可以以用用氦氦氖氖激激光光（632.8nm632.8nm，约约50mW50mW）。而而掺掺钕钕钇钇铝铝石石榴榴石石（Nd:YAG）激激光光器器则则在在1064nm的近红外区使用。的近红外区使用。239行业知识狭缝：狭缝：出射入射和中间狭缝是喇曼光谱仪的重要出射入射和中间狭缝是喇曼光谱仪的重要部分。狭缝的主要功能是控制仪器分辨率，并抑部分。狭缝的主要功能是控制仪器分辨率，并抑制杂散光。随着狭缝宽度加大，强度增大，但分制杂散光。随着狭缝宽度加大，强度增大，但分辨率线性下降，使谱线展宽。辨率线性下
98、降，使谱线展宽。孔径角：孔径角：实际测量中应注意把散射光正确地聚焦实际测量中应注意把散射光正确地聚焦到入射狭缝上，否则不但降低了分辨率也影响了到入射狭缝上，否则不但降低了分辨率也影响了信号灵敏度。信号灵敏度。激发功率：激发功率：提高激发光强度或增加缝宽能够提高提高激发光强度或增加缝宽能够提高信噪比，但这样做常常会因增加了杂散光。信噪比，但这样做常常会因增加了杂散光。激发波长：激发波长：激光波长对杂散光及信噪比的影响十激光波长对杂散光及信噪比的影响十分显著，一般用长波长的激光谱线作为激发光，分显著，一般用长波长的激光谱线作为激发光，对获得高质量的谱图有利。对获得高质量的谱图有利。240行业知识检
99、测器检测器：为光电倍增管、多探测器为光电倍增管、多探测器(如如CCD:ChargeCoupledDevice)等。等。微区分析装置的应用：微区分析装置的应用：微区分析装置是拉曼微区分析装置是拉曼光谱仪的一个附件，由光学显微镜、电子摄像光谱仪的一个附件，由光学显微镜、电子摄像管、显象荧光屏、照相机等组成。可以对薄片管、显象荧光屏、照相机等组成。可以对薄片等显微样品进行测量。等显微样品进行测量。241行业知识实验中应注意的几个问题实验中应注意的几个问题 在拉曼光谱实验中，为了得到高质量的谱图，在拉曼光谱实验中，为了得到高质量的谱图，除了选用性能优异的谱仪外，准确地使用光谱仪，除了选用性能优异的谱仪
100、外，准确地使用光谱仪，控制和提高仪器分辨率和信噪比是很重要的。控制和提高仪器分辨率和信噪比是很重要的。242行业知识总之，一般应首先用适当总之，一般应首先用适当减小狭缝宽度减小狭缝宽度，保，保证仪器光路准直等方法，尽量证仪器光路准直等方法，尽量降低杂散光降低杂散光，然后再考虑用然后再考虑用重复扫描重复扫描；增加取样时间增加取样时间；或；或计算机累加平均等方法来消除激光器、光电计算机累加平均等方法来消除激光器、光电倍增管及电子学系统带来的噪声，倍增管及电子学系统带来的噪声， 以保证谱以保证谱图质量。图质量。243行业知识RamanRaman散散射射与与红红外外吸吸收收方方法法机机理理不不同同，所
101、所遵遵守守的的选选择择定定则则也也不不同同。两两种种方方法法可可以以相相互互补补充充。下下图图是是Nylon Nylon 6666的的RamanRaman与与红外光谱图。红外光谱图。244行业知识5-拉曼光谱在材料研究中的应用介绍245行业知识1 1：半导体材料：半导体材料; 2; 2：聚合体；：聚合体；3 3：碳材料；：碳材料； 4 4：地质学：地质学/ /矿物学矿物学/ /宝石鉴定；宝石鉴定；5 5：生命科学：生命科学; 6; 6：医药；：医药；7 7：化学；：化学；8 8：环境；：环境；9 9：物理：物理1010：考古；：考古；11 11：薄膜：薄膜; ; 12: 12: 法庭科学法庭科
102、学: :违禁药品检查；区分各种颜料，色素，油漆，纤维违禁药品检查；区分各种颜料，色素，油漆，纤维等；爆炸物的研究；墨迹研究；子弹残留物和地质碎片研究等；爆炸物的研究；墨迹研究；子弹残留物和地质碎片研究拉曼光谱应用领域：拉曼光谱应用领域：246行业知识1-聚合物,高分子247行业知识拉曼光谱应用拉曼光谱应用- -鉴定不同材料鉴定不同材料在纤维材料中通常使用的材料的拉曼光谱在纤维材料中通常使用的材料的拉曼光谱Nylon6尼龙Kevlar合成纤维Pstyrene聚苯乙烯PETPaper纸纤维Ppropylene丙烯PE/EVA聚乙烯248行业知识Onlyonepointofthesampleisil
103、luminatedbythelaserandthecorrespondingspectrumisrecorded-takes full advantage of confocal filtering DetectorSpectralimagePointbypointillumination:Samplerasteringinxandy拉曼光谱成像方法 SampleonXYmotorisedstageGratingImagingImagingAccessoriesAccessories249行业知识VideoImageofPolymermatrix-Blueboxindicatesmappeda
104、reaRamanMappingusestheconfocalRamanmicroscopetoanalyzediscretepointsacrossasamplesurface.高分子聚合物高分子聚合物250行业知识SinglespectrumComponent1SinglespectrumComponent2TheRamanmapconsistsofthesuperimposedspectraofthebothcomponents.ThecursorsthancanbeusedtogenerateRamanmappedimagesBecauseofconfocalitytheRamanmap
105、canshowveryexactlythelocalizationofcomp.1and2(spatialresolutionat ex=633nm0.8mlateraland1.2maxial)高分子聚合物高分子聚合物251行业知识Confocal Raman mapped image generated from two differentspectralbandsobservedinthepolymermatrix.Thesoftwareisusedtooverlaythetwocomponentmaps,greenandblue.WhitelightImage高分子聚合物高分子聚合物2
106、52行业知识A.在高分子构象研究中的应用在高分子构象研究中的应用根据互相排斥规则，根据互相排斥规则，凡具有对称中心的分子，它们的红外吸收凡具有对称中心的分子，它们的红外吸收光谱与拉曼散射光谱没有频率相同的谱带光谱与拉曼散射光谱没有频率相同的谱带。 上述原理可帮助推测聚合物的构象，上述原理可帮助推测聚合物的构象，例如聚硫化乙烯例如聚硫化乙烯( PES)分子链的重复为十分子链的重复为十CH2一一CH2一一S十，与十，与CH2一一CH2, CH2一一S, SCH2, CH2一一CH2, CH2一一S及及SCH2 有关的构象分有关的构象分别为反式，右旁式，反式，左别为反式，右旁式，反式，左旁旁式。式。
107、倘若倘若PES的这一结构模式是正确的，那它就的这一结构模式是正确的，那它就其对称中心，从理其对称中心，从理论上可以预测论上可以预测PES的红外及拉曼光谱中没有频率相同的谱带，的红外及拉曼光谱中没有频率相同的谱带，假如假如PES采取像聚氧化乙烯采取像聚氧化乙烯(PEO)那样的螺旋结构，那就不存那样的螺旋结构，那就不存对称中心，它们的红外及拉曼光谱中就有频率相同的谱带。对称中心，它们的红外及拉曼光谱中就有频率相同的谱带。实验测量结果发现，实验测量结果发现，PEO的红外及拉曼光谱有的红外及拉曼光谱有20条频率相同的条频率相同的谱带谱带。而而PES的两种光谱仅有二条谱带的频率比较接近的两种光谱仅有二条
108、谱带的频率比较接近，因而，因而可以推论可以推论PES具有与具有与PEO不同的构象不同的构象：在：在PEO中中一一CH2一一CH2一链是旁式构象，一链是旁式构象，CH2一一O2为反式构象；而在为反式构象；而在PES中中CH2一一CH2链是反式构象，链是反式构象，CH2一一S为旁式构象。为旁式构象。253行业知识图为拉伸图为拉伸250%的聚酰胺的聚酰胺-6薄膜的红外偏振光谱。薄膜的红外偏振光谱。在聚酰胺在聚酰胺6的红外光谱中，某些的红外光谱中，某些谱带显示了明显的二向色性特性。谱带显示了明显的二向色性特性。它们是它们是NH伸缩振动伸缩振动 (3300cm1)、CH2 伸缩振动伸缩振动 (30002
109、800cm1)、酰胺、酰胺 ( l640cm1)及酰胺及酰胺 (l550cm1)和酰胺和酰胺 (1260cm1和和l201cm1)吸收谱带。其中吸收谱带。其中 NH伸伸缩振动、缩振动、CH2伸缩振动及酰胺伸缩振动及酰胺谱谱带的二向色性比清楚的反映了带的二向色性比清楚的反映了这些振动的跃迁距在样品被拉伸这些振动的跃迁距在样品被拉伸后向垂直于拉伸方向取向。聚酰后向垂直于拉伸方向取向。聚酰胺胺及及谱带谱带的二向色性显的二向色性显示了示了C一一N伸缩振动向拉伸方向取向。伸缩振动向拉伸方向取向。254行业知识聚酰胺聚酰胺6的拉曼光谱的去偏振度研究结果与红外二向色性完的拉曼光谱的去偏振度研究结果与红外二向
110、色性完全一致。拉曼光谱中全一致。拉曼光谱中1081cm1谱带谱带(C一一N 伸缩振动伸缩振动)及及1126cm1谱带谱带 (C一一C 伸缩振动伸缩振动)的偏振度显示的偏振度显示聚合物骨架经拉伸后的取聚合物骨架经拉伸后的取向。向。图中的拉曼线呈现了明显图中的拉曼线呈现了明显的荧光效应，的荧光效应， 但但 PBTZ的的特征谱图依然十分清晰，特征谱图依然十分清晰，如如1175cm 1, 1480cm1和和16000cm-1拉曼峰，其中以拉曼峰，其中以l480cm-1谱带最为强烈，谱带最为强烈，这是由于这是由于PBTZ分子中分子中共共轭引起的共振散射效应轭引起的共振散射效应。L550cm-1谱带及谱带
111、及1440cm-1肩峰是肩峰是ABPBI分子的拉分子的拉曼线。曼线。256行业知识图为图为PBTZ纤维及纤维及PBTZ/ABPBI分子复合分子复合材料发生材料发生2%形变前后形变前后的谱带变化。的谱带变化。1480cm1拉曼线是拉曼线是PBTZ分子中分子中杂环的伸缩振动引起杂环的伸缩振动引起的。棒状的。棒状PBTZ受拉伸受拉伸时分子发生畸变，分时分子发生畸变，分子力场发非谐效应，子力场发非谐效应，导致这一拉曼线向低导致这一拉曼线向低波数区移动，且巳变波数区移动，且巳变得得更宽更宽。257行业知识 D.医用高分子材料医用高分子材料 高分子材料，用于药物传递系统。在许多情高分子材料，用于药物传递系
112、统。在许多情况下，药物可通过体液对高况下，药物可通过体液对高分子膜内药物的分子膜内药物的浸取及药物自身的扩散逐渐被人体吸收，药浸取及药物自身的扩散逐渐被人体吸收，药物分子的大小及高分子膜的交联程度影响药物分子的大小及高分子膜的交联程度影响药物释放的速度。物释放的速度。另一种药物被吸收的方法是高分子生物材料另一种药物被吸收的方法是高分子生物材料受体液的溶解及水解而逐渐磨耗并放出药物，受体液的溶解及水解而逐渐磨耗并放出药物，一系列合成高分子材料具有生物降解的化学一系列合成高分子材料具有生物降解的化学键存在，它通过生物体液水解而断裂，即所键存在，它通过生物体液水解而断裂，即所谓生物降解。谓生物降解。
113、FT-Raman光谱是研此类体系的光谱是研此类体系的较好技术，因为水的干扰小。较好技术，因为水的干扰小。如图如图为高聚脂肪酸酐水解过程的为高聚脂肪酸酐水解过程的FT-Raman光谱图，图中光谱图，图中l808cm-1和和1739cm-1处的二条处的二条谱带为酸酐的特征峰。随着不断水解，这两谱带为酸酐的特征峰。随着不断水解，这两条谱带的强度不断减弱，这说明随着高聚脂条谱带的强度不断减弱，这说明随着高聚脂肪酸酐的水解，其酸酐含重在逐渐降低。肪酸酐的水解，其酸酐含重在逐渐降低。258行业知识2-纳米材料259行业知识碳纳米管研究碳纳米管研究Radial Breathing ModeTube Diam
114、eterTangential Modes (G-Modes)Electronic propertiesD-band Info on defects 260行业知识不同管径的碳纳米管与不同激发波长共振不同管径的碳纳米管与不同激发波长共振, ,因此可以因此可以通过不同激发波长研究不同物性和管径的碳纳米管通过不同激发波长研究不同物性和管径的碳纳米管261行业知识DensityofelectronstatesEnergyv2v1c1c2543210-1-2-3-4-50246810ConductionValence玻尔半径玻尔半径e-+dtRadiusTuneableBandgap262行业知识CNT
115、CNT的拉曼光谱和荧光光谱共点测量的拉曼光谱和荧光光谱共点测量数据来自 Prof. Honda, Tokyo University of SciencePL PL 光谱和拉曼光谱对于光谱和拉曼光谱对于CNTCNT的管径和手性都非常敏感的管径和手性都非常敏感RamanPL由于由于SWCNTsSWCNTs的发光范围集中在的发光范围集中在1.0 to 1.6 um, 1.0 to 1.6 um, 所以有很大的应用前景所以有很大的应用前景. .(ArrowsmeanCNTband)LabRAM LabRAM 系列可以共点测量系列可以共点测量 Raman Raman 光谱和光谱和 PLPL光谱光谱794
116、nm914nmCCDdetector1100nm1550nmInGaAsdetector激激发光光:785nm263行业知识Si片表面单根碳纳米管分布SWNTspectra262.9-270.6cm-1165.6-169.5cm-1157.8-161.7cm-1RBmodeGbandSWCNTsofdifferentdtareisolatedonaSiwaferSingleSWCNTislands264行业知识单根单根 GaN GaN 纳米线的偏振拉曼光谱成像纳米线的偏振拉曼光谱成像509-552cm-1A1(TO)558-575cm-1E2(high)509-552cm-1A1(TO)558
117、-575cm-1E2(high)Y(ZZ)YY(ZZ)YY(XX)YY(XX)YJobin-YvonLabRAMHR800+invertedmicroscope,x100,0.9NAFranois Lagugn-Labarthet et al. UniVersit Bordeaux, France265行业知识3-医药学-药物成分分布这个光谱成像显示了药片中3种成分的分布: 淀粉淀粉 ; ; 纤维素纤维素 ; ; MgStearate(MgStearate(药物成分药物成分) ). 266行业知识左图：包裹体白光像左图：包裹体白光像点点1 1（绿点）：气相（绿点）：气相 对应光谱中的蓝色线点点
118、2 2（红点）：液相（红点）：液相 对应光谱中的红色线4-4-矿物包裹体中的气泡研究矿物包裹体中的气泡研究267行业知识268行业知识沟槽宽度350 nm，间距250 nm.白光像Video image : one spectrum has been recorded each 10 nm.Sample courtesy of ATMEL Rousset/ Universite Paul CEZANNE有图形的Si片表面应力研究250 nm350 nm5-应力研究269行业知识应力研究(形变)COMPRESSIONTENSION压应力压应力: :键长减小键长减小, ,峰位向高波数方向移动峰位向
119、高波数方向移动张应力张应力: :键长变长键长变长, ,峰位向低波数方向移动峰位向低波数方向移动270行业知识测厚度无损方法？特殊应用中独辟傒径！清华大学微电子系的MEMS器件271行业知识选择不同激发波长选择不同激发波长- -应力研究应力研究InstrainmeasurementforsSiandSiGe,thelaserusedwillmostlydependonthepenetrationdepth.UVisusuallyamethodofchoiceduetoitslittlepenetrationinSiliconandGermanium272行业知识6-拉曼光谱在欧莱雅产品研发中的应
120、用stratumcorneum(5-15m)epidermis(40-1000m)dermis(1-4mm)subcutaneousfatSurface: 0m 20m OH/ waterCH2/protein273行业知识活细胞内药物与细胞的相互作用Wavenumber/cm-1Ramanintensity/a.u.freeintracell.*Intensity of the band (*): 1296-1306 cm -110000274行业知识表面增强拉曼(SERS)简介什么是表面增强? SERS 效应是在激发区域内,由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致的拉曼散射信号极大的增强.怎
121、么得到表面增强? -远小于激发波长的金属颗粒(Au, Ag)会使电磁场增强 -增强的电磁场可以使在金属颗粒表面的分子拉曼信号极大的增强 -激光激发了金属表面的等离子体I IRamanRaman P P P (P (电子偶极子电子偶极子) = ) = ( (分子极化率分子极化率) ) . . ( (内电场内电场) ) 275行业知识 图图257为聚丙烯腈为聚丙烯腈 (PAN涂在光滑银片表涂在光滑银片表面的红外反射吸收光谱和普通拉曼光谱，面的红外反射吸收光谱和普通拉曼光谱，以及涂在硝酸刻蚀后的粗槌的银表面的以及涂在硝酸刻蚀后的粗槌的银表面的SERS谱。由图可见，红外反射吸收光谱谱。由图可见，红外反
122、射吸收光谱与与PNA的普通透射谱的普通透射谱(见图见图258)没有明显没有明显的区别，但普通拉曼谱并未给出明显的的区别，但普通拉曼谱并未给出明显的拉曼线，这是由于样品太薄的缘故。拉曼线，这是由于样品太薄的缘故。SRRS具有强烈的增强效应，图具有强烈的增强效应，图2 57 (c)呈呈现了清晰的拉曼谱带，但与现了清晰的拉曼谱带，但与PAN的拉曼光的拉曼光谱完全不同，拉曼线谱完全不同，拉曼线l600cm1, l080cm1, 1000cm1是典型的芳环的振动。因此可以是典型的芳环的振动。因此可以推测，推测，PAN在银表面已经被催化环化了。在银表面已经被催化环化了。而红外光谱显示的聚合膜体仍然是而红外
123、光谱显示的聚合膜体仍然是PAN, 因而可以推测，只有与银直接相连的界因而可以推测，只有与银直接相连的界面相是环化了的产物。面相是环化了的产物。7、拉曼谱在材料表面化学研究中的应用、拉曼谱在材料表面化学研究中的应用276行业知识由图可见，红外反射吸收光谱与由图可见，红外反射吸收光谱与PNA的普通透射谱的普通透射谱(见图见图2-58)没有明显的区别，没有明显的区别，277行业知识 图图259（a）和（）和（b)分别为粗分别为粗糙银表面的漫反射红外及糙银表面的漫反射红外及SERS谱，谱，图图259 ( b)为光滑银表面的普通为光滑银表面的普通拉曼谱，图拉曼谱，图259 (a)和图和图259 (b)基
124、本上是基本上是PAN的本体光谱，而图的本体光谱，而图257(c)则完全是石墨光谱，表示则完全是石墨光谱，表示PAN在粗糙银表面的界面区域中在粗糙银表面的界面区域中已完全转化为石墨已完全转化为石墨 ，而本体区，而本体区域依然是域依然是PAN。 这一结果是非常奇特的，因这一结果是非常奇特的，因为工业上用为工业上用PAN纤维制造碳纤维纤维制造碳纤维至少要在至少要在1000加热加热24h, 而而SERS观察到粗糙的银观察到粗糙的银表面只需在表面只需在80加热加热6h即可实行即可实行PAN向石墨的向石墨的转化。转化。278行业知识图图2-60为为PAN向石墨向石墨低温转化低温转化的示意图。当的示意图。当
125、PAN从稀溶液中沉从稀溶液中沉积到金属表面，积到金属表面，C N 侧基与侧基与金属配位。金属配位。 薛奇等人用薛奇等人用SERS跟踪了这一跟踪了这一过程，观察到在吸附初期过程，观察到在吸附初期CN拉拉曼位移由曼位移由2245cm-1向向2160cm-1移动，表示移动，表示CN是通过是通过键与与银表面配位的。图银表面配位的。图2-57中的中的SERS谱呈现了典型的芳杂环谱呈现了典型的芳杂环的拉曼线，表示的拉曼线，表示PAN在界面区在界面区域已经环化，由于银的催化效域已经环化，由于银的催化效应，通常需在应，通常需在200-300才能才能实现的实现的PAN环化，只需在室温环化，只需在室温下即能完成。
126、图下即能完成。图2-57中的中的SERS谱呈现了典型的石墨化谱呈现了典型的石墨化的拉曼线，这说明稍加热后，的拉曼线，这说明稍加热后，实现了石墨化的过程。实现了石墨化的过程。279行业知识B.用用SERS研究聚合物对金研究聚合物对金属表面的防蚀性能属表面的防蚀性能 氮杂环化合物在铜及其合金氮杂环化合物在铜及其合金的防腐蚀方面有若广泛的用途。的防腐蚀方面有若广泛的用途。这是因为在共吸附氧的作用下，这是因为在共吸附氧的作用下，咪唑类化合物在铜或银等表而形咪唑类化合物在铜或银等表而形成了致密的抗腐蚀膜，由于成了致密的抗腐蚀膜，由于SERS可以对靠近基底的单分子层进行可以对靠近基底的单分子层进行高灵敏度
127、的检测，因此可用来观高灵敏度的检测，因此可用来观测覆盖在聚合物膜下面的氧化物测覆盖在聚合物膜下面的氧化物的生成过程。因而的生成过程。因而SERS可作为一可作为一种原位判断表面膜耐蚀性能的手种原位判断表面膜耐蚀性能的手段，图段，图261为苯并三氮唑及聚苯为苯并三氮唑及聚苯并咪唑在铜表面加热下的原位并咪唑在铜表面加热下的原位SERS谱。虽然这两种化合物在常谱。虽然这两种化合物在常温下具有优良的防蚀性能，温下具有优良的防蚀性能，在高在高温下可以清楚地观察到在温下可以清楚地观察到在480630cm-1之间出现的氧化铜及氧之间出现的氧化铜及氧化亚铜拉曼谱线。化亚铜拉曼谱线。280行业知识 SERS谱中出
128、现的氧化物谱中出现的氧化物拉曼谱线，表示在覆盖膜拉曼谱线，表示在覆盖膜下金属的高温氧化过程。下金属的高温氧化过程。但是用但是用SERS研究发现，当研究发现，当用聚苯并三氮唑及聚苯并用聚苯并三氮唑及聚苯并咪唑混合溶液处理铜片后，咪唑混合溶液处理铜片后，金属表面呈现优良的耐高金属表面呈现优良的耐高温氧化性能，如图温氧化性能，如图262所所示。示。 图图262中的原位中的原位SERS光光谱表明，铜片经苯并三氮谱表明，铜片经苯并三氮唑和聚苯并咪唑混合溶液唑和聚苯并咪唑混合溶液处理后，比用单一化合物处理后，比用单一化合物处理，具有优良得多的耐处理，具有优良得多的耐高温腐蚀性。高温腐蚀性。281行业知识8
129、、有数十种以上的酶、蛋白质、肽抗体、毒素等用拉曼光谱进行了研究。有数十种以上的酶、蛋白质、肽抗体、毒素等用拉曼光谱进行了研究。图图263是人体碳酸酐酶是人体碳酸酐酶B的拉曼光谱。由图可以观察到构成人体碳酸酐的拉曼光谱。由图可以观察到构成人体碳酸酐酶酶B的各种氨基酸，及特征化学键基团的拉曼谱带。的各种氨基酸，及特征化学键基团的拉曼谱带。如果进一步能对谱带进行详细的解析则可在构象、氢键和氨基酸残基周如果进一步能对谱带进行详细的解析则可在构象、氢键和氨基酸残基周围环境等方面提供大量的结构信息。围环境等方面提供大量的结构信息。拉曼光谱在生物大分子研究中的应用拉曼光谱在生物大分子研究中的应用282行业知
130、识9、 拉曼光谱在无机体系研究中的应用拉曼光谱在无机体系研究中的应用 对于无机体系，拉曼光谱比红外光谱要优越很多，因为对于无机体系，拉曼光谱比红外光谱要优越很多，因为在振动过程中，水的极化度变化很小，因此其拉曼散射很弱，在振动过程中，水的极化度变化很小，因此其拉曼散射很弱，干扰很小。干扰很小。 此外，此外，络合物中金属络合物中金属 配位体键的振动频率一般都在配位体键的振动频率一般都在 100 700cm1范围内范围内，用红外光谱研究比较困难。然而这些键的，用红外光谱研究比较困难。然而这些键的振动常具有拉曼活性，且在上述范围的拉曼谱带易于观测，振动常具有拉曼活性，且在上述范围的拉曼谱带易于观测，
131、因此适合于对络合物的组成、结构和稳性等方面进行研究。因此适合于对络合物的组成、结构和稳性等方面进行研究。 Tudor测定了无机生物陶瓷材料羟基磷化粉末及其在金属测定了无机生物陶瓷材料羟基磷化粉末及其在金属表面涂层表面涂层FTRaman光谱以及植入人体后表面涂层的光谱变化。光谱以及植入人体后表面涂层的光谱变化。还研究了不同温度下羟基磷灰石的还研究了不同温度下羟基磷灰石的FTRaman光谱，以及它在光谱，以及它在热喷涂于金属表面过程中结构变化的情况。热喷涂于金属表面过程中结构变化的情况。283行业知识磷灰石的RAMAN谱284行业知识 FT-Raman光谱是陶瓷工中快速而有效的测量技术。光谱是陶瓷
132、工中快速而有效的测量技术。陶资工业中常用原料如高岭土、多水高岭土、地开石和珍陶资工业中常用原料如高岭土、多水高岭土、地开石和珍珠陶土的珠陶土的FTRaman光诸如图光诸如图264(a)所。由图可所。由图可, 它们都有它们都有各自的特征谱帮，而且比红外光谱各自的特征谱帮，而且比红外光谱 (图图264（b）更具有特）更具有特征性。征性。i IJ)更具特征性 285行业知识1、可方便地测定聚烯烃的内、外双键和顺、反结构。、可方便地测定聚烯烃的内、外双键和顺、反结构。如聚异戊二烯的拉曼光谱，如聚异戊二烯的拉曼光谱，1,4结构的谱带在结构的谱带在1662cm-1，3,4结构在结构在1641cm-1，1,
133、2结构的谱带在结构的谱带在1689cm-1。2、研究高聚物的结晶和取向、研究高聚物的结晶和取向10拉曼光谱的其他应用拉曼光谱的其他应用286行业知识4、用拉曼光谱研究生物大分子、用拉曼光谱研究生物大分子研究生物大分子的结构和行为，多处于水溶液体系，不少情况研究生物大分子的结构和行为，多处于水溶液体系，不少情况是带有颜色的，显然用红外光谱研究是有困难的。用拉曼光谱是带有颜色的，显然用红外光谱研究是有困难的。用拉曼光谱可以研究。可以研究。5、分析共聚物的含量。、分析共聚物的含量。如氯乙烯和偏二氯乙烯共聚物，氯乙烯组分含量与拉曼谱带如氯乙烯和偏二氯乙烯共聚物，氯乙烯组分含量与拉曼谱带2960cm-1
134、/2926cm1(内标）强度有线性关系。内标）强度有线性关系。3、区分同类型聚合物、区分同类型聚合物287行业知识练习1波长为10um的IR光的波数是多少？2CO的IR谱中有2170cm-1的吸收带，求C-O键的力常数。3Ar气、氧气、氮气的IR吸收带在何位置？288行业知识作业题作业题1、比较红外与拉曼光谱分析的特点。什么样的分子的、比较红外与拉曼光谱分析的特点。什么样的分子的振动具有红外或拉曼活性？振动具有红外或拉曼活性？2、红外谱图解析的有哪三要素？解析的基本步骤有哪、红外谱图解析的有哪三要素？解析的基本步骤有哪些？些？3、何为有机基团的、何为有机基团的IR特征吸收峰？影响红外吸收峰发特征吸收峰？影响红外吸收峰发生移动的影响有哪些？生移动的影响有哪些？4、解释名词：、解释名词：拉曼散射与瑞利散射拉曼散射与瑞利散射Stokes线与线与anti-Stokes线线拉曼位移拉曼位移289行业知识谢谢!谢谢!谢谢!290行业知识
