固体表面内反射光谱的测定

1、实验目的

(1)掌握内反射附件的测定方法。

(2)了解此内反射附件的工作原理。

2、实验原理

内反射附件也叫衰减全反射附件(ATR附件)，其工作原理是将来自红外光源的光聚焦反射到KRS-5(或Ge，ZnSe等)晶体上，再入射到样品的表面，由于样品的折射率小于晶体的折射率，入射角比临界角大，光线完全被反射，产生全反射现象。事实上，光线并不是在样品表面被直接反射回来，而是入射进入样品一定的深度(一般约为几微米)后再返回表面，所以收集衰减全反射光就可以获得样品的衰减全反射光谱。

3、仪器与试剂

仪器：FTIR光谱仪、衰减全反射附件。

试剂：蔗糖溶液、蒸馏水。

4、实验内容与步骤

(1)把衰减全反射附件装在样品室架上，测定本底谱图。

(2)将蒸馏水加满衰减全反射附件的样品槽，测定水的ATR谱图。

(3)把附件的样品槽清洗干净后，用蔗糖溶液加满样品槽，测ATR谱。

5、注意事项

(1)加样时小心，不要在液体中夹带气泡。

(2)清洗样品槽时，注意不要划伤晶体，用浸透溶剂的脱脂棉轻轻擦洗。

6、数据处理

分别将所获得的水和蔗糖溶液的谱图进行ATR校正和差谱，并打印结果。

一、正丁醇一环己烷溶液中正丁醇含量的测定:

1  实验目的

掌握标准曲线法定量分析的技术，了解红外光谱法进行纯组分定量分析的全过程，学会不同浓度溶液的配制、样品含量的计算等技巧。

2、实验原理

红外定量分析的依据是比尔定律。但由于存在杂散光和散射光，糊状法制备的试样不适于作定量分析，即便是液池法和压片法，由于盐片的不平整、颗粒不均匀，也会造成吸光度同浓度之间的非线性关系而偏离比尔定律。所以在定量分析中，吸光度值要用工作曲线的方法来获得。另外还必须采用基线法求得试样的吸光度值，才能保证相对误差小于3％。

3、仪器与试剂

仪器：FTIR光谱仪、一对液体池、样品架、注射器。

试剂：正丁醇、环己烷、未知样品。

4、实验内容与步骤

(1)测定液体池的厚度，其中厚度较小的作为参比池，厚度较大的为样品池。

(2)工作曲线的测试：分别取标准溶液(其浓度为20％)1，2，3，4，5mL放到10mL容量瓶中，用溶剂稀释至刻度，测定每一个样品的红外谱图。用仪器自带的定量分析软件绘制工作曲线。

(3)测定未知样品的谱图。

5、注意事项

配制一系列不同浓度的样品，最高浓度和最低浓度的特征吸收峰的吸光度值应在O～1.5之间。测定每一个样品都要清洗液体池，应确保其干净。否则，标准曲线的相关系数会很差，一般应大于O.9995。

6、数据处理

软件自动读取相应的峰高值并计算未知样品的含量，最后输出结果报告。

二、高散射粉末样品漫反射光谱的测定

1、实验目的

(1)掌握漫反射附件的测定方法。

(2)了解此附件的工作原理。

2、实验原理

把粉末样品分散在无红外吸收的KBr介质中，此时物质的晶形取向是随意的。当红外光照射到样品上时，由于样品随意的晶形取向会从各个方向散射入射光，光散向空间各个方向的现象被称为漫反射，所产生的漫反射光是由于入射光与样品发生了作用，所以收集漫反射光就可以获得样品的漫反射光谱。

3、仪器与试剂

仪器：FTIR光谱仪、漫反射附件、玛瑙研钵。

 试剂：蔗糖、分析纯的KBr。

4、实验内容与步骤

(1)将KBr粉末装入样品杯内，测定本底谱图。

(2)取3mg蔗糖放在研钵中，加相当量的KBr混匀后，再增加KBr的量，不断混匀直到装满样品杯，测粗颗粒蔗糖的样品谱图。

(3)取3mg蔗糖放在研钵中研磨后，加相当量的KBr混匀后，再增加KBr的量，不断混匀直到装满样品杯，测细颗粒蔗糖的样品谱图。

(4)打印结果，比较两张谱图的差异。

5、注意事项

(1)要保证KBr粉末干燥。

(2)测量时间不要持续过长，以免KBr粉末吸水受潮。

6、数据处理

分别将所获得的粗、细颗粒蔗糖的谱图进行K-M校正，并打印结果。

三、曲线拟合

1、实验目的

掌握红外光谱分峰技术，了解其方法原理。

2、实验原理

光谱分峰技术是近代光谱方法中半定量分析的常用手段之一。分峰数值计算方法有最小二乘法、尝试法、去卷积法及子谱拟合法。方法的目的是将重叠的峰分为n个独立的子峰，理论上光谱的谱带形状应属于Lorentz分布，但由于光学元件的影响，使谱带在不同程度上含有一些Gauss分布。通过选择不ISl的Gauss与Lorentz的比例进行数值计算，解出这些子峰的参数，获得每一个子峰的含量。求出在混合物中各组分的百分含量。

3、仪器与试剂

仪器：FTIR光谱仪、计算机、曲线拟合软件。

试剂：粉末蛋白。

4、实验内容与步骤

(1)用压片法测量粉末蛋白的红外光谱图。

 (2)用曲线拟合软件对所获得的粉末蛋白谱图进行去卷积处理，在1700～1600cm-1范围内，测定峰个数、峰位置、半峰宽。

(3)再用导数法对所获得的粉末蛋白谱图求二阶导数。测定峰个数(波数范围为1700～1600cm-1)。

(4)比较去卷积和导数的结果，确定峰个数，一般导数所求的峰个数多于卷积法。因为求导会增加谱图的噪音，最好权衡两个方法，求折中。

5、注意事项

光谱分峰技术可以提高谱图的表观分辨率，获得重叠组分的百分含量，方法的依据是通过二阶导数和卷积谱来获得曲线拟合法的特征向量值(峰高、峰位置及半峰宽)，对红外光谱求微分(二阶导数)，噪声会增加，因此它要求谱图的质量很高，信噪比要好，以保证结果的可靠。在测定样品时，要尽量获得高质量的谱图。

6、数据处理

(1)根据峰个数进行曲线拟合。在拟合过程中，采用Lorentz和Gauss的混合型方法较适合，拟合到最小方差小于1×10^-5。

 (2)计算每个峰的百分含量。

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