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仪器型号:美国赛默飞ThermoScientific Nicolet IS50;布鲁克Tensor27、Thermo Scientific Nicolet 6700
测试周期:2-5个工作日
红外光谱(FTIR)
红外光谱是通过产生固体、液体或气体的红外吸收光谱来检测分子中的化学键的一种光谱技术,主要基于化学键对红外光的吸收频率不同来获取化学键的信息,其原理是当连续波长的红外光源照射样品时,样品中的分子会吸收或部分某些波长光,没有被吸收的光会到达检测器(称为透射方法), 将检测器获取透过样品的光模拟信号进行模数转换和傅立叶变换,得到具有样品信息和背景信息的吸收光谱,可分析样品分子结构特征,达到定性分析的目的。
傅里叶变换红外光谱仪是对物质在中红外波段响应测试的主要设备,可以对材料的化学键进行定性以及半定量分析。主要用于测量物质对红外光的吸收,广泛用于表征材料的分子结构和化学键等信息。配备ATR和积分球附件,除透射外还支持内反射和漫反射测量方式。
显微红外
傅立叶变换红外光谱加一个显微镜就可进行显微红外光谱分析,其特点为:
灵敏度高,检测限可低至10纳克,几纳克的样品就能获得很好的红外光谱图;、
能进行微区分析,其显微镜测量孔径可到8微米或更小,在显微镜观察下,可方便地根据需要选择样品不同部分进行分析。对非匀相样品可在显微镜下直接测量样品各个相的红外光谱图。对于固体不均匀混合物,可直接测定各个固体微米区域组分的红外光谱图;
样品制备简单,对不透光样品可直接测定反射光谱;
显微镜光路调节简单,显微观察与红外光谱分析是同一光路,容易实现显微镜对样品待分析部位定位;
分析过程中可保持样品原有形态和晶型,样品不被破坏。
漫反射红外
普通红外检测吸收和透过,漫反射检测漫反射的信号值。
漫反射:当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时,表面会把光线向着四面八方反射,所以入射线虽然互相平行,由于各点的法线方向不一致,造成反射光线向不同的方向无规则地反射,这种反射称之为“漫反射”或“漫射”。这种反射的光称为漫射光。
吡啶红外
在催化剂研究和评价中,适用原位吡啶红外测定法来表征固体催化剂的酸性中心的性质和酸度成为行业内评价和交流的基本手段,成为了非常重要的评判指标。
由于各类催化剂的使用场合不同,所以测定不同条件下的酸度和酸性中心的性质也成为业内公认的标准。
结果包含谱图信息和计算的B酸以及L酸含量(半定量,还要辅助TPD数据来定量,NH3-TPD 可以表征强、弱酸及强、弱酸含量 能准确定量)。
一个典型的步骤:
取100mg左右的粉末样品压成薄片,固定在红外池中,先经真空净化(350摄氏度,1X 10-3Pa) 2小时后,冷却至室温,扫描谱图作本底。在室温下吸附吡啶后,程序升温到测定温度(定点温度分别为200°C, 350C)进行真空脱附(1X 10-3Pa)半小时,然后分别冷却至室温,记录1700~ 1400cm-1波数区域的红外光谱。200°C脱附后所测样品的L酸量和B酸量为不同强度酸的总和,350°C 脱附后样品的L酸量和B酸量为中强度酸量和强酸量之和。以1540cm-1峰表征B酸,以1450cm-1峰表征L酸。
原位红外
原位红外种类繁多,当选择某种气体氛围进行测试时,可以探究与该气体反应之后材料官能团的变化,当选择改变温度测试时,可以探究材料随着温度的升高内部官能团产生了哪些变化,以确定材料对温度变化的耐受性或者为后续试验提供指导。
1. 样品要求
1) 粉末材料不少于5mg;吡啶红外粉末材料100mg以上;
2) 片/块状材料最小不小于5×5mm大小,最大不超过2×2cm;
3) 液体材料要求无毒无挥发性,无腐蚀性,2ml以上,浓度尽可能高。
4)原位测试样品用量以及要求具体咨询。
2. 注意事项
1) 红外测试,如果需要定量分析,制样和测试条件需要提前确定;
2) 粉末样品常使用KBr压片测试,需要提供粉末样品;
3) 薄膜/块体(不能被研磨成粉末的样品)需要选择ATR测试(硬的样品很难出峰,需提前咨询确认能否测试);
4) 液体样品可以选择ATR测试;
5) 样品尽量不含水(含水的样品,水峰对样品谱图的干扰很大);
6) 一般溴化钾压片测试,测前会经过红外烤灯烘干,但对于含水较多的样品,可能无法完全烘干,如果材料容易吸水或者含水较多,请务必在送样单注明多烘干一段时间;
7) 数据一般结果为透过率,如果需要吸收可自行使用omnic软件转化,或者按照公式吸光度A=Lg(1/T)进行转化;
8) 显微红外测试目标请在备注里边详细说明;片状材料标记好测试位置,并保证待测位置是暴露的,粉末材料需要说清楚要测试的相的直观特征,以便工程师上机操作的时候选择区域;每一处区域算是一个样品;如果需求比较复杂,请联系工作人员判断是否可以测试。
红外光谱:
吡啶红外:
红外测试一般主要分为溴化钾压片法、ATR及液体样品池方法。 溴化钾压片方法适合粉末样品,此方法中涉及溴化钾带入的杂峰影响,所以我们一般选择扣除溴化钾背景和空气背景方法(具体方法客户可以指定),扣除溴化钾背景可以尽量避免溴化钾引入的杂峰(主要因为溴化钾极易吸水,羟基峰影响非常明显)。 ATR方法适合各种固体,块状薄膜,液体等无法研磨成粉末样品,该方法优势是无其它杂质峰干扰,但是缺点为有些样品峰会比较弱。 液体样品池法,一般适合于一些液体样品测试,如果采用的是溴化钾窗片,样品里不能含水,不能跟溴化钾反应。
用Omnic软件打开光谱数据 (1)将谱图转换为吸收谱:首先选择要转换的谱图,然后在“数据处理”菜单中选择“吸光度”命令。 (2)将谱图转换为透射谱:首先选择要转换的谱图,然后在“数据处理”菜单中选择“%透过率”。
样品吸收空气中的水;KBr没有烘干。
样品纯度应尽量高,否则目标峰周围有较多杂峰或强吸收峰,可能分辨不出。
计算B酸和L酸的酸量方法:C=K(L或B) * I(L或B)* R * R / W/4*1000,(单位umol/g)其中,K(L或B)为L酸或B酸的吸收系数,分别为1.42和1.88;I(L或B)为L酸或B酸的峰面积,R为压片直径,W为压片重量(单位mg),R(压片直径)为1.3cm。 B酸和L酸都有标准峰位的,B酸是1540,L酸是1450;计算峰面积的范围跟基线平齐。
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