普通拉曼光譜技術(shù)

普通拉曼光譜技術(shù)第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2023/6/19普通拉曼光譜與紅外光譜的比較普通拉曼光譜應(yīng)用2第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日3拉曼光譜簡介拉曼光譜是研究分子振動(dòng)的一種光譜方法,它的原理和機(jī)制都與紅外光譜不同,但它提供的結(jié)構(gòu)信息卻是類似的,都是關(guān)于分子內(nèi)部各種簡正振動(dòng)頻率及有關(guān)振動(dòng)能級(jí)的情況,從而可以用來鑒定分子中存在的官能團(tuán)。拉曼光譜是通過測定散射光相對(duì)入射光頻率的變化來獲取分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。3第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日CCl4的拉曼光譜

Stockslinesanti-StockeslinesRayleighscatteringΔν/cm-14第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日紅外與拉曼譜圖對(duì)比紅外光譜：基團(tuán)；拉曼光譜：分子骨架測定；5第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日紅外及拉曼光譜法的比較在分子結(jié)構(gòu)分析中,拉曼光譜與紅外光譜是相互補(bǔ)充的。6第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較7第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日1234拉曼活性紅外活性紅外活性拉曼光譜—源于極化率變化紅外光譜—源于偶極矩變化拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較8第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日拉曼散射光譜明顯的特征斯托克斯反斯托克斯9第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日10拉曼散射光譜明顯的特征1）拉曼散射譜線的波數(shù)雖然隨入射光的波數(shù)而不同，但對(duì)同一樣品，同一拉曼譜線的位移與入射光的波長無關(guān)，只和樣品的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)；2）在以波數(shù)為變量的拉曼光譜圖上，斯托克斯線和反斯托克斯線對(duì)稱地分布在瑞利散射線兩側(cè)，這是由于在上述兩種情況下分別相應(yīng)于得到或失去了一個(gè)振動(dòng)量子的能量。3）一般情況下，斯托克斯線比反斯托克斯線的強(qiáng)度大。這是由于Boltzmann分布，處于振動(dòng)基態(tài)上的粒子數(shù)遠(yuǎn)大于處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)上的粒子數(shù)。

10第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日11拉曼光譜技術(shù)的優(yōu)越性提供快速、簡單、可重復(fù)、且更重要的是無損傷的定性定量分析，它無需樣品準(zhǔn)備，樣品可直接通過光纖探頭或者通過玻璃、石英、和光纖測量。此外1、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(xué)化合物的理想工具。2、拉曼一次可以同時(shí)覆蓋40-4000波數(shù)的區(qū)間，可對(duì)有機(jī)物及無機(jī)物進(jìn)行分析。相反，若讓紅外光譜覆蓋相同的區(qū)間則必須改變光柵、光束分離器、濾波器和檢測器11第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日123、拉曼光譜譜峰清晰尖銳，更適合定量研究、數(shù)據(jù)庫搜索、以及運(yùn)用差異分析進(jìn)行定性研究。在化學(xué)結(jié)構(gòu)分析中，獨(dú)立的拉曼區(qū)間的強(qiáng)度可以和功能基團(tuán)的數(shù)量相關(guān)。4、因?yàn)榧す馐闹睆皆谒木劢共课煌ǔＶ挥?.2-2毫米，常規(guī)拉曼光譜只需要少量的樣品就可以得到。這是拉曼光譜相對(duì)常規(guī)紅外光譜一個(gè)很大的優(yōu)勢。而且，拉曼顯微鏡物鏡可將激光束進(jìn)一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面積的樣品。拉曼光譜技術(shù)的優(yōu)越性12第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日普通拉曼光譜應(yīng)用拉曼光譜分析技術(shù)是以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù),其信號(hào)來源與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。拉曼光譜的分析方向有：定性分析：不同的物質(zhì)具有不同的特征光譜，因此可以通過光譜進(jìn)行定性分析。結(jié)構(gòu)分析：對(duì)光譜譜帶的分析,又是進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。定量分析：根據(jù)物質(zhì)對(duì)光譜的吸光度的特點(diǎn),可以對(duì)物質(zhì)的量有很好的分析能力。13第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日14ApplicationsofRamanspectroscopy由拉曼光譜可以獲得有機(jī)化合物的各種結(jié)構(gòu)信息：1）同種分子的非極性鍵S-S，C=C，N=N，CC產(chǎn)生強(qiáng)拉曼譜帶，隨單鍵雙鍵三鍵譜帶強(qiáng)度增加。2）紅外光譜中，由CN，C=S，S-H伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的譜帶一般較弱或強(qiáng)度可變，而在拉曼光譜中則是強(qiáng)譜帶。3）環(huán)狀化合物的對(duì)稱振動(dòng)常常是最強(qiáng)的拉曼譜帶。14第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日154）在拉曼光譜中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-這類鍵的對(duì)稱伸縮振動(dòng)是強(qiáng)譜帶，這類鍵的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)是弱譜帶。紅外光譜與此相反。5）C-C伸縮振動(dòng)在拉曼光譜中是強(qiáng)譜帶。6）醇和烷烴的拉曼光譜是相似的：I.C-O鍵與C-C鍵的力常數(shù)或鍵的強(qiáng)度沒有很大差別。II.羥基和甲基的質(zhì)量僅相差2單位。III.與C-H和N-H譜帶比較，O-H拉曼譜帶較弱。ApplicationsofRamanspectroscopy15第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日16拉曼光譜的應(yīng)用一些有機(jī)物分子中極性基團(tuán)和骨架結(jié)構(gòu)的相對(duì)振動(dòng)有強(qiáng)的拉曼譜帶。高度非對(duì)稱的振動(dòng)及一些強(qiáng)極性基團(tuán)的非對(duì)稱振動(dòng)有強(qiáng)的紅外譜帶。一些有機(jī)化合物分子則介乎非極性基團(tuán)和強(qiáng)極性基團(tuán)之間，其特征頻率在兩個(gè)光譜中大多能反映，其中拉曼光譜譜帶較清晰，容易確定譜帶的歸屬。拉曼光譜法還能測定物質(zhì)的偏振度，可以確定分子的對(duì)稱性。16第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2023/6/1917在化學(xué)研究中的應(yīng)用17第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日定性分析因不同的物質(zhì)具有不同的特征光譜，故可以通過光譜進(jìn)行定性分析。拉曼定性測量提供有關(guān)樣品中振動(dòng)譜帶的準(zhǔn)確光譜信息。由于拉曼光譜適合于特定的化合物，拉曼定性測量可用于簡便鑒別試驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)解析。18第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日天然雞血石的拉曼光譜:19第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日仿造雞血石的拉曼光譜20第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日21各種碳材料的拉曼光譜直鏈CH2碳原子的折疊振動(dòng)頻率：Nc為碳原子數(shù)不同的碳材料其拉曼光譜不同，因此可用于進(jìn)行定性鑒定。21第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日22結(jié)構(gòu)分析22第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日23苯環(huán)中取代基的確定取代基的位置不同，苯環(huán)的拉曼位移也不相同，因而可根據(jù)拉曼位移值來確定取代基在苯環(huán)上的位置。例如：所有間位取代的苯環(huán)在拉曼位移值為1000cm-1處都有一強(qiáng)的拉曼線；對(duì)位取代基的半環(huán)拉曼位移為635cm-1；鄰位取代的苯環(huán)為1035±15cm-1。23第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日定量分析拉曼光譜技術(shù)作定量分析的基礎(chǔ)是測得的分析物拉曼峰強(qiáng)與分析物濃度間有線性比例關(guān)系。分析物拉曼峰面積（累積強(qiáng)度）與分析物濃度間的關(guān)系曲線稱為標(biāo)定曲線。通常對(duì)標(biāo)定物曲線應(yīng)用最小二乘法擬合以建立一方程式，據(jù)此從拉曼峰面積計(jì)算得到分析物濃度。24第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日25其他應(yīng)用用通常的拉曼光譜可以進(jìn)行半導(dǎo)體、陶瓷等無機(jī)材料的分析。如應(yīng)力分析、晶體結(jié)構(gòu)解析等。拉曼光譜還是分析合成高分子、生物大分子分析的重要手段。如分子取向、蛋白質(zhì)的巰基、卟啉環(huán)的分析。燃燒物和大氣污染物分析。25第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日26拉曼光譜實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

在拉曼光譜實(shí)驗(yàn)中，為了得到高質(zhì)量的譜圖，除了選用性能優(yōu)異的譜儀外，準(zhǔn)確地使用光譜儀，控制和提高儀器分辨率和信噪比是很重要的。（1）狹縫：出射入射和中間狹縫是拉曼光譜儀的重要部分。入射、出射狹縫的主要功能是控制儀器分辨率，中間狹縫主要是用來抑制雜散光。（2）孔徑角的匹配：注意把散射光正確地聚焦到入射狹縫上，否則不但降低了分辨率也影響了信號(hào)靈敏度。（3）激發(fā)功率：提高激發(fā)光強(qiáng)度或增加縫寬能夠提高信噪比，但在進(jìn)行低波數(shù)測量時(shí)這樣做常常會(huì)因增加了雜散光而適得其反。26第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日27拉曼光譜實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題（4）激發(fā)波長：由于長波長激光對(duì)儀器內(nèi)少量灰塵或試樣中缺陷的散射弱；另一方面由于狹縫寬度一樣時(shí)，不同波長的光由出射狹縫出射時(shí)所包含的譜帶寬度不一樣。所以一般用長波長的激光譜線作為激發(fā)光，對(duì)獲得高質(zhì)量的譜圖有利。（5）為防止樣品分解常采用的一種辦法是旋轉(zhuǎn)技術(shù)，利用特殊的裝置使激光光束的焦點(diǎn)和樣品的表面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而避免了樣品的局部過熱現(xiàn)象。樣品旋轉(zhuǎn)技術(shù)除能防止樣品分解外，還能提高分析的靈敏度。27第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日28拉曼光譜數(shù)據(jù)處理歸一化法是目前常用的一種拉曼光譜數(shù)據(jù)處理的方法，其方法間的差異在于歸一化中比值參照對(duì)象的不同等，所報(bào)道的歸一化方法是在檢測樣品中加入另一種物質(zhì)。利用這種物質(zhì)的拉曼譜峰作為內(nèi)標(biāo)峰，但是，引入另一種物質(zhì)譜峰作為內(nèi)標(biāo)峰的做法局限性較大，須保證引入的物質(zhì)對(duì)檢測物質(zhì)不會(huì)發(fā)生任何影響，且如檢測物質(zhì)是溶液的話。

在樣品的拉曼數(shù)據(jù)采集過程中，由于數(shù)據(jù)采集時(shí)的時(shí)空差異以及儀器差異所引起的樣品數(shù)據(jù)組間的波動(dòng)性會(huì)極大地影響樣品拉曼光譜定量分析的準(zhǔn)確性和精確。28第二十八頁，共