FTIR红外吸收光谱的基本原理是什么？

红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。

分子的转动能级差比较小，所吸收的光频率低，波长很长，所以分子的纯转动能谱出现在远红外区（25~300 μm）。振动能级差比转动能级差要大很多，分子振动能级跃迁所吸收的光频率要高一些，分子的纯振动能谱一般出现在中红外区（2.5~25 μm）。（注：分子的电子能级跃迁所吸收的光在可见以及紫外区，属于紫外可见吸收光谱的范畴）

一、FTIR红外吸收光谱仪的介绍

红外光谱是定性分析手段还是定量分析手段？有何应用？ 红外吸收光谱主要用于定性分析分子中的官能团，也可以用于定量分析（较少使用，特别是多组分时定量分析存在困难）。红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。常见的，对于未知产物进行分析时，红外能够给出官能团信息，结合质谱，核磁，单晶衍射等其他手段有助于确认产物的结构（应用最广泛）；在催化反应中，红外，特别是原位红外有着重要的作用，可以用于确定反应的中间产物，反应过程中催化剂表面物种的吸附反应情况等；通过特定物质的吸附还可以知道材料的性质，比如吡啶吸附红外可以测试材料的酸种类和酸量等，CO吸附的红外可以根据其出峰的情况判断材料上CO的吸附状态，进而知道催化剂中金属原子是否是以单原子形式存在等。

二、FTIR红外吸收光谱仪的构造和原理

1.定义:

中红外光为波长2.5-25um(或4800-400/cm）的辐射光,它照射到样品后，可以被吸收、透射、反射、散射或激发荧光（即拉曼效应)。分子吸收中红外光后产生振动和转动的改变，形成红外吸收光谱图。

产生中红外光照射并记录红外吸收光谱图的仪器成为中红外光谱仪。

产生红外光谱的必要条件:

①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。

②.振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。

2.FT-IR光谱仪构造及原理

红外光源（Globr)→千涉仪→样品仓→检测器(HgCdTe）(复合光源)

干涉仪:是红外光谱仪的心脏部分，由定镜、动镜、分束器（KBr）构成

在干涉仪的出口，两束有光程差的光发生干涉，然后到样品。

定镜:反射光束。

动镜:用激光控制扫描器移动速率来调制光束，产生千涉光。

分束器:透射光束。

检测器:干涉信号被放大、过滤、数字化,经数学变换（傅里叶变换）成为光谱图。

三、红外样品常用制备方法

1.压片法

2.糊状法

3.涂膜法

4.液体池法

5.气体样品分析

1、压片法

将KBr(100-200mg)与固体样品（1-2mg在玛瑙研钵中研磨成um级的细粉，采用专用的压片设备，压制成直径13mm、厚度约1mm的透明薄片，即可进行分析。

压片法所用的稀释剂除了KBr外，还有NaC1、Csl和聚乙烯粉末。

2.糊状法

由研细的固体样品粉末（10mg）和少量氟化煤油(在4000-1300/cm区域无红外吸收）或液体石蜡（在1300-400/cm区域无红外吸收）研磨成糊状物、再涂在盐片或水不溶性窗片上进行分析。

糊状法可消除水峰(3400/cm、1630/cm）干扰:或在样品中加几滴重水也可消除水峰对样品信号的干扰。

当研究某些样品中含-OH基和-NH2基时，为排除KBr中水汽干扰，可选用聚四氟乙烯粉做压片载体或使用石蜡糊法。

3.涂膜法

将液体样品滴加或涂抹在盐片或窗片上制成液膜，即可进行分析。有些固体聚合物，经熔融涂膜、热压成膜、溶液铸膜的方法，也可得到适于分析的薄膜。

常用盐片:KBr、NaC1

常用水不溶性窗片:CaF2、BaF2、KRS-5(溴碘化锭)

4.液体池法

液体样品诸如不同规格和材料的液体池进行分析。池的厚度在0.01-1mm之间，池材料由KBr、NaCl等构成。样品为水溶液时，可选用对水不溶解的KRS-5、AgCl窗片。由于液体池的拆装不甚方便，只有在使用红外光谱做定量分析方法时才使用。

5.气体样品分析

FT-IR技术可用于气体样品的直接分析。各类气体池（常规气体池、小体积气体池、长光程气体池、加压气体池高温气体池和低温气体池等）和真空系统是气体分析必须的附属装置和附件。

四、红外光谱的应用

利用固相光谱差异，鉴定化合物(同质异晶体、同系物、光学异构体、几何异构体)

利用固、液相光谱差异，区分构象异构体。

根据特征吸收峰确定化合物中所含官能团。

鉴定样品纯度。样品中若含5%以上杂质，光谱吸收峰尖锐度降低、吸收峰数目增加。

通过观察某特征峰强度变化，可追踪化学反应进程。

定量分析:借助内标峰或选取二个吸收峰，以峰强度比值对样品浓度做标准曲线。