红外光谱教程2013 (五).doc

红外光谱教程 2011-12 6 Nicolet is 5 红外光谱仪的使用6.1 OMNIC 8.2 软件简介美国热电尼高力仪器公司（Thermo Nicolet Corporation）生产的Nicolet is5 红外光谱仪配用OMNIC 8.2智能软件，能够进行实验设置、光谱质量检查、智能光谱解析、附件状态自动检测、多方法谱库检索/建库、光谱的处理、连续实时系统诊断，提供各种报告形式和其他红外仪器文件转换等各类应用功能。6.2 实验操作步骤1 实验之前应按下图检查机器。 2 按光学台、打印机及电脑顺序开启仪器。光学台开启后3min即可稳定。3 开始/所有程序/Thermo scientific OMNIC，弹出如下对话框。或者点击桌面上的快捷方式，选择所需操作软件。打开“OMINC”软件4 打开ominc软件或按打开软件后，仪器将自动检测附件的配置，当联机成功后，进入初始界面（不同的软件版本可能有所不同）。 光谱初始界面5 仪器检查方法1：程序界面的右上角将出现光学台状态指示器，查看其是否正常。几种状态含义如下：1）说明光谱仪的各种诊断参数都通过。2）说明以下两种状态中有一种存在：冷却的检测器变热或者打印口正在被用来打印信息而不能采集数据。3）说明光谱仪出现了问题，或者计算机与光学台没有连接好。需进行如下表所列的方法进行处理。方法2：点击“实验设置”图标，在跳出窗口中，查看光学台中的干涉图能量值是否在5.0以上。常见的故障、产生原因和处理方法常见故障产生原因处理方法干涉仪不扫描， 不出现干涉图红外与计算机没有连接好检查计算机和仪器的连接线是否连接好。重启 计算机和仪器。仪器电源输出电压不正常检查仪器的各种输出电压是否正常分束器损坏请仪器维修工程师检查，更换分束器控制电路元件损坏请仪器维修工程师检查温度太低或太高控制温度软件出现问题重新安装红外软件干涉图能量太低分束器出现裂缝请仪器维修工程师检查，更换分束器光路没有准直好自动准直检测器损坏请仪器维修工程师检查，更换检测器红外光源能量太低更换红外光源各种红外反射镜太脏请仪器公司维修工程师清洗红外附件的位置未调整好调整红外附件位置空气背景单光束光谱有杂峰光学台中有杂质气体吹扫光学台使用红外附件时，红外附件被污染清洗红外附件反射镜、分束器、检测器上有污染物请仪器维修工程师检查6 实验设置操作（1）进入采集，选择实验设置对话框，或点击工具栏中的 “实验设置”图标，跳出一任务窗口，进行实验条件设置。（2）参数设置如下：扫描次数通常选择32。分辨率指的是数据间隔，通常固体、液体样品选4，气体样品选择2。校正选项中可选择交互K-K校正，消除刀切峰。采集预览相当于预扫。文件处理中的基础名字可以添加字母，以防保存的数据覆盖之前保存的数据。可以选择不同的背景处理方式：采样前或者后采集背景；采集一个背景后，在之后的一段时间内均采用同一个背景；选择之前保存过的一个背景。光学台选项中，范围在6-7为正常。诊断中可以进行准直校正（通常一个月进行一次，相当于能量校正），和干燥剂试验。7 图谱的采集把制备好的样品放入样品室，点击工具栏采集样品的图标，弹出“采集样品”对话框，输入图谱的标题，点击确定，开始扫描，进行样品的采集。 8 背景的采集和图谱名称的输入。扫描结束后，弹出对话框提示准备背景采集，采集后，点击“是”，自动扣除背景。注意：用ATR测定时，无论先测背景还是后测背景，只要点击，按照提示进行测定。测定结束后，需清理试验台，用无水乙醇清洗探头和检测窗口，晾干后测定下一个样品。测得样品的谱图如下所示：9 对进行谱图的标峰。标峰：点击“”，跳出标峰任务窗口，对谱图进行标峰，标峰结束后点击“替代”，此时的光谱中显示峰值。如果有峰值未显示，点击满刻度显示图标“”， 进行满刻度显示，使所有的信号和峰值都显示在光谱区域内。并可对采集的光谱进行处理，以下按钮分别为：选择谱图、区间处理、读坐标（按住shift直接读峰值）、读峰高（按住shift自动标峰，调整校正基线）、读峰面积、标信息（可拖拽）、缩放或者移动。10 显示采样信息点击菜单栏中的“显示”， 点击“设置显示”， 跳出设置显示对话框，可根据需要对要显示的项目进行设定。设定后的图谱界面如下：11 谱图坐标的转换。可以在吸光度的界面把它转化为透过率。12 谱图的保存。保存与正常的文档操作相同。一般在采集结束后，保存数据，存成SPA格式（omnic软件识别格式）和CSV格式（Excel可以打开）。13 谱图的分析1）运用基础分析，可以分析官能团。（2）运用图谱库进行检索。14 测得谱图与标准图比较当谱图过多，不好比较可以对其进行选中后，再进行分层显示，以方便比较。15 数据的保存：点击“文件”下拉菜单中的“另存为”，把原始数据(*.SPA格式）保存在指定的位置(D：all user10月份),还可以保存的格式有*.CSV、*.TIF格式。16 ATR测定样品（1）垂直安放ATR试验台，旋上探头，保持探头尖端距离平台一定高度。此时电脑显示智能附件，自检后，点击确定。ATR试验台（a：弹性探头； b：弧形探头，c：平面探头） 样品架 （2）将样品（固体或者液体pH=59，非腐蚀性、非氧化型、不含Cl的有机溶剂）放在平台上检测窗上，将探头对准检测窗，顺时针旋下，紧贴样品，直到听见一声响声。（3）清洗样品台，更换样品或结束实验时，用酒精棉擦洗检测台，等待其自然风干。（4）用ATR测定时，无论先测背景还是后测背景，只要点击，按照提示进行测定。测定结束后，需清理试验台，用无水乙醇清洗探头和检测窗口，晾干后测定下一个样品。6.3 影响实验结果的因素。6.4 光谱分析和使用仪器的注意事项。（1）停水停电的处置在测试过程中发生停水停电时，按操作规程顺序关掉仪器，保留样品。待水电正常后，重新测试。仪器发生故障时，立即停止测试，找维修人员进行检查。故障排除后，恢复测试。（2）进行红外光谱分析时，必须依照分析目的、样品的状态、分析方法、测定装置的性能，选择合适的样品制备方法；（3）为了保证谱图的质量，应把样品的浓度调节到吸收强度在0.7-1.2之间；（4）实验中不要使用挥发性、腐蚀性比较强的液体，以免损坏仪器；（5）实验结束后打扫清理干净实验台和磨具。（6）在主机背面purgein口，可安装N2吹扫，必须用高纯N2。（7）如果需要搬动仪器，需要用光学台内的海绵固定镜子，防止搬动过程中损坏仪器。（8）注意仪器防潮，光学台上面干燥剂位置的指示变白（正常时应为蓝色）则需更换干燥剂。（9）样品仓、检测器仓内放置一杯变色硅胶，吸收仪器内的水蒸气。（10）红外压片时，所有模具应该用酒精棉洗干净。（11）取用KBr时，不能将KBr污染，避免影响其他人做实验。（12）红外压片时，样品量不能加得太多，样品量和KBr的比例大约在1：100（13）用压片机压片时，应该严格按操作规定操作：进口压片模具的不锈钢小垫片应该套在中心轴上，压片过程中移动模具时应小心以免小垫片移位。压片机使用时压力不能过大，以免损坏模具。压出来的片应该较为透明。（14）采集背景信息时应将将品从样品室中拿出。（15）用ATR附件时，尽量缩短使用时间。（16）实验室应该保持干燥，大门不能长期敞开。（17）隔层内干燥剂应及时更换，通过观察标准卡查看是否需要更换。（18）如操作过程中出现失误弄脏检测窗口，不可用含水物清洗，应用吸耳球吹去污染物。（19）谱图中低波数范围出现水波纹状干涉条纹的处理方法：a) 将样品片稍稍倾斜，不与光路垂直，再扫描图谱。b) 降低分辨率，如分辨率从4改成6。c) 压个稍厚的样品片。d) 将样品片的一侧打毛，减少干涉。（20）扫谱时，系统自动增益，操作不再进行，如何处理：a) 检查一下空光路时，实验设置中光学台选项，其中最大值的范围是否在6-7范围内。b) 插入样品后，如果光学台选项中最大值低，说明样品厚，重新压片。c) 扫描过程中，仪器受到振动，也会停止扫描6.5数据分析（1）定性分析基团定性根据被测化合物的红外特性吸收谱带的出现来确定该基团的存在。化合物定性：从待测化合物的红外光谱特征吸收频率（波数），初步判断属何类化合物，然后查找该类化合物的标准红外谱图，待测化合物的红外光谱与标准化合物的红外光谱一致，即两者光谱吸收峰位置和相对强度基本一致时，则可判定待测化合物是该化合物或近似的同系物。同时测定在相同制样条件下的已知组成的纯化合物，待测化合物的红外光谱与该纯化合物的红外光谱相对照，两者光谱完全一致，则待测化合物是该已知化合物。未知化合物的结构鉴定未知化合物必须是单一的纯化合物。测定其红外光谱后，进行定性分析，然后与质谱，核磁共振及紫外吸收光谱等共同分析确定该化合物的结构。（2）定量分析一般情况下很少采用红外光谱作定量分析，因分析组份有限，误差大，灵敏度较低，但仍可采用红外定量分析的方法或仪器附带的软件包进行。（3）写出结果报告。傅里叶变换红外光谱法操作的常见问题及注意事项1. 压片法KBr的处理和保存压片使用的KBr不一定要光谱纯的，国外也常常使用分析纯的。但是必须注意以下几点：选择正规的产品,有水份是没有关系的,关键是没有无杂质，尤其是有机物峰。还有SO42-，NO3-等。可以先做个红外看看纯度。如果符合要求的话.可以处理一大批KBr。首先用干净的玛瑙研钵仔细研磨细,然后在120烘干24h，或马弗炉中400烧30分钟,置于专用的干燥器中冷却。再做个KBr红外,看看吸收.如果没有特殊吸收，就放干燥器中，可以统一保存。 另外使用个小称量瓶和专用药勺，取出一小部分KBr供平常使用，与统一保存的KBr要分开。保存的KBr要尽量减少开启次数。做红外的KBr一定要专用，不要和其它实验合成的混用。药品遵循只许出，不许进的原则。处理过的KBr也是这样，以免污染。使用光谱纯的也可,但也要进行上述处理。打破的，做液体的溴化钾单晶片纯度很高，不要扔掉破碎的溴化钾片，可以用来压片。2.液膜KBr晶片的处理溴化钾单晶片盐片用时间久了，不太透明或不平整，有几个办法可以彻底处理:可以用附带的抛光附件抛光。可以先用最细的金相(颜色最淡的那种,物理系常常有)砂纸抛光,然后再用平绒布面上蹭。国外有用一份蒸馏水+5份异丙醇混和,先滴加在绒布面抛光,然后迅速转移在干燥的绒布面上蹭.效果也很好。处理时一定要带好手套，避免手上湿气的侵蚀。3.操作注意事项a.理论上，研磨的粒度要小于其红外光的波长，这样才能避免产生色散谱。注意研磨过程尽量不要吸收水分，不要对着样品呼气。b.做红外放样品时候，注意轻开轻关样品室，同时不要面对样品室呼气，可以使背景的吸收扣的很好。c.擦洗盐片要由里向外，有机溶剂，比如丙酮不要沾的很多。d.液体样品要控制好厚度。e.手洗干净和干燥是很重要的。4.一些特殊样品的处理方法a.有些在溶液中生成的样品，如配合物一类等，不易提取出来。可以把溶液滴加在的KBr中干燥，研磨。如果样品不怕加温，可以加温干燥后测试。如果样品不能加温，可以待溶剂挥发后，再放入干燥器中自然干燥后再测红外。b.有些含水的样品，如果没有氟化钙的盐片，可以用KBr粉末压片，把样品滴加在上面，测完后抛弃。c.平时用坏了的KBr片，比如摔裂的半个片都行，专门用来测含水样品。如果光面不好了，可以用异丙醇5份加水1份，滴加在绒布上抛光后使用。 d.根据样品的特点来处理样品。举个例子，轮胎橡胶制品无法研磨，一般压片法很难制样。1.普通制样方法得到的谱图透过率差，看不到特征吸收。2.使用全反射方法测全反射红外谱，不仅需要附件，而且由于橡胶制品是黑色的，得到的谱图效果也差，即使放大以后的谱图，吸收峰透过率仍然在98%-100%。而且样品的平坦度不够，不成形，不平整就无法做。3.采用普通的压片方法，利用溶剂溶解加研磨混合制样的方法，对比了不同几种溶剂，达到了较为满意的效果。红外光谱仪使用、保养有关注意事项1、测定时实验室的温度应在1530，相对湿度应在65%以下，所用电源应配备有稳压装置和接地线。因要严格控制室内的相对湿度，因此红外实验室的面积不要太大，能放得下必须的仪器设备即可，但室内一定要有除湿装置。2、为防止仪器受潮而影响使用寿命，红外实验室应经常保持干燥，即使仪器不用，也应每周开机至少两次，每次半天，同时开除湿机除湿。特别是霉雨季节，最好是能每天开除湿机。3、如所用的是单光朿型傅里叶红外分光光度计(目前应用最多)，实验室里的CO2含量不能太高，因此实验室里的人数应尽量少，无关人员最好不要进入，还要注意适当通风换气。4、红外光谱测定最常用的试样制备方法是溴化钾(KBr)压片法(药典收载品种90%以上用此法)，因此为减少对测定的影响，所用KBr最好应为光学试剂级，至少也要分析纯级（重庆试剂二厂）。使用前应适当研细(200目以下)，并在120以上烘4小时以上后置干燥器中备用。如发现结块，则应重新干燥。制备好的空KBr片应透明，与空气相比，透光率应在75%以上。5、如供试品为盐酸盐，因考虑到在压片过程中可能出现的离子交换现象，标准规定用氯化钾(也同溴化钾一样预处理后使用)代替溴化钾进行压片，但也可比较氯化钾压片和溴化钾压片后测得的光谱，如二者没有区别，则可使用溴化钾进行压片。6、压片法时取用的供试品量一般为12mg，因不可能用天平称量后加入，并且每种样品的对红外光的吸收程度不一致，故常凭经验取用。一般要求所没得的光谱图中绝大多数吸收峰处于10%80%透光率范围在内。最强吸收峰的透光率如太大(如大于30%)，则说明取样量太少；相反，如最强吸收峰为接近透光率为0%，且为平头峰，则说明取样量太多，此时均应调整取样量后重新测定。7、压片时KBr的取用量一般为200mg左右(也是凭经验)，应根据制片后的片子厚度来控制KBr的量，一般片子厚度应在0.5mm以下，厚度大于0.5mm时，常可在光谱上观察到干涉条纹，对供试品光谱产生干扰。8、压片时，应先取供试品研细后再加入KBr再次研细研匀，这样比较容易混匀。研磨所用的应为玛瑙研钵，因玻璃研钵内表面比较粗糙，易粘附样品。研磨时应按同一方向(顺时针或逆时针)均匀用力，如不按同一方向研磨，有可能在研磨过程中使供试品产生转晶，从而影响测定结果。研磨力度不用太大，研磨到试样中不再有肉眼可见的小粒子即可。试样研好后，应通过一小的漏斗倒入到压片模具中(因模具口较小，直接倒入较难)，并尽量把试样铺均匀，否则压片后试样少的地方的透明度要比试样多的地方的低，并因此对测定产生影响。另外，如压好的片子上出现不透明的小白点，则说明研好的试样中有未研细的小粒子，应重新压片。9、测定用样品应干燥，否则应在研细后置红外灯下烘几分钟使干燥。试样研好并具在模具中装好后，应与真空泵相连后抽真空至少2分钟，以使试样中的水分进一步被抽走，然后再加压到0.81GPa(810T/cm2)后维持25min。不抽真空将影响片子的透明度。10、压片用模具用后应立即把各部分擦干净，必要时用水清洗干净并擦干，置干燥器中保存，以兔锈蚀。 红外识谱歌19红外可分远中近，中红特征指纹区，1300来分界，注意横轴划分异。看图要知红外仪，弄清物态液固气。样品来源制样法，物化性能多联系。识图先学饱和烃，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。1470碳氢弯，1380甲基显。二个甲基同一碳，1380分二半。面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。化合物，又键偏，1650会出现。烯氢面外易变形，1000以下有强峰。910端基氢，再有一氢990。顺式二氢690，反式移至970；单氢出峰820，干扰顺式难确定。炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。芳烃呼吸很特征，16001430。16502000，取代方式区分明。900650，面外弯曲定芳氢。五氢吸收有两峰，700和750；四氢只有750，二氢相邻830；间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。CO伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。1050伯醇显，1100乃是仲，1150叔醇在，1230才是酚。1110醚链伸，注意排除酯酸醇。若与键紧相连，二个吸收要看准，1050