材料研究方法-2016-6光谱学8质谱

ResearchMethodsof任课老师 陈爱平、李远、何颖、支东彦公共邮 码超细材 与应用教育实验十五楼509： 论材料科组成—结构—性能的关系及其规图1.1测试分析方图1.2测试分析方法的发更高的灵敏3.更高的准确

更好的选择4.更快的分析速5.更高的自动化程度6.更完善的多元分7.更可信的形态分析8.实现无损9.原位 内，实时分材料研究方广 技术路 实验技 X射线衍射方 电子显微 红外光谱分 核 分析材料研究方图1.3本课程的主要内光谱分析（红外与拉曼光谱、紫外-可见光核 质谱（有机与无机质谱教学目看懂或分析一般 和方要求掌握各仪器分析方法及原理，基本掌握仪器构方法把握各环节:听讲--作业-实验-查阅相关资考核方式考试（70%）+平时（30%40%，作业30%，小电磁波作用及其分析测试方 波长范激发能光谱方0.005核X0.1X102004000.82.5250.031电磁波参光谱图的几个重要参三、紫紫外光谱的产价电子跃 基

h M激发 （△E E= -E1=h量子化；选择性吸收紫外：紫外：200-400nmUltraviolet不同分子价键的电子跃 光谱学中的一些定量关透光度 T%=I/吸光度 A=lg1/T=lgAεc lgA=lgcL+lg紫外吸收光谱的应紫外光谱的表示形英文及缩InfraredAbsorptionSpectro-红外吸收光谱的产红外光谱:成键原子振动能级（伴随转动能级）的跃迁产生条件：（1）光子能量-振动能级能量匹配（2）相互作用，分子的偶极矩的改变。能量的吸收是μμ=q×吸收波长—分子振动方程

νk力常数—μ=mAmB/(mAmB)折合质mm-C-H3300-2700cm-1-C-O1300-1000k分子的运动形线性分子：3n-5；非线性分子：3n-直线形分子的运动状 分子的振动形亚甲基—CH2—的几种基本振动形式及其红外吸红外光谱图的形红外光谱的特征性-基团基团频率：与一定的结构单元（官能四个区红外光谱的分一区：X-HO-H、N-H、C-H和S-炔键 称伸缩振红外吸收光谱的分低于 红外光谱影响红外位移的因外试样的状态（气、液、固，气态频率最高）、内电效应（诱导效应、共轭效应诱导效共轭效诱导与共轭效应的共同作无I、酰I大于游离羧I大于酰M大于氢键作吸收光数位置（波长形状（辅助红外吸收光谱的应分子结构的基础研键长、键角、分子的立体构型、化学键化学组成的分官能团、化学结Ω=(2m+2-(n–r+s))/2，CHON 3价（N）和1价（H、卤素X）元素的数在高分子材料研究中的应各种尼龙材料的各种尼龙材料的在无机非金属材料研究中的应不同状态水的红外无机矿物的红外吸红外光谱棱镜：NaCl晶体分光器，对湿度和温度要求高，波数范围4000-600cm-1光栅：对环境要求降低，波数范围4000-600cm-型第三代：光通量大、快速灵敏、分辨率傅里叶变换红外光谱仪（FourierInfraredSpectrometer，简写为FTIR 红外样浓度（厚度）：大部分吸收峰的透光度在15-不含游离水：损害盐窗，影响光谱纯组分:（1）标准物质，（2）尽可能分离，蒸制固体样品：压片法；石蜡糊法（六氯丁二烯）；薄FTIR技术的发几种几种常用的FTIR技a透射，b衰减内反射（衰减全反射，ATR，AttenuatedTotalRefraction，AttenuatedTotalinternalReflectanceFourierTransformInfraredspectroscopy），c漫反射（DRSDiffuseReflections，Drifts），d反射吸收，e光声光谱漫反射IR的应聚酯（PET)表面聚四氟乙烯（PVF2）涂层的漫反射IR光拉曼光谱（Raman当光穿过透明介质被分子散射的光发生 a散射的能级 b散射谱IR与Raman的比较(互补性大小激光（不限波长高分子应高分子构象选择定律，互相排斥定律（对称中心拉变聚合物修饰表无机材碳材 石相SP31332cm-1；石墨相 1550cm-不同温度 ID/IG=0.75 质谱质谱法(MassSpectrometry阳离子碎荷质比分质谱仪的分质量分析质谱仪的分应用（进样、离子源有机质谱仪-测定有机化合物的分子结无机质谱仪–测定无机化合二次离子质谱仪同位素质谱仪–测同位素质谱强绝对强相对强空空气质谱结质谱仪的主要性能指4．质量精度：=（m1-mm离子类离子峰的产分子离子分子离子从分子离子峰可以准确地测定该物质的相对分子质分子离子峰和碎片离子峰的解析可提供有关分子结构的质谱图上质荷比最大的峰一定为分子离子峰？如何确定分子离子在质谱图中，分子离子峰应是最高质荷比的离子峰。（同位素离子加合峰除外分子离子稳定性的一般规律：分子离子的稳定性与分子结构有关。碳数较多、碳链较长（也有例外）和有支链的分子，几率较高，其π有机化合物分子离子峰的稳定性顺芳香化合物＞共轭链烯＞烯烃＞脂环化合物＞直链烷烃＞酮＞胺＞酯＞醚＞酸＞支链烷分子离子峰的判由Ｃ，Ｈ，Ｏ组成的有机化合物，Ｍ由Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ组成的有机化合物，Ｎ奇数，Ｍ奇数由Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ组成的有机化合物，Ｎ偶数，Ｍ偶数M+1峰 采用不同的质谱仪确 同位素离子“A”型：F、P、质量单位C、N、“A+2”型：Cl、Br、S、Si、碎片及可能来未知物分各各元素的同位素丰度一定，(M+1)/M和(M+2)/M一Beynon表：C、H、O、N等的各种组合的分子质量及其同位素丰某物质M为150，质谱测得m/z为150、151和152的强度比分别为100、9.9和未知物分M+2峰很弱：没有Cl、Br和S元素前个从分子离子断下的碎片的质量分别是、、 m/z=39，C3H+，CHO，不饱和度2 可可能结气相色谱-质谱（GC-MS）联用技质谱法具有灵敏度高、定性能力强等特点，但进样要纯，才能发