二维红外光谱在pp中研究

1、,二维红外光谱在聚丙烯中的研究 孙旭 张超 周楚雄,参考文献： 1、Zhang Jun.Analysis and characterization of consumer products by FTIR, Raman, chemometrics, and two dimensional ATR-FTIR correlation spectroscopyD.Rutgers The State University of New Jersey - New Brunswick .2009,1-3 2、韩卫荣，王欣等.聚丙烯CH 弯曲振动二维红外光谱研究J.包装工程,2015(21):7-11; 3

2、、常明，武玉洁等.二维红外光谱法分析聚丙烯伸缩振动J.理化检验-化学分册，2016,52（3）：308-312； 4、肖霄，于宏伟等.等规聚丙烯结晶谱带二维红外光谱学研究J.光散射学报，2015,27（2）：195-200； 5、郑俊荣.二维红外光谱J.物理,2010,39(3):162-183,二维红外光谱的简介 Introduction to 2D Correlation Spectroscopy： When a certain perturbation(such as temperature , pressure ,concentration ,stress ,electrical fi

3、eld ,etc)is applied to a sample ,various chemical constituents of the system are selectively excited or transformed .The perturbation-induced changes ,such as excitation and subsequent relaxation towards the equilibrium ,can be monitored with electromagnetic probes such as an IR beam or laser to gen

4、erate so-called dynamic spectra .The intensity changes ,band shifts ,and changes in the band shapes are typical spectral variations observed under external perturbation.,二维红外光谱定义：一个是Isao Noda在1989年提出的对一系列相关的一维红外光谱图(普通的红外光谱图)进行分析,并希望从分析中得到分子内或分子间化学键振动模式之间的相互关系的数学方法；另外一个定义是用直接的实验手段来探测化学键振动模式之间的相互关系。,原

5、理：像一维红外一样,二维红外也是测量随频率而变的光的强度.一维红外测量的是一维频率上的光 强I(),它对光源没有时间分辨的要求,二维红外测量的是在二维频率上随反应时间而变化的信号强度I (,m,Tw).这里要求时间分辨率要快于反应时间.另外,如上所述,二维红外所提供的信息全部 来自于振动的激发.如果振动的激发衰减到零,信号也就消失了.这就决定了二维红外所能测得的动态变化过程(如反应、能量传递)的时间域必须与振动的寿命相当.,二维红外光谱反映动态特征，可显著提高传统一维红外谱图的分辨率。二维红外光谱包括同步二维红外光谱和异步二维红外光谱。同步二维红外光谱包括对角线峰和交叉峰，对角线峰通常的频率为

6、一维红外谱峰位置相符，对角线峰总是正峰，代表吸收峰对一定物理微扰（如热、光、电、磁或力等物理因素）的敏感程度。 同步二维红外光谱的交叉峰有正负之分，它反映动态红外光谱响应的方向。当2个谱以相同方向变化（同时增加或减少），其交叉峰为正。若 2 个谱峰强度以相反方向变化，其交叉峰符号为负。异步二维红外光谱的峰也有正负之分。它反映了所对应的2个偶极跃迁矩重定向的相对快慢。,二维红外光谱仪示意图 超快红外光源,实验:通过变温透射红外光谱技术，在293393 K的温度范围内，以市场上常见的聚丙烯包装袋为研究对象，分别测定其一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和二维红外光谱，研究聚丙烯C-H的

7、弯曲振动，伸缩振动以及全同聚丙烯C-H的弯曲振动来说明温度对聚丙烯食品包装袋分子结构的影响。,14621375,一维红外光谱二阶导数红外光谱,1475,1475、1469cm-1为亚甲基弯曲振 动,1469,1455,14551375cm-1为甲基不对称弯曲振动 聚丙烯C-H的弯曲振动,四阶导数红外光谱,聚丙烯同步二维红外光谱 聚丙烯同步二维红外光谱（1，2）在（1475 cm-1，1464 cm-），（ 1475 cm-1，1455 cm-1），（1475cm-1，1375 cm-1），（1464 m-1，1455 cm-1），（1464 cm-1，1375 cm-1）， （1455 cm-

8、1，1375 cm-1）附近分别发现 6 个交叉峰，说明聚丙烯分子内的甲基和亚甲基官能团之间存在较强的相互作用。,聚丙烯异步二维红外光谱 同样的，异步二维红外光谱（1，2）在（1475 cm-1，1464 cm-）， （1475 cm-1，1455 cm-1），（1475cm-1，1375 cm-1），（1464 m-1，1455 cm-1），（1464 cm-1，1375 cm-1），（1455 cm-1，1375 cm-1）附近分别发现 6 个交叉峰,根据Noda原则： 当（1，2）和（1，2）同号时，1频率处红外光谱峰吸收强度变化早于2频率红外光谱峰吸收强度变化； 当（1，2）和（1，2

9、）异号时，1频率处红外光谱峰吸收强度变化晚于2频率红外光谱峰吸收强度变化。,因此，随着测定温度的升高，聚丙烯C-H红外光谱吸收强度变化快慢的顺序为 CH2-2（1464 cm-1）CH2-1（1475 cm-1）as CH3（1455cm-1）s CH3（1375 cm-1）。,聚丙烯C-H的伸缩振动,一维红外光谱二阶导数红外光谱,四阶导数红外光谱,由同步二维红外光谱可知，在2855，2875，2890，2932，2975cm-1附近有5个对角线峰，进一步证明了上述二阶导数红外光谱和四阶导数红外光谱的正确性。 其中，2975cm-1和2855cm-1处的对角线峰强度较大，而其余对角线峰强度则较

10、小，说明PP的2975cm-1甲基C-H不对称伸缩振动和2855cm-1亚甲基C-H对称伸缩振动对温度变化更加敏感。,异步二维红外光谱仍呈正方形，但图中无对角线峰，仅有交 叉峰。 同样也可用Noda原则解释此二维红外光谱，但当（1，2）=0时，1，2处光谱峰变化次序不能以（1，2）符号简单判断。,由上表可得，随着测试温度的升高，聚丙烯C-H红外吸收光谱强度由快到慢的顺序为：2875cm-1（亚甲基C-H对称伸缩），2890cm-1（次甲基C-H伸缩振动），2932cm-1（亚甲基C-H不对称伸缩），2975cm-1（甲基C-H不对称伸缩），2855cm-1（亚甲基C-H对称伸缩）,全同聚丙烯的C-H弯曲振动,998841,809,900,由一维红外光谱可得，在998cm-1，900cm-1，841cm-1，809cm-1频率附近发现的四个红外吸收峰归属于等规聚丙烯晶体谱带。 并且在303