仪器分析读书报告(红外光谱分析).doc

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1、红外光谱分析技术在纺织化学与染整工程中的应用摘要：本文简要介绍了红外光谱分析的基本原理，详细概括了红外光谱分析技术在纺织化学与染整工程方面的主要应用，包括定性分析和定量分析技术，最后对红外光谱分析技术做出了展望。关键词：红外光谱分析；纺织化学与染整；定性分析；定量分析；展望1.基本原理当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。将分子

2、吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图[1]。红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。红外光谱产生的条件有两个：一是红外光的频率与分子中某基团振动频率一致,二是分子振动引起瞬间偶极矩变化。分子的振动形式可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。前者是指原子沿键轴方向的往复运动，振动过程中键长发生变化。后者是指原子垂直于化学键方向的振动。弯曲振动可分为面内弯曲振动(δ)和面外弯曲振动(γ)。从理论上说，每一个基本振动都能吸收与其频率相同的红外

3、光，在红外光谱图对应的位置上出现一个吸收峰。实际上有一些振动分子没有偶极矩变化是红外非活性的；另外有一些振动的频率相同，发生简并；还有一些振动频率超出了仪器可以检测的范围，这些都使得实际红外谱图中的吸收峰数目大大低于理论值。组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰。不同化合物中，同一种官能团的吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内，但它不是出现在一个固定波数上，具体出现在哪一波数，与基团在分子中所处的环境有关。由于不同物质具有不同的分子结构，就会吸收不同的红外辐射能量而产生相应的红外吸收光谱，因此用仪器测量试样物质的红外

4、吸收光谱，然后根据各种物质的特征吸收峰位置、数目、相对强度和形状(峰宽)等参数，就可以推断试样物质中存在哪些基团，并确定其分子结构，这就是红外吸收光谱的定性和结构分析的依据；同一物质不同浓度时，在同一吸收峰位置具有不同的吸收峰强度，在一定条件下试样物质的浓度与其特征吸收峰强度成正比关系，这就是红外吸收光谱定量的依据[2]。2.红外光谱分析技术在纺织化学与染整工程中的应用红外光谱分析技术在纺织化学与染整中的应用可以分为定性分析和定量分析，定性分析应用主要有纤维的鉴别、织物涂层的定性分析、染料的鉴定、各类表面活性剂的定性分析和染

5、化污染物的处理。定量分析主要是混纺纤维混纺比的测定及纤维结晶度和取向的测定等。2.1纤维鉴别不同结构的高聚物，均有其特征的吸收光谱，根据样品谱图所出现的特征吸收峰的位置并对照高聚物的红外光谱系统表即可鉴别出未知样品为何种高聚物[3]。下面四张图分别是棉、羊毛和锦纶的红外光谱图。图2-1棉的红外光谱图图2-2羊毛的红外光谱图图2-3锦纶的红外光谱图图2-1中3400cm-1附近的吸收峰是-OH基的伸缩振动吸收。是所有纤维素的特征谱带，最强谱带位于1058cm-1处，两边伴有许多谱带(1162cm-1，l122cm-1，1029

6、em-1，985cm-1)是-OH的弯曲和C-O-C的伸缩振动，是棉纤维的特征谱带。羊毛中含有蛋白质和氨基酸，图2-2中1168cm-1和1150cm-1分别为酰胺中的伸缩振动和N-H的弯曲振动产生，是其特征谱带，可用于鉴别羊毛。图2-3的光谱中呈现仲酰胺特征，最强谱区域的酰胺谱带，由C-N伸缩振动和N-H弯曲振动引起。3300cm-1处强谱带是N-H伸缩振动产生，以上各谱带均可用于锦纶的鉴定。2.2织物涂层的定性分析红外光谱法在涂层材料分析中具有独特的优势，织物最常用的涂层材料为聚丙烯酸酯、聚氨酯和聚氯乙烯等。这类材料的样

7、品通常采用溶剂萃取方法制备。在很多情况下，涂层材料的红外光谱初步分析可以采用ATR(衰减全反射法)技术。该技术可在不破坏试样的情况下快速地进行分析，特别适用于添加剂含量较少的涂层材料，如丙烯酸酯类涂层和聚氨酯涂层等。涂层是通过检索标准谱库与标准谱图进行对照，对其定性鉴定，该方法快速、方便、准确。李政军[4]等使用傅立叶红外光谱仪计算机软件和新型仪器辅件，通过衰减全反射(ATR)法，快速确定进口化纤涂布的聚酯和聚氨酯复合型化纤涂布成分。李思源[5]等通过选取合适的参比光谱和参比因子，成功对其混合光谱图进行差谱，通过谱图检索，确

8、定主体聚合物成分，并用特征峰对定性结果进行确认。该方法消除了涂层助剂的干扰，适合应用于难以识别的织物涂层混合。人造革直接用ATR法扫描所得红外光谱如图2-4（a）所示，经检索红外谱图库，其匹配较好的的标准谱图为图2b，为偏苯三酸三异辛酯，是一种增塑剂。比较a和b也可知，a在1604.83、