实验四 无机盐晶体及水溶液的拉曼光谱检测.docVIP

实验. 实验目的 1、了解拉曼光谱的基本原理，掌握显微共焦激光拉曼光谱仪的使用方法。 2、测量一些常规物质和复杂样品的拉曼光谱。 . 实验原理 当用波长比试样粒径小得多的频率为υ的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。散射光中除了存在入射光频率υ外，还观察到频率为υ±△υ的新成分，这种频率发生改变的现象就被称为拉曼效应。υ即为瑞利散射，频率υ+△υ称为拉曼散射的斯托克斯线，频率为υ-△υ的称为反斯托克斯线。△υ通常称为拉曼频移，多用散射光波长的倒数表示，计算公式为 式中，λ和λ0分别为散射光和入射光的波长。△υ的单位为cm-1。 由于拉曼谱线的数目、频移、强度直接与分子振动或转动能级有关。因此，研究拉曼光谱可以提供物质结构的有关信息。自从激光问世以来，拉曼光谱的研究取得了长足进展，已广泛应用于物理、化学、生物以及生命科学等研究领域。 图1显微共焦激光拉曼光谱仪结构 . 实验仪器和试剂 1. 显微共焦激光拉曼光谱仪 Renishaw inVia（英国雷尼绍公司） 2. 粉碎机、载玻片、盖玻片、胶头滴管 3. 测试样品 常规物质：CCl4，CH2Cl2 复杂样品：不同淀粉类作物 自备样品：不同材料的小挂件 四. 实验步骤 1. 打开主机和计算机电源，同时打开激光器后面的总电源开关，将仪器预热20分钟左右。 2. 自检. 静态取谱（Static），中心520 Raman Shift cm-1, Advanced - Pinhole 设为 in。使用硅片，用50 倍物镜，1 秒曝光时间，100%激光功率取谱。使用曲线拟合（Curve fit）命令检查峰位，检验仪器状态。 3．样品拉曼光谱的测定 将样品放置在载玻片上,盖上盖玻片，置于显微镜的载物台上，调节显微镜载物台的高度使得显微镜能够清晰地观察到样品表面（上2，下1）。选择Measurement-New-Spectral acquisition进行实验条件设置，再将白光照明光路切换到激光照明光路（上1，下2），即选择激光照射，选择Measurement-Run运行实验，等待实验运行，直到窗口中出现红色的光谱曲线，采集光谱结束，保存扫描结果。 4.分别测定CCl4、大米、自备物品的拉曼光谱图。 五．数据处理 用仪器自带软件WiRE2.0或Excel绘制拉曼光谱。纵坐标是散射强度，可用任何单位表示，横坐标是拉曼位移，通常用相对于瑞利线的位移表示其数值，单位为波数cm-1。 1．纯物质的拉曼光谱 （1）标定所用的单晶硅的Stokes线的拉曼光谱图： （2）CCl4的拉曼光谱图 ①Stokes线和Anti-Stokes全扫描的拉曼光谱图： ②只有Stokes线的拉曼光谱图： （3）CH2Cl2的拉曼光谱图 图2 CH2Cl2的拉曼光谱图 2.不同淀粉类作物的拉曼光谱 3.其他物品的拉曼光谱 . 讨论与思考： 比较红外光谱与拉曼光谱的异同。 红外光谱法的检测直接用红外光检测处于红外区的分子的振动和转动能量：用一束波长连续的红外光透过样 品，检测样品对红外光的吸收情况；而拉曼光谱法的检测是用可见激光来检测处于红外区的分子的振动和转动能量，它是一种间接的检测方法：把红外区的信息变到可见光区，并通过差频（即拉曼位移）的方法来检测 一般的拉曼散射有斯托克斯线和反斯托克斯线两种，为什么实验中记录的拉曼光谱常取斯托克斯线？ 关于斯托克斯线与反斯托克斯线的强度关系，由于在常温下，处于基态的分子数占绝大多数，处于激发态的分子数较少，是基态分子数的exp(-hv/KT)倍，因此，反斯托克斯线的强度比斯托克斯线弱得多，是斯托克线的exp(-hv/KT)倍。v越大越弱，当温度T增高时，则强度也随之增加 试分析常规物质（CCl4、CH2Cl2）的特征拉曼光谱。 4. 拉曼光谱的发展及应用。 1、拉曼光谱在化学研究中的应用 拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段，它与红外光谱互为补充，可以鉴别特殊的结构特征或特征基团。 在催化化学中，拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息，还可以对催化剂制备过程进行实时研究。 2、拉曼光谱在高分子材料中的应用 拉曼光谱可提供聚合物材料结构方面的许多重要信息。 （1）化学结构和立构性判断（2）组分定量分析（3）晶相与无定形相的表征以及聚合物结晶过程和结晶度的监测。（4）动力学过程研究（5）高分子取向研究（6）聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究（7）复合材料应力松弛和应变过程的监测。（8）聚合反应过程和聚合物固化过程监控。 、拉曼光谱在生物学研究中的应用拉曼光谱是研究生物大分子的有