傅立葉變換紅外光譜測定

在傅立葉變換紅外光譜測量中，主要由兩步完成:第一步,測量紅外干涉圖,該圖是一種時(shí)域譜,它是一種極其復(fù)雜的譜,難以解釋；第二步,通過計(jì)算機(jī)對該干涉圖進(jìn)行快速傅立葉變換計(jì)算,從而得到以波長或波數(shù)為函數(shù)的頻域譜,即紅外光譜圖。

在催化化學(xué)研究中的應(yīng)用

(1) 擴(kuò)散反射紅外光譜傅立葉變換光譜(DR IFTS) 的應(yīng)用報(bào)道特別突出, 其次是IRAS。DR IFTS用于監(jiān)控催化劑表面吸附化合物的分解動力學(xué)。IRAS的典型應(yīng)用實(shí)例包括研究CO在Pd催化劑表面的氧化反應(yīng)動力學(xué), 以及研究NO和CO在Pd和Pd-SiO₂ 表面的共吸附現(xiàn)象。

(2) 原位紅外光譜技術(shù)除了依然應(yīng)用普通的原位紅外光譜技術(shù)研究催化反應(yīng)過程外, 還應(yīng)用于原位反射/吸附紅外光譜研究催化劑表面的點(diǎn)位阻塞效應(yīng)。另外產(chǎn)生了大量新的與原位紅外光譜技術(shù)相配合的附件裝置。

傅立葉變換紅外光譜儀在石油化學(xué)研究中的應(yīng)用

傅立葉變換紅外光譜儀在石油化學(xué)中的應(yīng)用是一個(gè)十分廣泛的領(lǐng)域, 如在重油的組成、性質(zhì)與加工方面,應(yīng)用IR表面自硅膠色譜得到的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。紅外光譜儀在潤滑油及其應(yīng)用方面的進(jìn)展體現(xiàn)在: 用于鑒別未知油品和標(biāo)定潤滑油的經(jīng)典物理性質(zhì)(如粘度、總酸值、總堿值) ; 被納入以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為目的的油液分析計(jì)劃, 用于表征在用油液的降解和污染程度; 油潤滑表面摩擦化學(xué)過程及產(chǎn)物的原位監(jiān)測與表征。

紅外光譜儀應(yīng)用于輕質(zhì)油品生產(chǎn)控制和性質(zhì)分析方面的主要進(jìn)展包括: 應(yīng)用紅外光譜預(yù)測汽油的辛烷值, 應(yīng)用IR 測定汽油中含氧化合物的含量。此外, 還應(yīng)用ATR FT - IR與GC聯(lián)用測定汽油中的芳烴的含量。

傅立葉變換紅外光譜儀在環(huán)境分析中的應(yīng)用

用氣相色譜- 傅立葉變換紅外聯(lián)用技術(shù)測定水中的污染物, 結(jié)合了毛細(xì)管氣相色譜的高分辨能力和傅立葉變換紅外光譜快速掃描的特點(diǎn), 對GC - MS不能鑒別的異構(gòu)體, 提供了完整的分子結(jié)構(gòu)信息, 有利于化合物官能團(tuán)的判定。K1A1Krok等報(bào)道了氣相色譜/紅外光譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境分析中的應(yīng)用。運(yùn)用傅立葉變換紅外遙感技術(shù), 可以測定工業(yè)大氣空間的特性。由于控制汽油質(zhì)量與保護(hù)環(huán)境密切相關(guān), 應(yīng)用美國HP GC / IRP /MS測定汽油中的甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2 -丁醇、異丁醇、特丁醇、苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯等, 其準(zhǔn)確度為1%, 相對偏差為0.155%。應(yīng)用傅立葉變換紅外法可以定量分析氣態(tài)烴類混和物, 對于測定水中的石油烴類, 非色散紅外法已成為我國環(huán)境監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)方法^[8]。

傅立葉變換紅外光譜儀在半導(dǎo)體和超導(dǎo)材料等方面的應(yīng)用

在此方面的應(yīng)用主要有: 分析鈾原子與CO和CO₂ 反應(yīng)產(chǎn)物的基體紅外光譜, 研究了鈾- 釷- 鎳- 錫變性錳鋁銅強(qiáng)磁性合金的遠(yuǎn)紅外性質(zhì)。分析C₆₀填料籠形包含物的紅外和拉曼光譜。用反射傅立葉變換紅外顯微光譜法測定有機(jī)富油頁巖中海藻化石。

此外, 傅立葉變換紅外光譜儀在其傳統(tǒng)領(lǐng)域———物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、熱力學(xué)狀態(tài)分析、熱/動力學(xué)過程分析與表征也有著不同程度的進(jìn)展。 

由于傅立葉變換紅外光譜儀應(yīng)用的廣泛性，得到了許多科技工作者以及各國廠家的關(guān)注及推崇。近年來他們對其光源、干涉儀、檢測器及數(shù)據(jù)處理等各系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究和改進(jìn), 使之日趨完善。如儀器精密度的提高, 紅外光譜儀在分辨率和掃描速度等方面達(dá)到了很高的指標(biāo)。紅外光譜儀的調(diào)整、控制、測試及結(jié)果的分析大部分由計(jì)算機(jī)完成。雖然相對于之前的紅外光譜儀而言，傅立葉紅外變換紅外光譜儀有了很大的提高。但其本身也存在不少的缺陷：

⑴ 樣品制作比較麻煩，并且會破壞樣品原本形態(tài)或表面污染。因此就不能應(yīng)用在一些如對珠寶，鉆石，紙幣，郵票，筆跡等的真?zhèn)舞b定上了。

解決辦法：針對這些缺陷，漫反射傅立葉變換紅外光譜技術(shù)和衰減全反射傅立葉變換紅外光譜技術(shù)很好的解決了這一問題。

⑵ 紅外光譜的定性分析時(shí)要將測得的圖譜與已知樣品圖譜或標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行對比，而同一化合物在不同狀態(tài)，不同溶劑中都會顯出不同的光譜，此外，濃度、溫度、樣品純度、儀器的分辨率等因素對分析結(jié)果也有影響。因此紅外光譜的解析十分的復(fù)雜，并且工作量十分的大。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，紅外光譜定性分析實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)檢索和輔助光譜分析，但是，這種檢索能力受到存儲數(shù)據(jù)量的限制，因?yàn)樾潞铣傻幕衔镌絹碓蕉?，建立圖譜庫的工作量越來越大。

現(xiàn)在人們開始研究一種稱之為輔助紅外光譜解析的方法，這是一種人工智能技術(shù)，它能根據(jù)未知物圖譜中吸收帶的特征頻率、強(qiáng)度及形狀等信息，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行演繹推理，完成對未知物官能團(tuán)的分析。目前仍處于研究階段。相信不久的將來，會開發(fā)出在解析化學(xué)結(jié)構(gòu)方面具有完善功能的計(jì)算機(jī)人工智能系統(tǒng)。