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拉曼光譜在化學(xué)研究中的應(yīng)用
拉曼光譜在有機(jī)化學(xué)方面主要是用作結(jié)構(gòu)鑒定和分子相互作用的手段,它與紅外光譜互為補(bǔ)充,可以鑒別特殊的結(jié)構(gòu)特征或特征基團(tuán)。拉曼位移的大小、強(qiáng)度及拉曼峰形狀是鑒定化學(xué)鍵、官能團(tuán)的重要依據(jù)。利用偏振特性,拉曼光譜還可以作為分子異構(gòu)體判斷的依據(jù)。
在無機(jī)化合物中金屬離子和配位體間的共價(jià)鍵常具有拉曼活性,由此拉曼光譜可提供有關(guān)配位化合物的組成、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性等信息。另外,許多無機(jī)化合物具有多種晶型結(jié)構(gòu),它們具有不同的拉曼活性,因此用拉曼光譜能測定和鑒別紅外光譜無法完成的無機(jī)化合物的晶型結(jié)構(gòu)。
在催化化學(xué)中,拉曼光譜能夠提供催化劑本身以及表面上物種的結(jié)構(gòu)信息,還可以對(duì)催化劑制備過程進(jìn)行實(shí)時(shí)研究。同時(shí),激光拉曼光譜是研究電極/溶液界面的結(jié)構(gòu)和性能的重要方法,能夠在分子水平上深入研究電化學(xué)界面結(jié)構(gòu)、吸附和反應(yīng)等基礎(chǔ)問題并應(yīng)用于電催化、腐蝕和電鍍等領(lǐng)域。
拉曼光譜在高分子材料中的應(yīng)用
拉曼光譜可提供聚合物材料結(jié)構(gòu)方面的許多重要信息。如分子結(jié)構(gòu)與組成、立體規(guī)整性、結(jié)晶與去向、分子相互作用,以及表面和界面的結(jié)構(gòu)等。從拉曼峰的寬度可以表征高分子材料的立體化學(xué)純度。如無規(guī)立場試樣或頭-頭,頭-尾結(jié)構(gòu)混雜的樣品,拉曼峰是弱而寬,而高度有序樣品具有強(qiáng)而尖銳的拉曼峰。
研究內(nèi)容包括:
(1)化學(xué)結(jié)構(gòu)和立構(gòu)性判斷:高分子中的C=C、C-C、S-S、C-S、N-N等骨架對(duì)拉曼光譜非常敏感,常用來研究高分子的化學(xué)組份和結(jié)構(gòu)。
(2)組分定量分析:拉曼散射強(qiáng)度與高分子的濃度成線性關(guān)系,給高分子組分含量分析帶來方便。
(3)晶相與無定形相的表征以及聚合物結(jié)晶過程和結(jié)晶度的監(jiān)測。
(4)動(dòng)力學(xué)過程研究:伴隨高分子反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程如聚合、裂解、水解和結(jié)晶等。相應(yīng)的拉曼光譜某些特征譜帶會(huì)有強(qiáng)度的改變。
(5)高分子取向研究:高分子鏈的各向異性必然帶來對(duì)光散射的各向異性,測量分子的拉曼帶退偏比可以得到分子構(gòu)型或構(gòu)象等方面的重要信息。
(6)聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究。
(7)復(fù)合材料應(yīng)力松弛和應(yīng)變過程的監(jiān)測。
(8)聚合反應(yīng)過程和聚合物固化過程監(jiān)控。
拉曼光譜儀設(shè)備的市場展望
作為在分子光譜領(lǐng)域中發(fā)展很快的設(shè)備,拉曼光譜儀正在成為當(dāng)前儀器行業(yè)的焦點(diǎn)之一。 在早期階段,拉曼光譜分析設(shè)備一直是實(shí)驗(yàn)室用儀器的代表;然而隨著激光器、CCD檢測器等技術(shù)的進(jìn)步,便攜和手持式的設(shè)備成為了拉曼分析儀器一個(gè)新的發(fā)展趨勢——設(shè)備體積越來越小,操作越來越簡單,應(yīng)用也越來越廣泛。近兩年,由于安防、海關(guān)等領(lǐng)域現(xiàn)場快檢的需求增加,國內(nèi)的便攜/手持式的拉曼設(shè)備的市場迎來了迅速的增長。我們相信在未來的數(shù)年內(nèi),隨著技術(shù)方案的成熟、設(shè)備成本的進(jìn)一步降低以及國家政策法規(guī)的完善,食品安全、藥品檢測等幾大領(lǐng)域的應(yīng)用也會(huì)逐漸成熟;屆時(shí),便攜/手持式拉曼光譜儀的應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)真正的突破,出現(xiàn)市場增長。
解析激光拉曼光譜儀
激光拉曼光譜儀是一個(gè)集合了激光光譜學(xué)、機(jī)械和微電子系統(tǒng)的綜合測量體系。其結(jié)果是獲得散射介質(zhì)在一定方向上具有一定偏振態(tài)的散射光強(qiáng)隨頻率分布的譜圖。
激光拉曼光譜儀分析是一種非破壞性的微區(qū)分析手段,液體、粉末及各種固體樣品均不需特殊處理即可用于拉曼光譜的測定。
拉曼光譜可以單獨(dú),或與其他技術(shù)(如X衍射譜、紅外吸收光譜、中子散射等)結(jié)合起來應(yīng)用,方便地確定離子、分子種類和物質(zhì)結(jié)構(gòu)。
其應(yīng)用主要是對(duì)各種固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)的分子組成、結(jié)構(gòu)及相對(duì)含量等進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的鑒別與定性。