一、導(dǎo)言
紅外光譜（Infrared spectrometry）和拉曼光譜（Ra ** n spectrometry）是科學(xué)研究分子構(gòu)造和有機(jī)化學(xué)構(gòu)成的強(qiáng)有力專用工具，因?yàn)槠溲杆?、高靈敏、檢驗(yàn)使用量少等優(yōu)勢，在原材料、化工廠、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)環(huán)境等行業(yè)廣泛運(yùn)用。從材料分析測試視角看來，二者相互配合應(yīng)用通常可以更強(qiáng)給予分子構(gòu)造層面的信息內(nèi)容。紅外光譜與拉曼光譜同歸屬于分子振動(dòng)光譜儀，但二者事實(shí)上存有比較大差別：紅外光譜是光譜圖，拉曼光譜是透射光譜儀，并且，同一分子的二種光譜儀通常不一樣，這與分子對稱密切有關(guān)，也受分子振動(dòng)規(guī)律性嚴(yán)苛限定。剛觸碰得話，假如不可以從原理到網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)對二者有比較清楚的熟悉和認(rèn)知能力，單單從那一條坎坷的譜線也許并不可以辨別其關(guān)系與差別。下面，根據(jù)基礎(chǔ)理論融合案例的方法為我們掀起二種光譜儀的“面具”，以期為閱讀者帶來參照。
二、基本上詳細(xì)介紹
（一）檢驗(yàn)基本原理
（1）紅外光譜：當(dāng)電磁波輻射與化學(xué)物質(zhì)分子相互影響時(shí)，其動(dòng)能與分子的振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)動(dòng)能差非常時(shí)，造成分子由低電子能級向高能級產(chǎn)生越遷，結(jié)果使一些特殊光波長的電磁波輻射被化學(xué)物質(zhì)分子所消化吸收，精確測量在差異光波長處的輻射強(qiáng)度就取得了紅外線光譜圖分子消化吸收紅外輻射后產(chǎn)生振動(dòng)電子能級和旋轉(zhuǎn)電子能級的越遷，因此紅外光譜又稱之為分子振動(dòng)旋轉(zhuǎn)光譜儀。（簡而言之，紅外光譜造成是因?yàn)橄展獾膭?dòng)能，造成分子中偶極矩更改的振動(dòng)）。
（2）拉曼光譜：光照射化學(xué)物質(zhì)，使光量子與分子內(nèi)的電子器件撞擊，若產(chǎn)生的是非彈性碰撞時(shí)，光量子就會(huì)有一部分動(dòng)能傳送給電子器件，這時(shí)透射光的頻率就不等于入射角的頻率，這類透射被稱作拉曼透射，所形成的光譜儀被稱作拉曼光譜。（簡而言之，拉曼光譜的發(fā)生是因?yàn)榭梢姽庵鄙浜笤斐晒獾木C合性透射效用，造成分子中極化率更改的振動(dòng)）。
（二）活性辨別
（1）相互獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)
凡具備對稱點(diǎn)的分子，若其分子振動(dòng)是拉曼活性的，則其紅外線消化吸收是是非非活性的。相反，若為紅外線活性的，則拉曼為非活性的。
（2）互允標(biāo)準(zhǔn)
沒有對稱點(diǎn)的分子，其拉曼和紅外光譜全是活性的（某些以外）。
（3）互禁標(biāo)準(zhǔn)
針對極少數(shù)分子的振動(dòng)，其拉曼和紅外線都是是非非活性的（如丁二烯分子）。
（三）檢測儀器
1）紅外光譜
（1）散射型紅外光譜儀：與紫外光-能見光原子吸收光譜相近，是由燈源、純色器、消化吸收池、探測器和紀(jì)錄系統(tǒng)軟件等部份構(gòu)成。以三棱鏡或光柵尺做為散射元器件，因?yàn)檫x用雙縫，使這種散射型儀器設(shè)備動(dòng)能受嚴(yán)苛限定，掃描時(shí)間長，敏感度、屏幕分辨率和精確度較低。
（2）傅里葉變換紅外光譜儀：沒有散射元器件，關(guān)鍵由燈源、麥克爾遜干涉儀、探測儀、電子計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。對比散射型紅外光譜儀，具備屏幕分辨率高，波數(shù)高精度，掃描儀速度快，光譜儀范疇寬，敏感度高優(yōu)勢。
2）拉曼光譜
（1）散射型激光器拉曼光譜儀：關(guān)鍵由試件室、激光發(fā)生器、純色器、探測器等構(gòu)成。
（2）傅里葉變換近紅外光譜儀激光器拉曼光譜儀：關(guān)鍵由試件室、激光光源、麥克爾遜干涉儀、濾色片組、探測器等構(gòu)成。
（3）激光器顯微鏡拉曼光譜儀：使出射激光器根據(jù)光學(xué)顯微鏡對焦到試件的細(xì)微位置，選用攝像管、監(jiān)控器等設(shè)備立即觀查變大圖象，便于把激光器點(diǎn)指向不會(huì)受到周邊化學(xué)物質(zhì)影響狀況下的微區(qū)，可精準(zhǔn)獲得所直射位置的拉曼光譜圖。
（四）不同點(diǎn)點(diǎn)
1）相同之處：針對一個(gè)給出的離子鍵，其紅外線消化吸收頻率與拉曼偏移相同，均意味著第一振動(dòng)電子能級的動(dòng)能。因而，對某一已知的化學(xué)物質(zhì)，一些峰的紅外線消化吸收波數(shù)和拉曼偏移完全一致，紅外線消化吸收波數(shù)與拉曼偏移均在紅外線區(qū)，兩者都體現(xiàn)分子的構(gòu)造信息內(nèi)容。拉曼光譜和紅外光譜一樣，也是用于檢驗(yàn)化學(xué)物質(zhì)分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)電子能級。
2）不同之處
（1）本質(zhì)區(qū)別：紅外光譜是光譜圖，拉曼光譜是透射光譜儀。
（2）紅外線更易測量，且數(shù)據(jù)信號較強(qiáng)，但拉曼信號較差。但是，拉曼光譜一般更清楚，重合帶非常少看到，譜圖分析更便捷。
（3）紅外光譜應(yīng)用紅外線（特別是在中紅外線），而拉曼可挑選 能見光到近紅外線。
（4）紅外光譜常見于科學(xué)研究正負(fù)極官能團(tuán)的非對稱加密振動(dòng)，拉曼光譜常見于科學(xué)研究非極性官能團(tuán)與框架的對稱性振動(dòng)。
（5）拉曼光譜能測溶液（水的拉曼透射比較弱），而紅外光譜不適感用以溶液測量。
（6）拉曼光譜測定不用獨(dú)特制樣解決，而紅外光譜測量必須制樣。
（7）拉曼光譜可以在玻璃器皿或毛細(xì)血管中精確測量，但紅外光譜不能在玻璃器皿中精確測量。
（8）拉曼光譜和紅外光譜大部分情況下互相填補(bǔ)，即：紅外線強(qiáng)，拉曼弱。紅外弱，拉曼強(qiáng)。
（9）紅外光譜評定有機(jī)化合物更優(yōu)質(zhì)，而拉曼光譜在提升無機(jī)物信息內(nèi)容時(shí)更全方位。
（10）紅外光譜分析：三要素（消化吸收頻率、抗壓強(qiáng)度、峰形）。拉曼光譜分析除開有三要素外，也有去偏振度。
三、實(shí)例分析
（一）案例1[1]
參考文獻(xiàn)前言：創(chuàng)作者根據(jù)一步熱打法生成了包囊Fe3C金納米顆粒的氮夾雜納米碳管（Fe3C@NCNTs），對不一樣溫度生成的原材料開展比照表現(xiàn)。運(yùn)用生成金屬催化劑活性過硫酸鹽（PS）溶解抗菌素磺胺甲惡唑 ( ** X)，并對反映原理開展了研究和闡釋。
圖1 600-1000 ℃生成的Fe3C@NCNTs的拉曼光譜
圖2 600-1000 ℃合成的Fe3C@NCNTs的FTIR紅外光譜
分析：創(chuàng)作者根據(jù)拉曼光譜（圖1）表現(xiàn)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)類型及石墨化水平。D帶體現(xiàn)碳中的sp3缺點(diǎn)（例如石墨烯的無定形碳層、邊沿等），而G帶體現(xiàn)sp2成鍵石墨化碳原子的E2g振動(dòng)。因此，D帶和G帶的抗壓強(qiáng)度比ID/IG值越高，則缺點(diǎn)水平越高，石墨化程度越低。最先，全部試品在D帶(~1350 cm?1)和G帶(~1588 cm?1)均表明2個(gè)顯著的峰。融合圖可以進(jìn)一步得到，F(xiàn)e3C@NCNTs-800的ID/IG值最少（0.86），表明其具備最徹底的sp2成鍵構(gòu)造，這很有可能與其說導(dǎo)電率相關(guān)。拉曼光譜中的2D峰(2705 cm?1)是石墨烯材料另一個(gè)非常值得注意的特征，從其部位和樣子可以辨別分層次狀況。在700-1000 ℃溫度下培燒的全部Fe3C@NCNTs試品均具備寬2D峰，代表著存有少層構(gòu)造。總的來說，熱裂解溫度較低或較高時(shí)，均無法產(chǎn)生具備優(yōu)良sp2構(gòu)造納米碳管，即必須恰當(dāng)?shù)腻憻郎囟纫援a(chǎn)生完善的石墨烯結(jié)構(gòu)。從FTIR紅外光譜（圖2）還檢查到含氧量官能團(tuán)異構(gòu)。當(dāng)鍛燒溫度從600 ℃上升到1000 ℃時(shí)，除C=C峰以外，別的四個(gè)峰均減弱，表明隨著著石墨烯結(jié)構(gòu)的演化，不穩(wěn)定的O和N外來物種產(chǎn)生溶解。
（二）案例2[2]
參考文獻(xiàn)前言：創(chuàng)作者制取石墨烯負(fù)荷CuO原材料，研究了石墨烯對CuO納米技術(shù)構(gòu)造的結(jié)構(gòu)、電子光學(xué)合音子特性的危害?？茖W(xué)研究和探討不一樣石墨烯承載量下，復(fù)合材質(zhì)納米技術(shù)構(gòu)造外貌、晶體規(guī)格和帶隙的轉(zhuǎn)變，并根據(jù)解決印染廢水對制取原材料采取立即特性較為。
圖3 石墨烯負(fù)荷CuO原材料
(a) FTIR紅外光譜；(b)聲子譜。（注：“C”指CuO，“GCXX”中數(shù)字意思復(fù)合材質(zhì)CuO前驅(qū)體的質(zhì)量濃度）
圖4
(a) 石墨烯負(fù)荷CuO拉曼光譜；(b) G帶和(c) 2D帶的聲子可帶部位合音子抗壓強(qiáng)度；(d) G帶和2D帶的提高因素
分析：根據(jù)剖析FTIR紅外光譜和拉曼光譜，研究了生成納米復(fù)合材料的聲子特性。可以得到：晶體規(guī)格的提升造成會(huì)CuO中磁矩-聲子協(xié)同作用的提高，遭受強(qiáng)磁矩-聲子協(xié)同作用的危害，選擇定則會(huì)產(chǎn)生松散；觀查到的CuO的多聲子是因?yàn)镃uO納米技術(shù)構(gòu)造的外貌改性材料使選擇定則松散而致；石墨烯的存有對CuO各聲子可帶部位和抗壓強(qiáng)度有略微的危害。
（三）案例3[3]
參考文獻(xiàn)前言：文中研究了拉曼光譜檢驗(yàn)微塑料(< 20 μm)的現(xiàn)狀以及優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并與別的無損檢測技術(shù)來做比較（如紅外光譜）。
圖5 聚丙稀
(a)拉曼圖象(左)和紅外線圖象(右)；(b)拉曼光譜(左)和紅外線電子散射光譜儀(右)
分析：為了更好地認(rèn)證紅外光譜和拉曼三維成像的實(shí)效性，創(chuàng)作者對規(guī)格< 400 μm的深海微塑料試品開展提純、過慮，選擇1000 × 1000 μm的濾色片開展拉曼三維成像和FTIR電子散射三維成像剖析，并對二種光譜測量的效果開展較為，包含可檢驗(yàn)微塑料總數(shù)、種類和規(guī)格及其光譜儀品質(zhì)、解決和精確測量時(shí)間。圖5b表明規(guī)格較小（15-20 μm）聚丙稀（PP）顆粒物光譜儀，清楚的拉曼光（左）與弱且有噪音的紅外光譜(右)產(chǎn)生比照。針對紅外光譜，因?yàn)轭w粒物的規(guī)格貼近紅外線顯微鏡光譜儀的橫著屏幕分辨率和衍射極限，造成較低頻率穩(wěn)定度。特別注意的是，檢驗(yàn)的紅外光譜可能是來源于目標(biāo)檢測物和鄰近顆粒物混合物質(zhì)的光譜儀。比較之下，同一顆粒的拉曼光譜表明出不錯(cuò)的PP光譜儀，盡管拉曼網(wǎng)絡(luò)信號相對性較低，但頻率穩(wěn)定度明顯增強(qiáng)。
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[2] Araujo C F, Nolasco M M, Ribeiro A M P, et al. Identification of microplastics using Ra ** n spectroscopy: latest developments and future prospects[J]. Water research, 2018, 142: 426-440.
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[6] 朱明華 胡坪. 分析化學(xué)(第4版)(BZ)[M]. 高等教育出版社, 2009.
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