在紅外光譜測定中固體樣品有哪幾種制樣方法

摘 要 介紹了液體和固體樣品的常規制樣方法；指出了其中最常用的方法棗壓片法和液膜法的不足之處；提出了一種改進的制樣方法，即以廉價的空白KBr壓片作片基，通過液膜法或浸漬法制樣。對于低沸點液體樣品，以兩片空白KBr壓片代替晶體鹽窗，模擬液體池窗片液膜法制樣；對于高沸點液體樣品，將樣品用揮發性有機溶劑稀釋，采用浸漬法制樣，即把空白KBr壓片在稀釋后的溶液中浸漬后揮發掉有機溶劑制樣；對于固體樣品，將其溶解于揮發性有機溶劑，浸漬法制樣。與按常規制樣方法所獲得的紅外光譜圖進行比較，這種改進的制樣方法所得譜圖，能達到定性分析的要求，且彌補了常規液膜法和壓片法的不足。

主題詞 紅外光譜；KBr壓片；浸漬

引 言

在紅外光譜分析的具體操作中，對于固體樣品，常用的制樣方法有以下四種：（1）壓片法，是把固體樣品的細粉，均勻地分散在堿金屬鹵化物中并壓成透明薄片的一種方法；（2）粉末法，是把固體樣品研磨成2μm以下的粉末，懸浮于易揮發溶劑中，然后將此懸浮液滴于KBr片基上鋪平，待溶劑揮發后形成均勻的粉末薄層的一種方法；（3）薄膜法，是把固體試樣溶解在適當的的溶劑中，把溶液倒在玻璃片上或KBr窗片上，待溶劑揮發后生成均勻薄膜的一種方法；（4）糊劑法，是把固體粉末分散或懸浮于石蠟油等糊劑中，然后將糊狀物夾于兩片KBr等窗片間測繪其光譜[1]。其中最常用的是壓片法，但此法常因樣品濃度不合適或因片子不透明等問題需要一再返工。

對于液體樣品，常用的制樣方法有以下三種：（1）液膜法，是在可拆液體池兩片窗片之間，滴上1～2滴液體試樣，使之形成一薄的液膜[2]；（2）溶液法，是將試樣溶解在合適的溶劑中，然后用注射器注入固定液體池中進行測試；（3）薄膜法，用刮刀取適量的試樣均勻涂于窗片上，然后將另一塊窗片蓋上，稍加壓力，來回推移，使之形成一層均勻無氣泡的液膜。其中最常用的是液膜法，此法所使用的窗片是由整塊透明的溴化鉀（或氯化鈉）晶體制成，制作困難，價格昂貴，稍微使用不當就容易破裂，而且由于長期使用也會被試樣中微量水分將其慢慢侵蝕，到一定時候這對窗片也就報廢了。

現在采用溴化鉀壓片作片基，在得到同等效果圖譜的情況下，降低了重新壓片的次數，減少了清洗液體池和窗片的時間，避免了窗片破裂和損耗的可能性，而且此方法成本很低。

1 實驗部分

儀器

SpectrumTM GX傅里葉變換紅外光譜儀(Perkin-Elmer)

測試樣品

1.2.1 低沸點液體樣品：乙醇；乙酸；丙酮。

1.2.2 高沸點液體樣品：減二線餾分油；減二線糠醛精制油；減二線糠醛抽出油；減三線白土精制油；潤滑油；瀝青。

1.2.3 固體樣品：硫酸鎳；無水乙酸鈉；苯甲酸；水楊酸；酒石酸；二苯胺；樟腦；乙酸銅。所用試劑均為分析純。

1.3 實驗方法

自制數個合格的空白KBr壓片，放入干燥器中備用。

1.3.1 低沸點液體樣品

a. 用液體池窗片液膜法測定樣品的紅外圖譜。

b. 用空白KBr壓片液膜法測定樣品的紅外圖譜。先將一片KBr片固定在金屬樣品架上，將樣品滴1～2滴于KBr片上，迅速蓋上另一塊KBr片，固定好，迅速放入儀器中進行測試。

1.3.2高沸點液體樣品

用液體池窗片液膜法測定樣品的紅外圖譜。

對于高沸點低粘度樣品，取一備用的KBr片基，在待測樣品中浸漬一下，取出，用濾紙吸去過多的部分，固定在樣品架上，放入樣品室，在紅外光譜儀上進行掃描。也可先將樣品用低沸點有機溶劑（甲醇）稀釋，將KBr片基浸漬其中，取出，固定在樣品架上，在紅外燈下揮去有機溶劑，放入樣品室，繪制紅外光譜。

對于高沸點高粘度樣品，將樣品用低沸點有機溶劑稀釋，把KBr片基浸漬其中，取出，固定在樣品架上，在紅外燈下揮去有機溶劑，用于測定。

1.3.3固體樣品

a. 用溴化鉀壓片法繪制樣品紅外光譜圖。

b. 將樣品溶于低沸點有機溶劑（甲醇）中配成溶液，把待用的KBr片在其中浸漬一下，取出，固定在樣品架上，在紅外燈下除去溶劑，放入樣品室在紅外光譜儀上進行掃描。

1.4實驗結果

以減二線糠醛精制油和水楊酸為例，在分辨率4cm-1、掃描次數10、掃描范圍4000~400 cm-1條件下所繪紅外光譜圖結果如下。

Fig.1 Infrared spectra of the second line chain furfural-refining oil.

(a) Routine liquid film; (b) Dipping blank KBr pellet.

Fig.2 Infrared spectra of salicylic acid. (a) Routine KBr pellet; (b) Dipping blank KBr pellet.

結果與討論

對于液體樣品，如圖1所示的減二線糠醛精制油，兩種方法都能達到定性分析的要求。但采用液體池窗片液膜法，其窗片容易受到水或水蒸氣的侵蝕，當水被它們的表面所吸收時，這些鹽類會產生局部的溶解，形成蝕斑或霧翳，起霧的窗片將使通過它的輻射發生散射，使樣品透過率降低，并且不大容易清除樣品在其表面留下的最后痕跡[3]，亦即液體池窗片維護起來相當不易。而采用KBr片基代替晶體鹽窗制樣，不僅可繪制出同等效果的圖譜，而且還可以對含水的或吸水性強的化合物的進行測試，此法避免了晶體鹽窗受損；對未知化合物，此法可以檢測出是否有水的存在 ，然后決定是否用晶體鹽窗制樣繪制出較高質量的紅外圖譜。另外， KBr壓片一次性使用，避免了清洗窗片的煩瑣過程。相對于昂貴的液體池窗片來說，此法成本也很低。

對于固體樣品，如圖2所示的水楊酸的紅外譜圖，雖然兩種方法都能達到定性分析的要求。但壓片法制樣繪制紅外圖譜時，樣品的濃度及厚度不易控制，樣品太稀或太薄會使弱峰或光譜細微部分消失；樣品太濃或太厚會使強峰超過零透過率而無法確定其峰位，經常要返工多次才能得到一張較滿意的紅外譜圖。而浸漬法制樣繪制紅外圖譜，如果樣品過多，可以用濾紙吸掉過多的部分或將溶液稀釋后另取空白KBr片浸漬；樣品過少，可以增加浸漬的次數或增大溶液的濃度后另取空白 KBr片測試，省去了耗時較長的重新壓片過程。

與任何一種制樣方法一樣，浸漬法也有它的局限性，有些樣品無法用低沸點的有機溶劑溶解，不能用此法，還得借助常規的方法制樣。總之，以空白KBr壓片作片基繪制樣品的紅外圖譜與常規的制樣方法相比較，可以達到同等效果，但此法更加快速、經濟、簡潔易行，更值得優先考慮。

參 考 文 獻

〔1〕 陳允魁. 紅外吸收光譜法及其應用. 上海：上海交通大學出版社, 1993.

〔2〕 鐘海慶. 紅外光譜法入門. 北京：化學工業出版社, 1984.

〔3〕 [英]R.G.J.密勒 B.C.斯特斯. 紅外光譜學的實驗方法. 北京：機械工業出版社, 1985