在物质的微观世界里，分子就像一个个“乐器”，不同的化学键、不同的基团会“演奏”出不同的“音符”。傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FTIR）就是这样一种能够“聆听”分子“乐章”的强大工具，通过分析物质对红外光的吸收，为我们揭示物质的分子结构和组成信息。
技术介绍
FTIR是一种利用物质对红外光的吸收特性来分析物质分子结构的分析技术。其基本原理是：
- 当一束红外光照射到物质上时，分子中的化学键和基团会吸收特定频率的红外光，发生振动和转动。
- 不同的化学键和基团具有不同的振动频率，因此它们吸收红外光的频率也不同。
- FTIR光谱仪通过测量样品对不同频率红外光的吸收强度，得到红外光谱图。
- 红外光谱图上的每一个吸收峰都对应于分子中某种化学键或基团的振动。
与传统的色散型红外光谱仪相比，FTIR光谱仪采用傅里叶变换技术，具有以下优点：
- 扫描速度快：可以在几秒钟内完成一次全谱扫描。
- 灵敏度高：可以检测到样品中微弱的吸收信号。
- 分辨率高：可以分辨出红外光谱中的细微结构。
- 信噪比高：可以获得高质量的红外光谱图。
应用领域
FTIR广泛应用于各个领域：
- 有机化学：
- 鉴定有机化合物的种类。
- 分析有机化合物的官能团。
- 研究有机化合物的分子结构。
- 监测化学反应过程。
- 高分子材料：
- 鉴定聚合物的类型。
- 分析共聚物的组成。
- 研究聚合物的降解和老化。
- 分析聚合物的添加剂。
- 研究聚合物的结构.
- 药物：
- 鉴定药物的真伪。
- 分析药物的纯度。
- 研究药物的多晶型。
- 研究药物与辅料的相容性。
- 食品：
- 分析食品的成分，如脂肪、蛋白质、碳水化合物等。
- 鉴别食品的真伪，如掺假、伪劣等。
- 检测食品中的添加剂和污染物。
- 研究食品的加工和储存过程.
- 环境：
- 检测环境污染物，如水中的有机物、大气中的污染物等。
- 生物医学:
- 研究生物大分子(蛋白质, 核酸, 脂类等)的结构.
- 细胞和组织成分分析.
- 疾病诊断.
- 研究生物大分子(蛋白质, 核酸, 脂类等)的结构.
- 材料科学:
- 研究材料的结构, 成分, 相变等.
- 其他:
- 半导体, 涂料, 油墨, 纺织品, 文物鉴定等.
样品要求
- 样品状态：固体、液体或气体均可。
- 样品量：根据测试方法和样品性质而定，通常只需要几毫克甚至更少。
- 样品制备：
- 固体样品：
- KBr压片法：将少量样品与干燥的KBr粉末混合研磨均匀，然后在模具中压制成透明薄片。这是最常用的固体样品制备方法。
- 涂膜法：将样品溶解在挥发性溶剂中，涂布在KBr窗片或其它红外透过材料上，待溶剂挥发后形成薄膜。
- 衰减全反射法（ATR）：将样品直接与ATR晶体紧密接触进行测量，无需制样，适用于表面分析、液体样品、橡胶、塑料等。
- 漫反射法: 适用于粉末样品.
- 显微红外: 可以分析微小样品或样品的不同区域.
- 液体样品：可以直接使用液体池进行测量，或滴在KBr窗片上形成液膜。
- 气体样品：使用气体池进行测量。
- 固体样品：
- 干燥: 样品应尽量干燥, 避免水分干扰.
常见问题及解答
- Q：我的样品能不能做FTIR测试？ A：FTIR适用于各种有机物、高分子材料、部分无机物等。如果您不确定您的样品是否适合做FTIR测试，请咨询我们的技术人员。
- Q：固体样品一定要制样吗？ A：对于固体样品，通常需要制样，以获得高质量的光谱图。但如果使用ATR附件，则可以不制样，直接将样品与ATR晶体紧密接触进行测量。
- Q：KBr压片法有什么注意事项？ A：
- KBr粉末必须充分干燥。
- 样品与KBr粉末要混合均匀。
- 压片压力要适中，压力过低，压出的薄片不透明；压力过高，可能会导致样品变性。
- 压出的薄片要透明、均匀、无裂纹。
- Q：ATR法有什么优点？ A：ATR法最大的优点是无需复杂的样品制备，可以直接测量固体、液体、粉末、薄膜、涂层等各种类型的样品，特别适用于表面分析和难制样的样品。
- Q：水对FTIR测试有什么影响？ A：水对红外光有强烈的吸收，会严重干扰样品的红外光谱。因此，在进行FTIR测试时，应尽量避免样品中存在水分。
- Q: 如何判断测试结果是否可靠? A: 检查谱图的信噪比, 峰形是否正常, 是否有水的干扰峰等.
- Q: 如何选择合适的测试方法? A: 需要根据样品的形态, 性质, 以及测试目的来选择合适的测试方法.
结果展示与解读
FTIR测试得到的结果是红外光谱图，横坐标是波数（cm-1），纵坐标是透射率（%T）或吸光度（Abs）。
通过分析红外光谱图中的特征吸收峰的位置、强度和形状，可以获得以下信息：
- 官能团鉴定：不同的官能团有其特征的红外吸收峰，根据特征峰的位置可以鉴定样品中存在的官能团。
- 物质鉴定：通过与标准谱图库进行比对，可以鉴定未知物。
- 结构分析：分析分子的结构、构象等。
- 定量分析：根据特征峰的强度可以进行定量分析。