实验六 无机盐晶体及水溶液的拉曼光谱检测

实验六 无机盐晶体及水溶液的拉曼光谱检测

一. 实验目的

1、了解拉曼光谱的基本原理，掌握显微共焦激光拉曼光谱仪的使用方法。 2、测量一些常规物质和复杂样品的拉曼光谱。 二. 实验原理

当用波长比试样粒径小得多的频率为υ的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。散射光中除了存在入射光频率υ外，还观察到频率为υ±△υ的新成分，这种频率发生改变的现象就被称为拉曼效应。υ即为瑞利散射，频率υ+△υ称为拉曼散射的斯托克斯线，频率为υ-△υ的称为反斯托克斯线。△υ通常称为拉曼频移，多用散射光波长的倒数表示，计算公式为

式中，λ和λ0分别为散射光和入射光的波长。△υ的单位为cm-1。

由于拉曼谱线的数目、频移、强度直接与分子振动或转动能级有关。因此，研究拉曼光谱可以提供物质结构的有关信息。自从激光问世以来，拉曼光谱的研究取得了长足进展，已广泛应用于物理、化学、生物以及生命科学等研究领域。

图1显微共焦激光拉曼光谱仪结构

三. 实验仪器和试剂

1. 显微共焦激光拉曼光谱仪 Renishaw inVia（英国雷尼绍公司） 2. 粉碎机、载玻片、盖玻片、胶头滴管 3. 测试样品

常规物质：CCl4，CH2Cl2 复杂样品：不同淀粉类作物 自备样品：不同材料的小挂件 四. 实验步骤

1. 打开主机和计算机电源，同时打开激光器后面的总电源开关，将仪器预热20分钟左右。 2. 自检.

静态取谱（Static），中心520 Raman Shift cm-1, Advanced -> Pinhole 设为 in。使用硅片，用50 倍物镜，1 秒曝光时间，100%激光功率取谱。使用曲线拟合（Curve fit）命令检查峰位，检验仪器状态。 3．样品拉曼光谱的测定

将样品放置在载玻片上,盖上盖玻片，置于显微镜的载物台上，调节显微镜载物台的高度使得显微镜能够清晰地观察到样品表面（上2，下1）。选择

Measurement->New->Spectral acquisition进行实验条件设置，再将白光照明光路切换到激光照明光路（上1，下2），即选择激光照射，选择Measurement->Run运行实验，等待实验运行，直到窗口中出现红色的光谱曲线，采集光谱结束，保存扫描结果。

五．数据处理

用Origin软件绘制拉曼光谱。纵坐标是散射强度，可用任何单位表示，横坐标是拉曼位移，通常用相对于瑞利线的位移表示其数值，单位为波数cm-1。 （1）

的拉曼光谱图：

2000Count s10000020004000Ramen Shift cm-1

（2）NaHSO4的拉曼光谱图（无光、有光）

300002500020000Count s150001000050000020004000Ramen Shift cm-1

Count s2000Count s10000020004000Ramen Shift cm-1

（3）未知样品拉曼光谱图（猜测为有杂质的NaHSO4）

600050004000Count s3000200010000020004000Ramen Shift cm-1

（4）玉石貔貅的拉曼光谱图

700600500400Count s3002001000020004000Ramen Shift cm-1

（5）蜜蜡的拉曼光谱图（单次、累计5次）

Count s4000Count s20000020004000Ramen Shift cm-1

Count s12000100008000Count s600040002000002004006008001000Ramen Shift cm-1

（6）琥珀的拉曼光谱图（荧光信号过强）

100000Count s50000002004006008001000Ramen Shift cm-1

六. 讨论与思考：

1. 比较红外光谱与拉曼光谱的异同。

答：红外光谱和拉曼光谱都是分子振动转动光谱。但红外光谱针对的是有偶极矩变化的分子振动，而拉曼光谱则是针对有极化率改变的振动。一般来说，对称分子红外活性和拉曼活性相对立。非对称分子常常同时具有红外活性和拉曼活性，相同位置的峰在不同谱中的强度不同。

2. 一般的拉曼散射有斯托克斯线和反斯托克斯线两种，为什么实验中记录的拉曼光谱常取斯托克斯线？

答：两者镜面对称，并且在常温下，处于基态的分子数占绝大多数，处于激发态的分子数较少，是基态分子数的ee

-hv/KT

-hv/KT

倍，因此，反斯托克斯线的强度比斯托克斯线弱得多，是斯托克线的

倍。

3、试分析常规物质（CCl4、CH2Cl2）的特征拉曼光谱。 答：

以上为CCl4的拉曼光谱，在200cm-1 、300cm-1，500cm-1附近有较明显的3个特征峰。

以上为CH2Cl2的拉曼光谱，在300cm-1,700cm-1,，3000 cm-1 附近有较明显的3个特征峰。

4. 拉曼光谱的发展及应用。

答： 拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术,其信号来源与分子的振动和转动。拉曼光谱的分析方向有：定性分析：不同的物质具有不同的特征光谱，因此可以通过光谱进行定性分析。结构分析：对光谱谱带的分析,又是进行物质结构分析的基础。定量分析：根据物质对光谱的吸光度的特点,可以对物质的量有很好的分析能力。通过摸索合适的表面处理方法并采用新一代高灵敏度的拉曼谱仪，可将拉曼光谱研究拓展至一系列重要的过渡金属和半导体体系，进而将该技术发展成为一个适用性广、研究能力强的表面(界面)谱学工具，同时推动有关表面(界面)谱学理论的发展。拉曼光谱研究的另一发展方向是采用激光拉曼光谱微区显微技术开展空间分辨研究并进而开展电极表面微区结构与行为的研究。

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