Raman光谱分析.pptx

3.7 Raman光谱分析法的应用光谱分析法的应用 材料科学领域材料科学领域半导体半导体氮化硅氮化硅陶瓷陶瓷碳材料碳材料高分子高分子生物材料生物材料其它领域其它领域合成化学合成化学电化学电化学环境科学环境科学生物工程生物工程地质矿物地质矿物文物考古文物考古3.7.1 Raman3.7.1 Raman光谱用于合成化学光谱用于合成化学 RamanRaman光谱与光谱与FTIRFTIR谱一样，也可根据谱峰波谱一样，也可根据谱峰波数、形状、强度利用基团的数、形状、强度利用基团的RamanRaman位移数据位移数据表推断分子结构。表推断分子结构。RamanRaman光谱一般适于测定有机分子的骨架，而光谱一般适于测定有机分子的骨架，而FTIRFTIR谱谱则适于测定有机化合物分子的极性基团。如有机分子则适于测定有机化合物分子的极性基团。如有机分子中的中的S SS S，C CS S，C CS S，C CC C，C CC C，N NN N，有机金，有机金属键和脂环等属键和脂环等RamanRaman散射强度高，特征性强，适宜用散射强度高，特征性强，适宜用RamanRaman光谱分析。对于水溶液中的有机物用光谱分析。对于水溶液中的有机物用RamanRaman光谱光谱研究尤为有利。研究尤为有利。常见基团的常见基团的RamanRaman位移图位移图3.7.2 Raman光谱用于高分子材料光谱用于高分子材料 薛奇等，薛奇等，FT-RamanFT-Raman光谱在高分子结构研究中的应用，光散射学报，光谱在高分子结构研究中的应用，光散射学报，19981998，1010：158.158.黄海平等，黄海平等，拉曼光谱在高分子中的应用新进展，热固性树脂，拉曼光谱在高分子中的应用新进展，热固性树脂，2001，16：38.1.聚合物结晶与立构规整度研究聚合物结晶与立构规整度研究2.聚合物共混物的相容性研究聚合物共混物的相容性研究3.聚合物固化过程监测聚合物固化过程监测4.聚合反应动力学研究聚合反应动力学研究5.聚合物水溶液和凝胶体系中水聚合物水溶液和凝胶体系中水的结构和分子间作用力的研究的结构和分子间作用力的研究6.聚合物表面增塑机理研究聚合物表面增塑机理研究3.7.3 Raman光谱分析碳材料结构光谱分析碳材料结构G G线（线（1580cm1580cm-1-1),G),G线强度可用来线强度可用来表征石墨结构中表征石墨结构中SPSP2 2杂化键结构杂化键结构的完整程度。的完整程度。D D线（线（1360cm1360cm-1-1),),由石墨微晶不由石墨微晶不完整、结构缺陷多、边缘不饱和完整、结构缺陷多、边缘不饱和碳原子而引起。碳原子而引起。常用两者的相对强度比值常用两者的相对强度比值 R(R=IR(R=I13601360/I/I15801580=I=ID D/I/IG G)大小来判断石大小来判断石墨化程度和石墨结构完整的程度。墨化程度和石墨结构完整的程度。几种碳材料的几种碳材料的RamanRaman光谱光谱3.7.3 Raman光谱分析碳材料结构光谱分析碳材料结构玻璃炭的玻璃炭的RamanRaman光谱随热处光谱随热处理温度的变化理温度的变化对于无序结构的玻璃炭属于对于无序结构的玻璃炭属于难石墨化碳材料，微晶小而难石墨化碳材料，微晶小而排列紊乱，因而存在较强的排列紊乱，因而存在较强的D D线，即使在线，即使在30003000石墨化，石墨化，D D线仍很强。但是，随着热处线仍很强。但是，随着热处理温度（理温度（HTTHTT）的提高，显著）的提高，显著的特点是拉曼峰宽边窄，意的特点是拉曼峰宽边窄，意味着微晶有一定程度的增大味着微晶有一定程度的增大和取向。和取向。G G线线D D线线中间相沥青基碳纤维的中间相沥青基碳纤维的RamanRaman光谱随热处理温度的变化光谱随热处理温度的变化3.7.3 Raman光谱分析碳材料结构光谱分析碳材料结构PANPAN基碳纤维的基碳纤维的RamanRaman光谱随热光谱随热处理温度的变化处理温度的变化3.7.3 Raman光谱分析碳材料结构光谱分析碳材料结构PANPAN基原丝属于有机纤基原丝属于有机纤维。它的维。它的RamanRaman谱图特谱图特征完全不同于无机碳征完全不同于无机碳纤维。但是，纤维。但是，PANPAN原丝原丝经预氧化和碳化后。经预氧化和碳化后。出现了石墨的特征拉出现了石墨的特征拉曼谱线。曼谱线。PANPAN原丝与碳纤维原丝与碳纤维A1(A1(模量模量390GPa)390GPa)、A3(A3(模量模量230GPa)230GPa)的的RamanRaman光谱比较光谱比较3.7.3 Raman光谱分析碳材料结构光谱分析碳材料结构碳纤维经表面处理后碳纤维经表面处理后D D线显著增强。这是因线显著增强。这是因为在阳极氧化过程中，为在阳极氧化过程中，碳纤维表层微晶受到碳纤维表层微晶受到氧化刻蚀。氧化刻蚀。PANPAN基碳纤维经阳极表面处理前后的基碳纤维经阳极表面处理前后的RamanRaman光谱光谱1580cm-1拉曼峰位置随纤维应变的变化（拉曼峰位置随纤维应变的变化（(a)：PAN基基CF；(b)：沥青基：沥青基CF）Carbon，1995，33：97.3.7.3 Raman光谱分析碳材料结构光谱分析碳材料结构The crystal size increases going from the core to skin in HMS4 3.7.3 Raman光谱分析碳材料结构光谱分析碳材料结构Carbon，1995，33：97.