在日常讀文獻(xiàn)時(shí)，我們會(huì)看到文獻(xiàn)中在做相同吸附探針?lè)肿拥募t外光譜時(shí)，有的文獻(xiàn)用“FTIR”，又有些文獻(xiàn)用“DRIFTS”。都是紅外測(cè)試，他們有何區(qū)別?“工欲善其事，必先利其器”，了解不同紅外光譜儀器的原理與區(qū)別是十分必要的，這不僅可以讓我們批判性地閱讀文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，也方便我們?cè)谟胁煌臏y(cè)試需求時(shí)使用對(duì)應(yīng)的光譜儀器。

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本節(jié)主要介紹幾種常見(jiàn)的紅外光譜儀的工作原理，包括比較色散型紅外光譜和傅里葉變換紅外光譜的區(qū)別，以及介紹透射紅外光譜和漫反射紅外光譜。

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色散型紅外光譜vs傅里葉變換紅外光譜

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1.色散型紅外光譜

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在紅外光譜技術(shù)發(fā)展的早些階段，主要采用的是色散型紅外光譜。色散型紅外光譜又名光柵掃描型紅外光譜(圖1)。它通過(guò)紅外光束照射并穿透樣品，利用色散裝置(衍射光柵)得到的。通過(guò)旋轉(zhuǎn)衍射光柵來(lái)旋轉(zhuǎn)掃描光譜，檢測(cè)吸收峰的強(qiáng)度，并以波數(shù)對(duì)吸收強(qiáng)度作圖得到光譜檢測(cè)結(jié)果。

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在測(cè)試中，需要同時(shí)具備樣品池與參比池。參比池用來(lái)抵消測(cè)試環(huán)境、樣品溶劑等對(duì)光譜信號(hào)的干擾，這一點(diǎn)與紫外分光光度計(jì)有些類(lèi)似。

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圖1. 色散型紅外光譜

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2.傅里葉變換紅外光譜(FTIR, Fourier transform infrared spectroscopy)

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近年來(lái)，傅里葉變換紅外光譜獲得了快速發(fā)展。光源發(fā)出兩束光，一束光的光程固定，另一束光因可伸縮的反射鏡而發(fā)生光程變化。因兩個(gè)光程不同，產(chǎn)生一系列相長(zhǎng)干涉和相消干涉(干涉圖)以及光強(qiáng)度變化。傅里葉變換將這種干涉圖從時(shí)域譜轉(zhuǎn)化為頻域譜，生成完整的紅外光譜(圖2)。

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圖2. 傅里葉變換紅外光譜

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目前市面上已基本普及了傅里葉變換紅外光譜技術(shù)。相比色散型紅外光譜，傅里葉變換紅外光譜具有許多優(yōu)勢(shì)：

1.光譜范圍較寬(4000 – 100 cm-1);

2.光譜分辨率極高( < 0.001 cm-1);

3.較高的波束準(zhǔn)確度;( < 0.01 cm-1);

4.極短的掃描時(shí)間(可在1 s內(nèi)做全掃描);

5.較高的信噪比，適用于測(cè)量弱信號(hào)樣品，對(duì)吸附態(tài)研究極為有利

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透射紅外光譜vs漫反射紅外光譜

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應(yīng)用法則：

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當(dāng)樣品吸收適當(dāng)且散射能量較弱時(shí)，可以采用透射法;當(dāng)樣品散射或反射能量大時(shí)，更適合用漫反射法。

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1.透射紅外光譜

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在透射紅外光譜中，一般采用壓片法制樣。樣品的厚度與透光率呈反比。為了平衡壓片的成功率與透光效果，建議選擇在4000 cm-1處樣品的透光率達(dá)到10 – 30%的厚度。

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若采用透射紅外做原位反應(yīng)，或通過(guò)探針?lè)肿拥奈絹?lái)表征催化劑表面的組成、骨架結(jié)構(gòu)、酸堿等理化性質(zhì)，則需要配套功能性樣品池。一般而言，樣品池需要滿足可加熱、可達(dá)到高真空度等條件。因此對(duì)于高真空度的需求，還需要給樣品池匹配一個(gè)真空架。圖3為一種典型的真空架及原位樣品池。該原位zhu池可通過(guò)內(nèi)置電熱絲加熱。一般地，真空架與原位池構(gòu)成的真空系統(tǒng)的真空度需要< 10-3 Pa。

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圖3. 真空架與樣品池（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

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2.漫反射紅外光譜（DRIFTS, Diffuse reflectance infrared spectroscopy）

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漫反射紅外光譜可測(cè)量松散的粉末樣品，不需要透射紅外光譜的壓片操作，在當(dāng)下的催化劑研究中獲得了廣泛應(yīng)用。目前，市面上的紅外光譜儀器大多配備了兼容漫反射的模件（紅外軟件中的“Kubella Munk”模式）。當(dāng)儀器加持漫反射池后，即可開(kāi)展漫反射紅外光譜的測(cè)試工作。圖4a是Harrick漫反射原位池。如果漫反射池有加熱功能（圖4b），并可通入一定壓力的氣氛或達(dá)到一定的真空度，則可利用漫反射池做進(jìn)一步的原位紅外光譜研究。若有低溫需求測(cè)試，則應(yīng)將漫反射池改換為具有冷阱的低溫杜瓦型原位池（圖4c）。例如Harrick的低溫原位池在灌入液氮后，測(cè)試溫度可達(dá)到-150?oC。

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圖4. a) 原位漫反射池組件;b) 高溫型反應(yīng)倉(cāng);c) 低溫杜瓦型反應(yīng)倉(cāng)

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