拉曼光谱仪在各个领域的应用 发布日期:2021-04-13 09:12:31    文章来源:莱雷科技

拉曼光谱仪在各个领域的应用

最近很多人都在找这个,我从网上整理出一套比较全面的分享。节省你的时间。拉曼光谱以其信息丰富、样品制备简单、水干扰小等独特优势,广泛应用于化学、材料、物理、高分子、生物、医学、地质等领域。

拉曼光谱在有机化学中主要用作结构鉴定和分子相互作用的手段。它是红外光谱的补充,可以识别特殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度和形状是识别化学键和官能团的重要依据。拉曼光谱也可以作为判断分子异构体的依据。

在无机化合物中,金属离子与配体之间的共价键往往具有拉曼活性,它可以提供有关配合物组成、结构和稳定性的信息。另外,许多无机化合物具有不同的晶体结构,具有不同的拉曼活性。因此,拉曼光谱可以用来确定和鉴定红外光谱无法完成的无机化合物的晶体结构。

在催化化学中,拉曼光谱可以提供催化剂本身和表面物种的结构信息,也可以实时研究催化剂的制备过程。同时,激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面结构和性质的重要手段,可以在分子水平上研究电化学界面结构、吸附和反应,在电催化、腐蚀和电镀等领域有着广泛的应用。

拉曼光谱仪可以提供许多有关高分子材料结构的重要信息。拉曼峰的宽度可以用来表征高分子材料的立体化学纯度。例如,具有随机位置或混合头尾结构的样品的拉曼峰弱而宽,而具有高度有序结构的样品的拉曼峰强而尖。


研究内容包括:

(1) 化学结构与立体判断:聚合物中的C=C、C-C、S-S、C-S、N-N骨架对拉曼光谱非常敏感,常用于研究聚合物的化学成分和结构。

(2) 组分定量分析:拉曼散射强度与聚合物浓度呈线性关系,方便了聚合物组分含量的分析。

(3) 结晶相和非晶相的表征,以及聚合物结晶过程和结晶度的监测。

(4) 动力学过程研究:伴随聚合物反应的动力学过程,如聚合、裂解、水解和结晶。相应拉曼光谱的某些特征谱带的强度会发生变化。

(5) 聚合物取向研究:聚合物链的各向异性必然导致光散射的各向异性。通过测量拉曼光谱的去极化率,可以获得分子构型或构象的重要信息。

(6) 聚合物共混物相容性及分子相互作用的研究。

(7) 复合材料应力松弛和应变过程的监测。

(8) 聚合过程和聚合物固化过程的监控。

拉曼光谱是材料科学中研究材料结构的有力工具。它可以在相组成界面、晶界等方面做大量的工作。包括:

(1) 薄膜结构材料的拉曼光谱研究:拉曼光谱已成为化学气相沉积(CVD)薄膜的检测和识别手段。拉曼光谱可以用来研究单晶硅、多晶硅、微硅和非晶硅的结构,以及非晶硅硼氢化物、非晶硅氢化物、金刚石和类金刚石碳等层状薄膜的结构。

(2) 超晶格材料研究:通过测量超晶格中应变层的拉曼频移,可以计算出应变层的应力,根据拉曼峰的对称性可以知道晶格的完整性。

(3) 半导体材料研究:拉曼光谱可以测量离子注入后半导体的损伤分布、半磁性半导体的成分、外延层的质量以及外延层混合物的成分载流子浓度。

拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段。由于水的拉曼光谱非常微弱,而且光谱非常简单,拉曼光谱可以用来研究生物大分子在近自然状态和活性状态下的结构和变化。

生物大分子的拉曼光谱可以同时获得许多有价值的信息

(1) 蛋白质二级结构:α-螺旋、β-折叠、无规卷曲和β-翻转

(2) 蛋白质主链构象:酰胺Ⅰ、Ⅲ、C-C、C-N伸缩振动

(3) 蛋白质侧链的构象:苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的侧链,以及后两者的构象和存在形式随其微环境的变化而变化

(4) 羧基、巯基、S-S和C-S的构象变化对构象变化敏感

(5) 生物膜中脂肪酸的旋转异构化。

(6) DNA分子结构和DNA与其他分子的相互作用。

(7) 研究了脂质与生物膜的相互作用、结构和组成。

(8) 它为生物膜中蛋白质和脂质的相互作用提供了重要的信息。

不同的中草药由于其化学成分的不同而具有不同的拉曼光谱

高效薄层色谱法(TLC)能有效地分离中草药,但不能获得各组分的结构信息。表面增强拉曼光谱(SERS)具有峰型窄、灵敏度高、选择性好等优点,可用于中草药化学成分的高灵敏度检测。将薄层色谱与SERS指纹图谱相结合,是一种新的中药成分原位分析方法。

由于拉曼光谱仪分析无需破坏样品,因此可用于中药材样品的无损鉴定,对珍贵中药材的研究尤为重要。

利用拉曼光谱动态跟踪中草药的变质过程,对中草药的稳定性预测和质量监测具有直接的指导作用。

由于中草药、中成药和复方中药的复杂混合体系,不需要任何组分的分离和提取,直接与细菌和细胞相互作用。拉曼光谱用于采集细菌和细胞的光谱,观察细菌和细胞的损伤程度,研究其药理作用,优化中药、中成药和配方。

拉曼光谱已成功地应用于宝石学研究和宝石鉴定。拉曼光谱能够准确地识别宝石中的包裹体,提供宝石的产地和来源信息,有效、快速、无损、准确地识别宝石的种类天然宝石、合成宝石和优化宝石。

拉曼光谱可用于宝石包裹体化学成分的定性和定量检测。利用拉曼光谱技术研究矿物中包裹体的特征,可以获得宝石矿物的来源和成因信息。

拉曼光谱仪测试的微区可达1-2um,在宝石鉴定中具有明显的优势。它能检测出极微小的杂质、微夹杂和人工掺杂,满足宝石无损快速鉴定的要求。

另外,共焦设计的拉曼显微镜(confocal design of Raman microscope,confoal)可以在不破坏样品的情况下检测不同深度的样品,并完全消除其他深度样品的干扰信息,从而获得不同深度样品的真实信息,这在多层材料的分析中非常有用。共焦显微拉曼光谱具有很好的空间分辨率,可以获得物种和分子的变化、相应的物种分布以及物种和分子在界面不同区域的吸附取向。

7拉曼光谱在文物研究方面具有独特的优势

拉曼光谱是一种基于拉曼散射的分子光谱分析方法。文物界之所以选择拉曼,是因为其独特的无损优势。而且,拉曼光谱由于其要求低、空间分辨率高、检测过程简单等优点,在文物研究领域得到了广泛的应用。

拉曼光谱是一种基于拉曼效应的分子结构表征技术。它的信号源与分子的振动和旋转有关。

拉曼光谱的分析方向如下

定性分析:不同的物质有不同的特征光谱,所以可以通过光谱进行定性分析。

结构分析:谱带分析是材料结构分析的基础。

定量分析:根据物料对光谱的吸收特性,对物料的量有良好的分析能力。

拉曼光谱分析方法无需样品预处理,无需样品制备过程,避免了一些误差,具有操作简单、测定时间短、分析过程灵敏度高等优点

(2) 不同振动峰的重叠和拉曼散射强度容易受到光学系统参数等因素的影响

(3) 荧光对傅里叶变换拉曼光谱的干扰

(4) 在傅立叶变换频谱分析中,曲线的非线性经常出现

(5) 任何物质的引入都会给被测体系统带来一定程度的污染,这相当于引入一些误差的可能性,这将对分析结果产生一定的影响。