高彩云，黃榮

（山西大同大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，山西大同 037009）

紅外光譜是化合物鑒定的重要信息來源，隨著紅外光譜儀的普及，它的應(yīng)用日益廣泛[1]。紅外光譜測(cè)定技術(shù)分為兩類。一類是指檢測(cè)方法，如透射、衰減全反射、漫反射、光聲及紅外發(fā)射等；另一類是指制樣技術(shù)。在藥物分析中，通常測(cè)定的都是透射光譜。紅外光譜在藥品的鑒別過程中，樣品的制備是關(guān)鍵步驟，對(duì)不同的樣品形態(tài)、不同的樣品性狀，制備方法也不同，只有樣品制備合適，才能得到正確的紅外光譜圖[2-4]。一般紅外制樣方法有壓片法、糊法、膜法、溶液法、衰減全反射法(ATR法)、氣體法[5-8]等幾種。其中，壓片法是最常用的方法，它是將1～2 mg固體樣品加入到100～200 mg的溴化鉀中，在瑪瑙研缽中研成細(xì)粉，壓制成均勻透明、無明顯顆粒的片子，置于光路進(jìn)行測(cè)定[9-10]。摻雜溴化鉀的主要目的是稀釋樣品，同時(shí)溴化鉀在紅外波段無明顯吸收或透射峰，不會(huì)對(duì)樣品信號(hào)產(chǎn)生干擾。然而，在實(shí)際測(cè)試中，大多科研人員僅僅是以1∶100、1∶80，1∶50等配比來壓片，而沒有定量精確的配比和參考文獻(xiàn)[11]。本文主要針對(duì)此問題，通過對(duì)不同質(zhì)量的溴化鉀進(jìn)行測(cè)試，找到變化規(guī)律，給出定量的摻雜量參考依據(jù)，為其他研究和使用紅外光譜測(cè)定方法的科研技術(shù)人員提供有效參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

測(cè)試所用的儀器是：520型傅里葉變換紅外光譜儀（WQF-520A，波數(shù)范圍4 000～400 cm-1，最小分辨率為4 cm-1，如圖1所示），HY-12型紅外壓片機(jī)，F(xiàn)A/JA系列精密電子天平，溴化鉀（光譜純）等。

圖1 520型傅里葉變換紅外光譜儀實(shí)物圖

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

測(cè)試所用樣品為：市售溴化鉀產(chǎn)品，其分子式KBr，光譜純，規(guī)格：Q/12GF 01-2016，陽離子符合光譜測(cè)定，生產(chǎn)廠家為天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

KBr是紅外光譜實(shí)驗(yàn)中必不可少的試劑，完全純的KBr在中紅外區(qū)（4 000～400 cm-1）沒有紅外吸收峰的出現(xiàn)，因此光譜純的KBr是紅外光譜制樣的首選[12-13]。在瑪瑙碾缽中將KBr固體混合物充分碾磨，分別精確稱取0.15、0.20、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45，0.5和1.0 g的純KBr樣品，用壓片機(jī)將純KBr樣品壓制成透明薄片，采集其紅外光譜透射率譜圖，并分析波數(shù)為1 200 cm-1處各樣品的透射率。以上所有采集的紅外光譜數(shù)據(jù)均使用傅里葉變換紅外光譜儀專用工作站軟件（MainFTOS Suite）進(jìn)行處理和分析。相關(guān)樣品制備器材如圖2所示。

圖2 樣品制備中所使用器件的實(shí)物圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 不同含量KBr的紅外光譜

圖2是利用傅里葉紅外光譜儀對(duì)不同質(zhì)量的KBr進(jìn)行測(cè)試所得到的紅外透射率光譜圖。由圖可見，質(zhì)量小于0.35 g的樣品在整個(gè)中紅外波段的透射曲線較平穩(wěn)，透射率均高于80%；并且波數(shù)在1 637 cm-1和3 467 cm-1附近出現(xiàn)吸收峰，分別對(duì)應(yīng)O-H的伸縮振動(dòng)吸收峰和彎曲振動(dòng)吸收峰，這是殘留在樣品中的少量水分所引起的吸收峰，可以通過測(cè)試前對(duì)KBr進(jìn)行干燥處理而消除。但是，當(dāng)KBr的質(zhì)量大于0.35 g后，其紅外透射率急劇降低，并隨著波數(shù)的增加呈接近指數(shù)形式減小。

圖2 不同質(zhì)量KBr的紅外光譜圖

2.2 KBr摻雜量的選擇

根據(jù)對(duì)不同質(zhì)量KBr的透射率紅外光譜進(jìn)行總體比較，我們得知：當(dāng)摻雜量低于0.35 g時(shí)，KBr所產(chǎn)生的光譜強(qiáng)度衰減很小，且波動(dòng)也很小，不會(huì)影響到待測(cè)物質(zhì)的紅外光譜的譜型和透射值。但當(dāng)KBr的質(zhì)量高于0.4 g后光譜透射率急劇下降，譜型已極不平穩(wěn)，幾乎接近指數(shù)函數(shù)的下降趨勢(shì)，這樣就會(huì)極大地影響到待測(cè)物質(zhì)的紅外譜線，進(jìn)而影響其分析和判定結(jié)果。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)通過摻雜KBr以稀釋待測(cè)樣品后進(jìn)行壓片時(shí)，為了保證得到待測(cè)物質(zhì)紅外光譜的可靠性，最大摻雜量不應(yīng)高于0.35 g，否則由于KBr的吸收，會(huì)引起紅外光譜的急速降低，從而影響紅外光譜的準(zhǔn)確性。

此外，我們選取2 000 cm-1處所有樣品的透射率值，并做了比較，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果顯示，透射率在KBr的質(zhì)量小于0.35g時(shí)，基本穩(wěn)定在80%以上，但當(dāng)質(zhì)量超過0.35 g后，透射率急劇從88%下降到8%，特別是質(zhì)量超過0.6后，透射率接近為0，這意味著KBr幾乎把紅外光全部吸收，會(huì)使得實(shí)際物質(zhì)測(cè)試中，無法正常表征被測(cè)樣品的任何紅外光譜信息。

圖3 不同質(zhì)量的KBr在2000 cm-1處的透射率

3 結(jié)論

本文利用傅里葉紅外光譜儀測(cè)試分析了9種不同質(zhì)量的KBr透射紅外光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)KBr的質(zhì)量小于0.35 g時(shí)，對(duì)待測(cè)摻雜壓片進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，不會(huì)影響其實(shí)際的紅外譜形和本征吸收或透射峰。當(dāng)摻雜量高于0.35 g后，就會(huì)使得待測(cè)物質(zhì)的紅外光譜不可靠。所以，實(shí)際摻雜值不應(yīng)高于0.35 g。這些結(jié)果可對(duì)進(jìn)行紅外光譜研究和應(yīng)用的科研技術(shù)人員提供有益參考。