實驗室分析儀器--紅外光譜的固體樣品制樣方法

固體樣品的制樣方法

固體樣品可以不同形態存在，如粉末、粒狀、塊狀、薄膜、硬度小的、硬度大的、脆的、堅韌的，等等。固體樣品的測試方法有常規的透射光譜法、顯微紅外光譜法、ATR光譜法、漫反射光譜法、光聲光譜法、高壓紅外光譜法等。紅外光譜附件的制樣技術將在下篇做詳細介紹。本節只介紹用于常規透射紅外光譜的固體制樣方法，即壓片法、糊狀法和薄膜法。

1. 壓片法

壓片法是一種簡便易行、常用的制樣方法。該法只需要稀釋劑、瑪瑙研缽、壓片磨具和壓片機。稀釋劑有溴化鉀和氯化鉀（兩者的操作過程相同），常用的為溴化鉀，此處僅介紹溴化鉀壓片法。

（1）研磨?將約1mg固體粉末樣品與約150mg溴化鉀粉末（溴化鉀粉末在使用前應經120℃烘干，置于干燥器中備用）置于瑪瑙研缽中，研磨均勻（粒度要小于2.5μm）。

（2）壓片 壓片需要使用壓片模具，如圖1所示。用不銹鋼小扁鏟將研磨好的樣品與溴化鉀混合物轉移至壓片模具中，然后使用壓片機給壓片模具施加壓力。通常，施加8t左右的壓力并保持十幾秒鐘，即可壓出透明或半透明的錠片。

（3）測試 從壓片模具中取出錠片后要及時測試，如果不能及時測試，應將錠片暫時保存于干燥器中。

?2.糊狀法

采用鹵化物壓片，所測得的紅外光譜中很難除去位于3400cm和1640cm附近的水峰，會干擾樣品中結晶水、羥基和氨基的測定；采用糊狀法制樣可以克服這個缺點。糊狀法是在瑪瑙研缽中將樣品與糊劑一起研磨，使樣品微粒均勻地分散在糊劑中。最常用的糊劑有石蠟油（液體石蠟）和氟油。用石蠟油或氟油與樣品一起研磨的方法又稱作石蠟油研磨法或氟油研磨法。

（1）石蠟油研磨法 該法制樣速度快，不足之處是:石蠟油糊劑是飽和直鏈碳氫化合物，在光譜中會出現碳氫鍵的特征吸收峰，干擾樣品的測定；樣品用量比壓片法多，至少需要幾毫克樣品。制備樣品時，將幾毫克樣品放在瑪瑙研缽中滴加半滴石蠟油研磨。研磨好后，用硬質塑料片將糊狀物從瑪瑙研缽中刮下，均勻地涂在兩片溴化鉀晶片之間，然后測其紅外光譜。

（2）氟油研磨法 所謂氟油就是全氟代石蠟油（即石蠟油中的氫原子全部被氟原子取代），黏度比石蠟油大一些。采用氟油研磨法制備樣品得到的光譜沒有碳氫吸收峰，但在1300cm^-1以下的光譜區間出現非常強的碳氟吸收峰。因此，采用該法只能得到4000~1300cm^-1區間樣品的光譜。

?

圖1 常用壓片模具實物圖（a）和裝配圖（b）

?石蠟油研磨法和氟油研磨法可以得到互補。氟油在1300cm^-1以上沒有吸收峰，而石蠟油在1300cm^-1以下沒有吸收峰（除了在720cm出現一個弱的吸收峰外）氟油研磨法的制樣方法與石蠟油研磨法相同，此處不再重復。

3.薄膜法?

薄膜法主要用于高分子材料的紅外光譜測定，分為溶液制膜和熱壓制膜兩種方法。

（1）溶液制膜法將樣品溶解于適當的溶劑中，然后將溶液滴在紅外晶片（如溴化鉀、氯化鈉等）載玻片或平整的鋁箔上，待溶劑完全揮發后即可得到樣品的薄膜。最好的溶液制膜法是將溶液滴在溴化鉀晶片上，這樣制得的薄膜可以直接測定。所配制溶液的濃度要適中，如果配制2％的溶液滴1～2滴溶液，膜的直徑在13mm左右，膜的厚度為5～10m，這樣制得的膜適合紅外光譜測定。

?（2）熱壓制膜法可以將較厚的聚合物薄膜熱壓成更薄的薄膜，也可以從粒狀、塊狀或板材聚合物上取下少許樣品熱壓成薄膜。

?

熱壓模具可以購買，也可以自制。購買的薄膜制樣器可以將少許聚合物熱壓成直徑為20mm，厚為15μm、25μm、50μm、100μm、250μm和500μm的薄膜。圖2為薄膜制樣器的熱壓模具示意圖。熱壓模具采用內加熱器，上壓模板上、下壓模板內安裝有電加熱板。熱壓模具的溫度由溫度控制器自動控制，溫度可以從室溫加熱到300℃。不同的聚合物需設定不同的熱壓溫度，表1為常用聚合物設定的熱壓溫度。

?

圖2 薄膜制樣器的熱壓模具示意圖

?

圖2中的套環將上，下兩塊壓模板對下壓模板齊。鋁箔將樣品與上、下壓模板隔開，熱壓好的樣品薄膜夾在兩片鋁箔之間，將兩片鋁箔分開即可取出樣品薄膜，熱壓不同厚度的薄膜使用不同的金屬墊片。

?表1 常用聚合物設定的熱壓溫度