傅里叶红外(FT-IR):Origin数据处理、光谱绘图、曲线优化、图形美化(傅里叶红外ftir烟气分析仪)

FTIR 测试是利用物质对不同波长的红外辐射☢️的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器,可对未知物样品光谱进行谱库检索,以及对混合物样品进行剖析等用途。

下文为 FTIR 的数据处理、光谱绘图、曲线优化、图形美化,所采用软件为中文版 Origin。所获得的数据一般为 excel 格式,其中,A 列为 X 轴(频率),B 列为 Y 轴(强度)。

一、导入 FTIR 数据

可将 excel 中的数据复制。粘贴到 Origin 中。若导入一组以上的数据,需要新增加列,操作:右键选择“添加新列”;或者选择工具栏上方的

添加完新列,导入数据。还需要将 X 轴的数据进行设置,如下图通过鼠标右键的设置。

二、绘制光谱(折线图)

一般需要单独调整几组数据的 Y 轴。因此需要添加新图层,每个图层对应一列 Y 轴的数据。

(1)选中第一组数据,右键“绘图”→“折线图”→“折线图”。

(2)在第一个图层中,右键选择“新图层(轴)”→“右-Y 轴”(可根据自己的习惯),建立第二个图层。

(3)在第二个图层的基础上,到 Book1 中选中第二组数据,然后返回 Graph1,在工具栏中选择“在当前图层添加绘画”→“折线图”。并双击第二条折线,设置成“红色”(为了与第一条折线区分)。

(4)在第二个图层基础上新建第三个图层,针对第二组数据重复上述中(1)和(2)的操作,再添加第三组数据的折线图,并重复上述中(3)的操作。并将第三条折线双击设置成“蓝色”(为了方便区分)。

三、重设 X 轴

因为 FTIR 光谱的 X 轴刻度是从大到小的,所以双击 X 轴,将刻度设置成“4000-650”(或其他从大到小的范围。将鼠标光标移动到折线上可看出该点的位置,根据需要进行选择)。

四、优化曲线

平滑折线图:选择其中一条折线,然后在工具栏上方选择 “分析”→“信号处理”→“平滑”→“打开对话框”。在对话框里,窗口点数设置为“100”(点数越大,平滑程度越大),最后点击确定。另外两条折线同理。然后将 BDF 的 √ 点掉,只保留 100pts,且双击设置每一条折线的颜色,加以区分。

设置边框和折线:双击 X 轴,选择“轴线和刻度线”,设置粗细为“2”(较常用的粗细度),主刻度和次刻度为“朝内”,然后在此对话框内选择左轴,设置粗细为“2”,主刻度和次刻度为“无”,上轴和右轴同左轴。并将新建的右轴挪到一旁。双击折线,将粗细设为“2”。

让三条折线在图中平均分布:双击 Y 轴,设置每个图层的 Y 轴刻度范围。并删除或隐藏新增的其他 Y 轴。

添加 X、Y 轴的标题:X 轴标题为“Wavenumber (cm-1)”,Y 轴标题为“Transmittance (%)”,并设置字号为“28”,X、Y 轴刻度字号为“22”。添加图标,每条折线所对应的图标,工具栏选择“图”→“图例”→“更新图例”。图例的边框需要去除,选中一个图例,右键选择“属性”→“边框”,将填充颜色和边界颜色设为“无”。

五、美化图片

用箭头指向所需要的峰值,在左边工作栏,添加箭头

和添加文字,

并将重要的峰框选出来。

六、光谱分析

参考文献

一般在测试前就需要查阅相关文献,以在测试中判断测试正确与否。比如查找文献可知,聚乙二醇在 2860cm-1 附近会显示归因于 C-H 的特征峰,带着目标在测试中观察光谱,若没有在目标范围出现明显的特征峰,就需要重复测试或者换样品。

重点分析

FTIR 光谱上的峰有很多,一般根据需求分析几个重点考核的特征峰。根据参考文献或者以往的分析,分析各样品的峰强相对差异。

强调相对

FTIR 光谱上的峰只有相对的强弱,因此只分析一个光谱上的一个峰的强度大小并无意义,一般分析两个光谱在同一位置的峰强相对大小,或者分析同一光谱不同位置的峰强相对大小并与另一光谱进行比较。

化学反应

产生化学反应后的材料会在 FTIR 光谱上显示新的特征峰,这也是判断有无化学反应和区别各材料的方法之一。比如,硬化(聚合或固化)前的环氧树脂在 912cm-1 附近显示归因于环氧基团的特征峰,而充分硬化后在此处的峰基本消失,这是因为环氧树脂发生了开环(聚合或交联)反应,并不存在环氧基团了。因此,912cm-1 附近的峰应作为环氧树脂类材料的重点分析目标。

物理变化

物理分散是材料改性的常见手段之一,可通过比较分散前后 FTIR 光谱上峰强的相对大小进行分析。

如将聚乙二醇分散至环氧树脂中,可以观察分散聚乙二醇前后 FTIR 光谱上峰强相对大小的差异。上文提到,聚乙二醇在 2860cm-1 附近显示了归因于 C-H 的特征峰,而根据研究基础可知,环氧树脂在此处的峰并不明显。因此,如果发现分散聚乙二醇后的 FTIR 光谱在 2860cm-1 附近显示了相比纯环氧树脂较明显的峰,可以认为聚乙二醇成功经分散存在于环氧树脂材料里了。

七、其他注意事项

  1. 每条折线的 Y 轴范围的量程要相同,且分布要均匀。
  2. 平滑的大小不固定,若线条太嘈杂,数值可以增大,但不要平滑掉应该有的峰。
  3. 分析中所分析到的峰都需要在图中标注出来。
  4. FTIR 的 Y 轴是不需要刻度线和刻度值的,因为强度只是表示相对大小。
  5. 有些 FTIR 光谱的基线不平,还需要调平基线。
  6. 光谱的 2700cm-1 附近有时受空气中二氧化碳影响会显示杂峰,一般需要处理掉。
  7. 使用箭头时,箭头不要挨到光谱曲线和数值。

特别声明:[傅里叶红外(FT-IR):Origin数据处理、光谱绘图、曲线优化、图形美化(傅里叶红外ftir烟气分析仪)] 该文观点仅代表作者本人,今日霍州系信息发布平台,霍州网仅提供信息存储空间服务。

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