一、制样基础原则
傅立叶红外光谱仪红外测试核心要求:样品厚度适中、无水分、无气泡、无杂质,透光均匀,避免吸收峰饱和、基线漂移。不同形态样品对应专属制样手段,分为固体、液体、气体三大类,实验室常用固体制样法。
二、固体样品制备(常用)
1. KBr 溴化钾压片法(粉末、晶体原料选择)
适用:化工粉体、中药粉末、塑料颗粒、无机填料、树脂粉末
烘干除水:样品与 KBr 粉末放入烘箱 100~120℃烘干 2h,去除水分,消除 3400cm⁻¹ 水干扰峰;
配比研磨:样品 1~2mg + 干燥 KBr 100~200mg 放入玛瑙研钵,充分研磨至微米级细粉,无颗粒反光;
装模压片:粉末均匀填入压片模具,压力 8~12MPa 保持 30~60s,制成半透明薄片;
上机测试:薄片无裂纹、无白斑即可放入样品架;出现发白不透光说明样品过多,裂纹代表压力不足或吸潮。
注意:含羟基、易吸水样品制样速度要快,操作环境保持干燥。
2. 薄膜制样法(塑料、高分子薄膜)
适用:PE、PVC、PET、橡胶薄膜、涂层
直接薄膜:厚度控制 10~50μm,太厚会造成吸收峰饱和,峰顶平切无法识别;过薄信号太弱;
热压成膜:硬质树脂颗粒,两片抛光铝箔夹持,加热加压压出均匀透明薄膜;
溶剂涂膜:难热熔样品用易挥发溶剂(四氯化碳、二氯甲烷)溶解,滴在溴化钾晶片上自然挥发成膜。
3. 石蜡糊法(易升华、易溶于有机溶剂样品)
适用:部分晶体、易分解有机原料
干燥样品研磨后滴少量液体石蜡调成糊状,均匀涂抹在两片 NaCl 盐片中间形成薄层,夹紧测试。
缺点:石蜡本身有烷烃吸收峰,仅用于辅助定性,不适合检测烷基类物质。
4. 衰减全反射 ATR 制样(无损快速检测,主流现场检测)
适用:块状塑料、橡胶、布料、涂层、硬质板材、无法粉碎样品
无需压片、不消耗耗材,操作简单:
清洁 ATR 晶体:酒精擦拭金刚石 / 锗晶体,风干无残留;
样品贴合:样品平整面紧贴晶体表面,旋转压杆施加适度压力,保证无空隙气泡;
采集背景后直接扫描;
优势:不破坏样品、无需烘干,适合大批量快速筛查;厚度无严格限制。
三、液体样品制备
1. 液体池法(低挥发性纯液体、溶液)
选用 NaCl、KBr 密封液体盐片;
用注射器吸取液体注入液体池,避免产生气泡;
液层厚度 0.02~0.1mm,高浓度样品选用薄液层,防止峰饱和;
测试完成立即清洗盐片,烘干存放,防止吸潮腐蚀晶体。
2. 液膜法(高沸点纯液体简易测试)
两片溴化钾晶片中间滴 1 滴待测液体,轻轻贴合形成均匀薄液膜,夹紧测试;仅临时快速定性,不适合水溶液。
水溶液特殊处理
普通溴化钾盐片遇水溶解,测试水溶液需用氟化钙 CaF₂、氟化钡耐水晶体搭配专用液体池。
四、气体样品制备
使用红外专用气体吸收池:
抽真空排空池内空气、水汽;
通入待测气体,控制合适气压;
密封后扫描,主要用于挥发性有机物、尾气气体定性分析。
五、制样常见问题与解决办法
图谱出现 3400、1640cm⁻¹ 宽水峰:样品或 KBr 受潮,重新烘干,在红外干燥箱制样;
压片浑浊发白:样品添加过量、研磨不充分,减少样品量延长研磨时间;
图谱基线倾斜、噪声大:压片存在裂纹、气泡,重新压片;
强吸收峰顶部截平饱和:样品太厚、浓度过高,稀释 KBr 或减薄薄膜;
ATR 测试信号微弱:样品与晶体贴合不紧密,加大压杆压力。
六、制样通用安全与耗材保存要点
KBr、NaCl 盐片极易吸潮,存放于干燥器内,禁止徒手触碰透光面;
研磨、压片全程避免油污、灰尘污染;
挥发性、有毒溶剂制样需在通风橱操作;
傅立叶红外光谱仪测试结束及时清洁模具、ATR 晶体、液体池,防止样品残留腐蚀耗材。