紅外光譜儀儀儀（Infrared spectrometry）和拉曼光譜（Ra ** n spectrometry）它是研究分子結構和化學成分的有力工具。由于其速度快、靈敏度高、檢測量少，廣泛應用于材料、化工、環保、地質等領域。從分析測試的角度來看，兩者的結合往往能更好地提供分子結構的信息。紅外光譜儀儀儀和拉曼光譜屬于分子振動光譜，但實際上有很大的區別：紅外光譜儀儀儀是吸收光譜，拉曼光譜是散射光譜，同一分子的兩種光譜往往不同，與分子對稱密切相關，也受分子振動規律的嚴格限制。剛接觸的話，如果不能從機制到應用層面對兩者有清晰的理解和認知，單從曲折的譜線可能無法區分它們的關聯和區別。接下來，通過理論與實例相結合，為讀者提供參考，為大家掀開兩個光譜的面紗。

(一)檢測原理

(1)紅外光譜儀儀儀:當電磁輻射與物質分子相互作用時，其能量與分子的振動或旋轉能量差相等，導致分子從低能級向高能級跳躍。因此，某些特定波長的電磁輻射被物質分子吸收，紅外吸收光譜分子吸收紅外輻射后，測量不同波長處的輻射強度會產生振動能級和旋轉能級。因此，紅外光譜儀儀儀也被稱為分子振動旋轉光譜。(簡而言之，紅外光譜儀儀儀產生的是分子中偶極矩變化的振動，因為它吸收光的能量。

（2）拉曼光譜：光照射到物質中，使光子與分子中的電子碰撞。如果發生非彈性碰撞，光子將部分能量傳遞給電子。此時，散射光的頻率不等于入射光的頻率。這種散射被稱為拉曼散射，產生的光譜被稱為拉曼光譜。（簡而言之，拉曼光譜的產生是由于單色光照射后光的綜合散射效應引起的振動）。

(二)活動判斷

(1)互斥規則

任何具有對稱中心的分子，如果其分子振動是拉曼活性的，則其紅外吸收是非活性的。相反，如果是紅外活性的，拉曼是非活性的。

(2)互允規則

拉曼和紅外光譜儀儀儀沒有對稱中心的分子是活性的(個別除外)。

(3)互禁規則

拉曼和紅外對少數分子的振動是非活性的(如乙烯分子)。

(三)檢測儀器

1)紅外光譜儀儀儀

（1）色散紅外光譜儀儀儀：類似于紫外線-可見光分光光度計，由光源、單色器、吸收池、探測器和記錄系統組成。棱鏡或光柵作為色散元件，嚴格限制能量，掃描時間長，靈敏度、分辨率和精度低。

（2）傅里葉變換紅外光譜儀儀儀:無色散元件，主要由光源、邁克爾遜干涉儀、探測器、計算機等組成。與色散紅外光譜儀儀儀相比，具有分辨率高、波數精度高、掃描速度快、光譜范圍寬、靈敏度高等優點。

2）拉曼光譜

(1)色散激光拉曼光譜儀:主要由樣品室、激光器、單色器、檢測器等組成。

(2)傅里葉變換近紅外激光拉曼光譜儀:主要由樣品室、激光光源、邁克爾遜干涉儀、濾光片組、檢測器等組成。

（3）激光顯微拉曼光譜儀：通過顯微鏡將入射激光聚焦到樣品的小部分，直接觀察放大圖像，使激光點對準不受周圍物質干擾的微區域，準確獲取照射部分的拉曼光譜圖。

(四)異同點

1）相似之處：對于一個給定的化學鍵，其紅外吸收頻率等于拉曼位移，都代表第一振動能水平的能量。因此，某些峰值的紅外吸收波數與拉曼位移完全相同。紅外吸收波數和拉曼位移位于紅外光區，兩者都反映了分子的結構信息。拉曼光譜和紅外光譜儀儀儀一樣，也用于檢測物質分子的振動和旋轉能水平。

2）不同點

(1)本質區別:紅外光譜儀儀儀是吸收光譜，拉曼光譜是散射光譜。

(2)紅外線更容易測量，信號強，但拉曼信號弱。但拉曼光譜一般比較清晰，重疊帶很少見到，譜圖分析比較方便。

(3)紅外光譜儀儀儀使用紅外光(尤其是紅外光)，而拉曼可以選擇可見光到近紅外光。

(4)紅外光譜儀儀儀常用于研究極性基團的非對稱振動，拉曼光譜常用于研究非極性基團和骨架的對稱振動。

(5)拉曼光譜可測水溶液(水的拉曼散射很弱)，而紅外光譜儀儀儀不適用于水溶液量。

(6)拉曼光譜測定不需要特殊樣品，紅外光譜儀儀測定需要樣品。

(7)玻璃容器或毛細管可以測量拉曼光譜，但玻璃容器不能測量紅外光譜儀儀儀。

(8)大多數時候，拉曼光譜和紅外光譜儀儀相互補充，即:紅外強，拉曼弱。紅外弱，拉曼強。

(9)紅外光譜儀儀儀更好地識別有機物，而拉曼光譜在改善無機化合物信息時更全面。

(10)紅外光譜儀儀儀分析:三要素(吸收頻率、強度、峰形)。除了三要素，拉曼光譜分析還具有去偏振度。

(1)實例1[1]

作者通過一步熱解合成了包裹Fe3C納米顆粒的氮與碳納米管混合（Fe3C@NCNTs），比較不同溫度合成的材料。過硫酸鹽是用合成催化劑激活的（PS）抗生素磺胺甲惡唑 ( ** X)，并對反應機制進行了探究和解釋。

分析：作者通過拉曼光譜（圖1）表示合成材料的結構特征和石墨化程度。D帶反映碳sp3缺陷(如石墨烯無定形碳層、邊緣等。)，而G帶反映sp2雜化石墨化碳原子E2g振動。所以，D帶與G帶的強度比ID/IG值越高，缺陷程度越高，石墨化程度越低。首先，所有樣品在D帶(~1350 cm?1)和G帶(~15888 cm?1)均顯示兩個明顯的峰值。可以進一步得出結合圖，Fe3C@NCNTs-800的ID/IG值最低（0.86)表明它是最完整的sp雜化結構，這可能與其導電性有關。2.拉曼光譜D峰(2705 cm?1)是石墨烯材料的另一個值得注意的特點，從其位置和形狀可以識別分層。在700-1000 ℃所有在溫度下烘烤的東西Fe3C@NCNTs樣品都有寬2D峰值意味著少層結構。綜上所述，當熱解溫度較低或較高時，不能形成良好的熱解溫度sp碳納米管的結構需要適當的煅燒溫度來形成完整的石墨烯結構。從FTIR紅外光譜儀儀儀(圖2)還檢測到含氧官能團。煅燒溫度為600 ℃升高到1000 ℃時，除C=C除峰外，其他四個峰均變弱，表明隨著石墨烯結構的演變，O和不穩定N物種分解。

(二)實例2[2]

作者制備了石墨烯負載CuO探索石墨烯對材料CuO納米結構的結構、光學和聲子性質的影響。研究和討論了納米結構形狀、晶粒尺寸和帶間隙在不同石墨烯負載下的變化，并通過處理染料廢水直接比較了制備材料的性能。

(a) FTIR紅外光譜儀儀儀；(b)(注:C”指CuO，“GCXX數字代表復合材料CuO前驅體的質量分數)

(a) 石墨烯負載CuO拉曼光譜；(b) G帶和(c) 2D聲子能帶位置和強度；(d) G帶和2D帶增強因子

分析：通過分析FTIR紅外光譜儀儀儀和拉曼光譜探討了合成納米材料的聲子性質。晶粒尺寸的增加會導致晶粒尺寸的增加CuO中自旋聲相互作用的增強受強自旋聲相互作用的影響，選擇定則會放松；觀察到的CuO多聲子是因為CuO納米結構的形狀改性放松了選擇規則；石墨烯的存在CuO每個聲子的位置和強度都有輕微的影響。

(3)實例3[3]

本文總結了拉曼光譜檢測微塑料(< 20 μm)與其他檢測技術(如紅外光譜儀儀儀)相比，現狀、優缺點。

(a)拉曼圖像(左)和紅外圖像(右)；(b)拉曼光譜(左)和紅外透射光譜(右)

分析：為了驗證紅外光譜儀儀儀和拉曼成像的有效性，作者對尺寸進行了驗證< 400 μm純化和過濾海洋微塑料樣品，選擇1萬個 × 1000 μm拉曼成像和過濾器FTIR透射成像分析，比較兩種光譜測量的結果，包括微塑料的數量、類型和尺寸，以及光譜質量、處理和測量時間。圖5b顯示尺寸較小(15-20) μm）聚丙烯（PP）顆粒光譜，清晰的拉曼光(左)與弱而有噪音的紅外光譜儀儀儀(右)形成對比。對于紅外光譜儀儀儀，由于顆粒尺寸接近紅外顯微光譜的橫向分辨率和衍射極限，信噪比較低。值得注意的是，紅外光譜儀儀儀可能是目標檢測對象和相鄰顆粒混合物的光譜。相比之下，同一粒子的拉曼光譜顯示得更好PP雖然拉曼信號強度相對較低，但信噪比顯著提高。

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