当前位置：首页 > 教育综合 > 正文

固体拉曼样品是粉末吗

教育综合
2024-02-23 07:57:23

用拉曼光谱鉴别下列哪些化合物对比较合适

用拉曼光谱鉴别固体、粉末、液体、胶体、软膏、气体、无机材料、有机材料、生物材料、纯物质、混和物、溶液等比较合适

液体拉曼和固体拉曼测试区别

测试不同，价格不同。
1、测试不同。固体拉曼是通过光声方法，来直接探测样品中因相干拉曼过程而存储能量的一种非线性光存储技术，拉曼液体安检仪是同方威视研发团队经过多年技术储备、攻关、研发出的新一代液体检查产品。
2、价格不同。液体拉曼比较贵，价格在三万人民币到五万人民币之间，固体拉曼在三千人民币到五千人民币之间。

固体核磁样品是怎么处理的呢,不需要溶剂吗

都说了是固体核磁，不需要溶解。一般而言，固体样品要求的是粉末状，粉末越细越好，这样有利于把样品装填紧密。对于特殊样品，可以考虑把他们弄成粉状，尽可能的细些，这样在很仔细的操作下也能够实现高速旋转完成测试。比如对于塑料膜状和丝状样品，也可以剪成细粉状（至少像锯末那样的状态）。然后再想写其他办法，比如可以通过参杂一些对于测试没有影响的其它材料的细粉，可以把样品装填紧密。还有样品不能具有电磁性。另外还有需要注意的是，顺磁性杂志的影响。顺磁性杂志会导致弛豫加快，杂志比较多时，会使得在采样还没开始就已经弛豫完了，使得采集不到信号。此外，顺磁性杂志还会导致化学位移各项异性增大，边带会加强。但是少量杂

激光拉曼光谱在有机显微组分研究中的初步应用

鲍芳^1，2李志明¹ 张美珍¹ 王汝成²

（1.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151；2.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京 210093）

摘要由于激光拉曼光谱能对碳物质的结构有序程度进行研究，并且能够评价碳物质中存在的结构缺陷，因此可从分子水平上研究认识有机显微组分的性质。而煤岩显微组分分析一直以人工测试为主，受人为因素影响较大，不同研究者往往因其对煤岩显微成分的结构、形态、颜色的辨别能力不完全相同，对煤岩显微组分分析的结果也有所差异。该文对烃源岩中主要的三种显微组分的拉曼光谱特征及其归属进行了初步研究，并比较了不同成熟度样品中各个显微组分的拉曼光谱参数变化，寻找利用拉曼光谱快速有效的识别煤及岩样中的不同显微组分的方法。初步的研究表明，利用拉曼光谱能够快速有效地识别煤及岩样中的显微组分，对操作者的辨别能力要求不高，并且能大大减少人为因素的影响，能作为显微组分分析的一种有效方法。

关键词拉曼光谱显微组分烃源岩

Elementary Investigation on the Application of LaserRaman Spectroscopy in Organic Macerals

BAO Fang^1，2，LI Zhiming¹，ZHANG Meizheng¹，WANG Rucheng²（1.Wuxi Research Institute of Petroleum Geology，SINOPEC Exploration ＆ ProductionResearch Institute，Wuxi，Jiangsu 214151，China；2.Department of EarthSciences，Nanjing University，Nanjing，Jiangsu 210093，China）

Abstract Raman spectra of carbon materials as the structure of the ordered state is very sensitive for the degree of order for the structure to provide very reliable information，it is widely used to characterize the graphite structure of carbon materials.Analysis of macerals manual testing has been mainly influenced by human factors，different researchers often because of the microscopic constituents of coal structure，morphology，ability to distinguish colors are not identical，to the coal was Micro-component analysis of the results vary.In this paper，the maturity of source rocks of different samples of the three main components of the Raman spectra of microscopic characteristics and attribution study to compare the maturity of each different Raman spectra of macerals parameter changes.Preliminary studies have shown that Raman spectroscopy can identify quickly and effectively in the coal and rock samples macerals，the operator’s ability to identify less demanding，and can greatly reduce the influence of human factors，can be used as an effective method for the macerals analysis.

Key words Raman spectroscopy；organic macerals；source rocks

光散射是自然界常见的现象，即当一束光照射到介质表面时，大部分的光都被介质反射或被透过介质，另一部分的光被介质向各个方向散射。气体、液体、固体介质的分子对入射光的特殊的散射现象，即拉曼散射，由印度物理学家拉曼首先发现。在拉曼散射中，拉曼位移与入射光的频率无关，仅取决于分子本身的固有振动和转动能级结构，不同物质具有不同的拉曼位移。尽管对于同一种物质用不同频率光照射时产生的拉曼散射光不相同，但其拉曼位移是确定的。每一种具有拉曼活性的物质都有其特定的拉曼光谱特征，根据物质的特征拉曼光谱可以辨认出物质的种类，因此可利用拉曼光谱进行定性分析。在利用拉曼光谱进行物质鉴定时，对照拉曼谱图中的特征光谱就可以识别物质的种类。相同化学组成而晶体结构不同的物质，往往由于其分子结构不同而具有不同的拉曼光谱。

拉曼光谱作为一种分子振动光谱，是物质成分及结构分析的有效分析手段。拉曼光谱可以单独，或与其他技术（如x衍射谱、红外吸收光谱、中子散射等）结合起来应用，方便地确定离子、分子种类和物质结构。激光拉曼光谱分析是一种研究物质分子结构的微区分析手段，液体、粉末及各种固体样品均不需特殊处理即可用于拉曼光谱的测定。其应用主要是对各种固态、液态、气态物质的分子组成、结构及相对含量等进行分析，实现对物质的鉴别与定性^［1］。

显微拉曼分析技术在物品的鉴定上具有一系列优点：(1)显微拉曼是一种微区分析，它的分辨率为2μm，这不仅使它能测试物质的主要成分，而且还能够鉴定其中的微量杂质或掺杂物，并且在进行光谱测试的同时，可以在显微镜下观察形貌；(2)分析的物态不限于固体，同样能分析熔体、液体和气体；(3)显微拉曼也是一种非破坏的方法，只需很少的样品，不需要特殊处理，可以直接测试，并对物体没有任何损伤，这些是某些常规鉴定仪器所不能或难以做到的^［2］。

由于拉曼光谱对碳材料的结构有序状态非常敏感，可以为结构的有序性程度提供非常可靠的信息，因此被广泛用来表征石墨等碳质材料的结构特征^［3］。在过去的30多年间，激光拉曼光谱在研究石墨、碳材料和石墨层间化合物的结构方面得到了广泛的应用和关注^［4］。

烃源岩中的有机显微组分作为一种非晶态固体，与石墨相似，具有微晶层片状结构，但结构不像石墨那样完全有规则的排列。X射线的研究表明，随着煤化程度的加深，煤中的结构逐渐有序化^［5］。由于激光拉曼光谱能对碳物质的结构有序程度进行研究，并且能够评价碳物质中存在的结构缺陷，因此可从分子水平上研究认识烃源岩显微组分的性质。本文对烃源岩中主要的三种显微组分的拉曼光谱特征及其归属进行了初步研究，并比较了不同成熟度样品中各个显微组分的拉曼光谱参数变化，以便寻找利用拉曼光谱快速有效地识别煤及岩样中的不同显微组分的方法。

1 实验样品及方法

1.1 样品及样品的制备

本次实验选用的样品为鄂尔多斯大牛地气田不同变质程度的5个岩石与煤样品（表1）。拉曼光谱检测前先将样品碎至略小于1mm的颗粒，然后用环氧树脂胶结，并以镜质体反射率测定的要求进行抛光制成光片。抛光后的样品置于真空密闭干燥器中保存，以免有机质颗粒发生氧化。

表1 研究样品的地质特征

1.2 实验仪器及实验条件

样品的拉曼光谱检测均在中国石化无锡石油地质研究所的Renishaw in Via型激光拉曼光谱仪上进行。实验使用氩离子激光器作激发光源，激发线波长为514.5nm，激光输出功率约为13mW，照射在样品表面上的功率约为3mW，系统的分辨率为2μm，扫描范围为100～4000cm^-1。检测后的拉曼光谱均经过基线校正处理。

2 结果与讨论

2.1 有机显微组分的拉曼光谱

图1是大20-2样品中不同有机显微组分的拉曼光谱图，其中丝质体和半丝质体都属于惰性组，由于壳质组的荧光太强，影响拉曼谱峰的质量，没有加入比较。从图中能看出，丝质体、半丝质体与镜质体的光谱特征相似，在一级峰区域的1580cm^-1附近处有一尖锐峰，该谱峰是天然石墨所固有的，属于石墨晶格面内C—C键的伸缩振动，振动模式为E2g，称为石墨峰（G峰）。除了有与石墨相同的G峰外，有机显微组分在1360cm^-1附近还有一较宽谱峰，归属于石墨微晶的A1g振动模式，是由于石墨晶格缺陷、边缘无序排列和低对称碳结构引起的，称为结构无序峰（D峰）。随着碳材料结构有序程度的减小和石墨化程度的降低，D峰的强度逐渐增大，G峰的强度逐渐减小。因此，碳材料结构的有序性通常用代表无序结构的D峰与石墨结构的G峰的积分强度比来进行表征。

图1 大20-2样品不同有机显微组分的拉曼光谱

在二级峰区域中（2200～3400cm^-1），出现多个峰，分别位于2400，2700，2900，3300cm-1附近。其中2700cm^-1附近的峰，在发育石墨三维晶格时分裂，分裂程度和三维晶格完善程度成正比^［6］。由于显微组分的光谱图中可见二级峰基本都是一级峰的倍频或合频，归于晶格振动的泛音和结合，其结构信息基本都可从一级峰上反映出来，因此在此对二级峰暂不作详细讨论。

从有机显微组分的拉曼谱图中能得出，有机显微组分的微晶结构与石墨相似，是微晶层片状结构，但结构不像石墨那样完全有规则的排列，属于结构无序的碳材料。这一结果与文献中对煤X射线衍射结果相同^［5］，认为其基本微晶类似于石墨结构，微晶中碳原子成六角形排列，形成层片体；但平行的层片体对共同的垂直轴不完全定向，一层对另一层的角位移紊乱，各层无规则地垂直于垂直轴，这是与石墨不同的地方，称为乱层结构。这种结构可能因含有杂原子，如氧原子，而形成交联的立体结构。由于微晶结构的不完善，微晶边缘还残存着链烃和环烃，使微晶的大小和长度随原料、热解温度等条件的不同而改变。

2.2 拉曼光谱的拟合与不同显微组分的光谱变化

为了准确地描述有机显微组分的光谱参数，需要对拉曼光谱进行分峰拟合处理。如果只按2个峰D和G进行拟合，常常会忽略一些肩峰的存在，这对结构有序性较低的碳质材料的深入分析是很不利的。对于结构有序性低的碳材料，参照Sadezky对不同碳材料光谱分析的结果^［7］，主要用4个谱峰利用wire3.0软件进行拟合，如图2所示，文中的其他拉曼谱图都按照此方法进行拟合。在有机显微组分的拉曼谱图中分别位于1200，1350，1500，1600cm^-1。其中1200cm^-1峰只有在无序碳材料中才出现，但它的归属还有很多争论。1350cm^-1峰（D1）称为缺陷峰，归属于A1g模式，与声子的拉曼效应有关。通过HRTEM对不同热效应处理过的碳材料研究表明，Beny-Bassez和Rouzaud总结为，D1归为碳材料晶体结构面内的无序结构和杂原子产生的缺陷峰^［8］。1500cm^-1峰（D3）在无序碳质材料中表现为宽峰，对于该谱峰谱线的归属，目前还存在着争论，有些研究者认为是由于无定型碳或某些官能团的存在而引起的，如有机分子、片段和官能团等^［7，9］，而有的研究者认为是纯属结构上的一些因素^［10］。

图2 对大20 -2样品中镜质组的光谱拟合结果

表2 大20-2样品不同显微组分的激光拉曼光谱特征值

表2列出了大20-2样品中各显微组分的拉曼光谱图进行拟合后的光谱参数，由于各缺陷峰中以D1峰为主，所以表中只列出了D1峰和G峰的有关光谱参数。从表2中可以明显看出，该样品中从丝质体、半丝质体到镜质体，D1峰的位置向高波数移动，半峰宽增加，而G峰位置基本不变，其半峰宽也有增大的趋势。D1峰代表石墨的缺陷峰，G峰代表石墨峰，有机质的成熟度代表的是石墨化过程，有机质成熟度越高，石墨越有序，缺陷越少。从样品的拉曼谱峰看，成熟度越高，D1峰位置向低波数移动，半峰宽变小，G峰位置基本不变。对烟煤不同显微组分的反射率研究发现，在同一种煤种，反射率从低到高的次序始终为壳质组、镜质组、半镜质组、惰质组。而样品中不同显微组分D1峰的位置变化规律为丝质体＜半丝质体＜镜质体，代表其成熟度为丝质体＞半丝质体＞镜质体，这是与反射率研究的规律相一致的。同时，碳材料结构的有序性通常用代表无序结构的D1峰与石墨结构的G峰的峰面积比来进行表征，样品中显微组分的D1/G峰面积比逐渐增大，也说明从丝质体、半丝质体到镜质体，显微组分中晶格缺陷、边缘无序排列和低对称结构的碳组分逐渐增多，有序性逐渐减小。

有机显微组分作为在显微镜下可识别的有机组分，烃源岩中的有机质大部分由镜质组、惰质组、壳质组和腐泥组构成。每一个组都包括一系列在成因、物理化学性质和工艺性质上比较接近的显微组分，这几个显微组分之间在组成、形态及性质上是有明显区别的。

表3列出了不同成熟度样品中各显微组分的拉曼光谱参数。从表3中的数据可以看出，在不同成熟度的样品中，从丝质体、半丝质体到镜质体，各显微组分的拉曼参数有一定的规律性，主要表现在以下方面：在拉曼位移方面，G峰位置基本不变，D1峰位置增大，且变化比较明显；在谱峰的半峰宽方面，G峰的半峰宽逐渐增大，说明晶体结构的完善程度减小，也可作为参考标准，D1峰的半峰宽都较大；在谱峰的面积比方面，D1峰面积/G峰面积有增大的趋势，说明显微组分的结构有序度减小。图3是依据表3作出的各显微组分与拉曼光谱主要参数的关系图。从图3中能看出，在各个光谱参数中，不同显微组分的D1峰位置与G峰半峰宽有较明显的变化，区别较大，可作为判断不同有机显微组分的参考标准，而其他参数的变化则不是很明显。

表3 不同成熟度样品中各显微组分的拉曼光谱参数

图3 各显微组分与各拉曼光谱参数的关系

3 结论

长期以来，煤岩显微组分分析一直以人工测试为主，受人为因素影响较大，不同研究者往往因其对煤岩显微成分的结构、形态、颜色的辨别能力不完全相同，对煤岩显微组分分析的结果也有所差异。初步的研究表明，利用拉曼光谱能够快速有效地识别煤及岩样中的显微组分，对操作者的辨别能力要求不高，并且能大大减少人为因素的影响，能作为显微组分分析的一种有效方法。

参考文献

［1］程光煦.拉曼布里渊散射：原理及应用［M］.北京：科学出版社，2001

［2］杨士娟，李瑗.拉曼散射光谱及其应用［J］.高教装备，2006（8）：56 -57，70.

［3］李美芬，曾凡桂，齐福辉，等.不同煤级煤的Raman谱特征及与XRD结构参数的关系［J］.光谱学与光谱分析，2009，29（9）：2446-2449.

［4］李东风，王浩静，王心葵.PAN基碳纤维在石墨化过程中的拉曼光谱［J］.光谱学与光谱分析，2007，27（11）：2249-2253.

［5］谢克昌.煤的结构与反应性［M］.北京：科学出版社，2002.

［6］冯有利，郑辙，郭延军.碳化树木的微结构特征研究［J］.北京大学学报，2003，39（5）：727-731.

［7］Sadezky A，Muckenhuber H，Grothe H，et al.Raman microspectroscopy of soot and related carbonaceous materials：Spectral analysis and structural information［J］.Carbon，2005，43：1731 1742.

［8］Beny-Bassez C，Rouzaud J N.1985.Characterization of carbonaceous materials by correlated electron and optical microscopy and Raman microspectroscopy［J］.Scanning Electron Microscopy，1985（1），119-132.

［9］Jawhari T，Roid A，Casado J.Raman spectroscopic characterization of some commercially available carbon black materials［J］.Carbon，1995，33（11）：1561-1565.

［10］Mernagh T P，Cooney R P，Johnson R A.Raman spectra of Graphon carbon black［J］.Carbon，1984，22：39-42.