溴化钾掺杂量对物质红外光谱测定影响的研究

高彩云，黄荣

（山西大同大学物理与电子科学学院，山西大同 037009）

红外光谱是化合物鉴定的重要信息来源，随着红外光谱仪的普及，它的应用日益广泛[1]。红外光谱测定技术分为两类。一类是指检测方法，如透射、衰减全反射、漫反射、光声及红外发射等；另一类是指制样技术。在药物分析中，通常测定的都是透射光谱。红外光谱在药品的鉴别过程中，样品的制备是关键步骤，对不同的样品形态、不同的样品性状，制备方法也不同，只有样品制备合适，才能得到正确的红外光谱图[2-4]。一般红外制样方法有压片法、糊法、膜法、溶液法、衰减全反射法(ATR法)、气体法[5-8]等几种。其中，压片法是最常用的方法，它是将1～2 mg固体样品加入到100～200 mg的溴化钾中，在玛瑙研钵中研成细粉，压制成均匀透明、无明显颗粒的片子，置于光路进行测定[9-10]。掺杂溴化钾的主要目的是稀释样品，同时溴化钾在红外波段无明显吸收或透射峰，不会对样品信号产生干扰。然而，在实际测试中，大多科研人员仅仅是以1∶100、1∶80，1∶50等配比来压片，而没有定量精确的配比和参考文献[11]。本文主要针对此问题，通过对不同质量的溴化钾进行测试，找到变化规律，给出定量的掺杂量参考依据，为其他研究和使用红外光谱测定方法的科研技术人员提供有效参考。

1 实验

1.1 仪器与试剂

测试所用的仪器是：520型傅里叶变换红外光谱仪（WQF-520A，波数范围4 000～400 cm-1，最小分辨率为4 cm-1，如图1所示），HY-12型红外压片机，FA/JA系列精密电子天平，溴化钾（光谱纯）等。

图1 520型傅里叶变换红外光谱仪实物图

1.2 实验样品

测试所用样品为：市售溴化钾产品，其分子式KBr，光谱纯，规格：Q/12GF 01-2016，阳离子符合光谱测定，生产厂家为天津市光复精细化工研究所。

KBr是红外光谱实验中必不可少的试剂，完全纯的KBr在中红外区（4 000～400 cm-1）没有红外吸收峰的出现，因此光谱纯的KBr是红外光谱制样的首选[12-13]。在玛瑙碾钵中将KBr固体混合物充分碾磨，分别精确称取0.15、0.20、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45，0.5和1.0 g的纯KBr样品，用压片机将纯KBr样品压制成透明薄片，采集其红外光谱透射率谱图，并分析波数为1 200 cm-1处各样品的透射率。以上所有采集的红外光谱数据均使用傅里叶变换红外光谱仪专用工作站软件（MainFTOS Suite）进行处理和分析。相关样品制备器材如图2所示。

图2 样品制备中所使用器件的实物图

2 实验结果及分析

2.1 不同含量KBr的红外光谱

图2是利用傅里叶红外光谱仪对不同质量的KBr进行测试所得到的红外透射率光谱图。由图可见，质量小于0.35 g的样品在整个中红外波段的透射曲线较平稳，透射率均高于80%；并且波数在1 637 cm-1和3 467 cm-1附近出现吸收峰，分别对应O-H的伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰，这是残留在样品中的少量水分所引起的吸收峰，可以通过测试前对KBr进行干燥处理而消除。但是，当KBr的质量大于0.35 g后，其红外透射率急剧降低，并随着波数的增加呈接近指数形式减小。

图2 不同质量KBr的红外光谱图

2.2 KBr掺杂量的选择

根据对不同质量KBr的透射率红外光谱进行总体比较，我们得知：当掺杂量低于0.35 g时，KBr所产生的光谱强度衰减很小，且波动也很小，不会影响到待测物质的红外光谱的谱型和透射值。但当KBr的质量高于0.4 g后光谱透射率急剧下降，谱型已极不平稳，几乎接近指数函数的下降趋势，这样就会极大地影响到待测物质的红外谱线，进而影响其分析和判定结果。所以，在实际应用中，当通过掺杂KBr以稀释待测样品后进行压片时，为了保证得到待测物质红外光谱的可靠性，最大掺杂量不应高于0.35 g，否则由于KBr的吸收，会引起红外光谱的急速降低，从而影响红外光谱的准确性。

此外，我们选取2 000 cm-1处所有样品的透射率值，并做了比较，结果如图3所示。结果显示，透射率在KBr的质量小于0.35g时，基本稳定在80%以上，但当质量超过0.35 g后，透射率急剧从88%下降到8%，特别是质量超过0.6后，透射率接近为0，这意味着KBr几乎把红外光全部吸收，会使得实际物质测试中，无法正常表征被测样品的任何红外光谱信息。

图3 不同质量的KBr在2000 cm-1处的透射率

3 结论

本文利用傅里叶红外光谱仪测试分析了9种不同质量的KBr透射红外光谱。实验结果表明:当KBr的质量小于0.35 g时，对待测掺杂压片进行红外光谱测试，不会影响其实际的红外谱形和本征吸收或透射峰。当掺杂量高于0.35 g后，就会使得待测物质的红外光谱不可靠。所以，实际掺杂值不应高于0.35 g。这些结果可对进行红外光谱研究和应用的科研技术人员提供有益参考。