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第6章 漫反射光谱

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漫反射光谱(DRS)分析

漫反射光谱(DRS)分析


1
R 2 R
2
● 实际测定的是 R’∞, 不是绝对反射率 R ∞，即相对 一 个标准样品的相对反射率。 ● 其值依赖于波长 F(R’ ∞)—波长 ●对应于透射光谱的消光系数 ● 在一个稀释的物种的情况下正比于物种的浓度 （相似于 Lambert-Beer law)。
6
● 漫反射光谱的表达
8
1/R∞ 和 Log (1/R∞) ——相当于透射光谱测定中的
吸收率： log (1/R) = log (100/%R) 。 用log (1/R) 单位是因为其与样品组分
的浓度间有线性相关性。
9
10
● R∞的确定
一般不测定样品的绝对反射率，而是以白色标准物 质为参比（假设其不吸收光，反射率为1），得到的相 对反射率。 参比物质：要求在200 nm – 3 微米波长范围反射 率为100%，常用MgO, BaSO4，MgSO4等，其反射率 R ∞定义为1（大约为0.98-0.99). MgO 机械性能不如
代替法
比较法
检测器：光电倍增管（用于紫外-可见光） 硫化铅 （用于近红外区）
18
2. 样品处理
将固体样品研磨成一定的颗粒度，保证重现性， 压成片状，干燥。 参比压成白板。 粉末样品不用压片，用专用样品池测定。 样品也可用稀释剂稀释测定，稀释剂可用MgO， BaSO4,NaCl, SiO2等。
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2.比比谁的 手更白！
你能猜出每条反射曲对应 的是哪只手吗？
B
右上图：手背皮肤的紫外可见漫
反射曲线
A C
左下图：上图所测曲线的各个“样 品”
20
三、催化剂研究中的应用
1. 光吸收性质的研究 TiO2光催化剂
光谱测量方法
紫外可见漫反射光谱

紫外可见漫反射光谱

紫外-可见漫反射光谱 ——原理及操作
diffuse refl, 2021
主要内容：
一. 漫反射光谱原理 二. 漫反射光谱与积分球 三. 紫外-可见漫反射光谱仪器原理及操作 四. 紫外-可见漫反射趣味实验
一.漫反射光谱原理：
❖镜面反射： 反射角=入射角
•漫反射光是指从光源发出的光进入样品内部，经过多 次反射、折射、散射及吸收后返回样品表面的光．
二.漫反射光与积分球 ：
Diffused reflectance and integrating sphere:
Sample有吸收 反射量减少
The characteristics of typical integrating sphere coatings
PTFE（聚四氟乙烯）和一般漫反射材料
（BaSO4）的反射率比较：
三. 紫外-可见漫反射光谱仪器及操作
System Hardware
System Layout
BTC611 Spectrometer
Cuvette Flash Xenon
Fiber Connector
Thickness Sheet Sample Holder
Accessories
Transmission Test :
Take off the port plug or port reducer .
Take off reference and put the sample
1 2 K 为吸收系数，S 为散射系数，R∞ 表示无限厚样品
Set “Integration Time” to an appropriate value, that make the “Intensity” of “Reference Scan” up to around 60,000.
漫反射光谱(DRS) PPT

漫反射光谱(DRS) PPT


光谱
光谱解析
图3给出了不同温度下烧结的TiO2样品的DRS 谱图，由图可见，所有样品都有明显的吸收带边(光 吸收阈值)，光谱吸收带边位置可由吸收带边上升的 拐点来确定，而拐点则通过其导数谱来确定。
TiO2样品的吸收带边与烧结温度的关系示于图4曲 线(1)，虽然在400℃附近出现最大的吸收带边，但从 总体上看，样品的吸收带边随烧结温度的升高和晶粒 尺寸的增大，发生了光谱吸收带边的红移。
反射峰通常很弱，同时，它与吸收峰基本重合，仅 仅使吸收峰稍有减弱而不至于引起明显的位移。对固 体粉末样品的镜面反射光及漫反射光同时进行检测可 得到其漫反射光谱。
● Kubelka—Munk 方程式（漫反射定律）
F (R )K/S1 2R R 2
K 为吸收系数，S 为散射系数，
R∞ 表示无限厚样品的反射系数R 的极限值。
漫反射光谱(DRS)
一、基本原理
1、固体中金属离子的电荷跃迁。
在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体 ，另一方为电子接受体。在光激发下，发生电荷转移， 电 子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，在紫外区 产生吸收光谱。
当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内 的跃迁（d-d)跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低， 表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。
收集这些光谱信息，即获得一个漫反射光谱， 基于此可以确定过渡金属离子的电子结构（价 态，配位对称性）。
2、漫反射光谱
当光照射到固体表面时，发生反射和散射。
● 镜面反射： 反射角=入射角 光不被吸收！
● 漫 反 射：
当光束入射至粉末状的晶面层时，一部分光在表 层各晶粒面产生镜面反射；另一部分光则折射入表层 晶粒的内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面，再发 生反射、折射吸收。如此多次重复，最后由粉末表层 朝各个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光。
漫反射光谱原理

漫反射光谱原理

漫反射光谱原理
漫反射光谱原理是指光线照射到物体表面时，光由于物体表面的粗糙度或材料的非均匀性而发生散射的现象。

在这种散射过程中，不同波长的光以不同的角度散射出去，形成一种特定的波长分布，即漫反射光谱。

漫反射光谱可以用来研究物体的颜色、材料成分、结构特征等信息。

当白光照射到物体表面时，物体会吸收部分光的能量，而反射出来的光则包含了物体表面所具有的颜色信息。

根据物体表面的不同特性，不同波长的光会以不同的强度散射出来，形成一个光强分布的谱。

漫反射光谱被广泛应用于材料科学、化学、生物医药等领域。

通过分析物体散射出的漫反射光谱，可以推断物体的颜色、成分、纹理、粗糙度等信息。

同时，漫反射光谱的研究还可以帮助人们了解光与物质的相互作用规律，为新材料的设计与制备提供理论指导。

总的来说，漫反射光谱原理是通过研究物体表面光的散射特性，得到一种特定的波长分布，用以分析物体的颜色、成分与结构等信息。

通过这种原理的应用，人们可以更深入地了解物质的性质与特征，为科学研究与实际应用提供有力支持。

漫反射光谱(DRS)

漫反射光谱(DRS)

Characterization and catalytic properties of tin-containing mesoporous silicas prepared by different methods
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Fig. 6 shows the UV–vis diffuse reflectance spectra of the
1
一、基本原理
1、固体中金属离子的电荷跃迁。
在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体 ，另一方为电子接受体。在光激发下，发生电荷转移，
电 子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，在紫外区
产生吸收光谱。
当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内
的跃迁（d-d)跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低，
different tin-containing MCM-41. For all G samples, the spectrum is mainly composed of a very intense absorption at 220 nm, in agreement with a tetrahedrally coordinated tin. For high tin loadings, a small shoulder, characteristic of
BaSO4, 现在多用BaSO4作标准。
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MgO的光谱
12
BaSO4的光谱
reflects well in range 335 – 1320 nm
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二、测定方法
1. 仪器
紫外-可见-近红外漫反射光谱计
UV-Vis-NIR diffuse reflectance spectroscopy (Varian CARY 500 )
漫反射光谱(DRS)分析PPT文档共34页

漫反射光谱(DRS)分析PPT文档共34页

42、只有在人群中间，才能认识自 。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
漫反射光谱(DRS)分析
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
紫外可见漫反射光谱

紫外可见漫反射光谱

紫外可见漫反射光谱引言光谱是研究物质结构及其性质的重要手段之一。

其中，紫外可见（UV-Vis）光谱是一种常用的分析技术。

它通过测量材料对紫外和可见光的吸收和散射来获取材料的信息。

在UV-Vis光谱中，除了吸收峰外，还存在着漫反射现象。

本文将重点探讨紫外可见漫反射光谱的原理和应用。

紫外可见光谱简介紫外可见光谱是将物质经过紫外和可见光的照射后，测量它们对光的吸收和散射的强度。

根据花费能量的不同，光谱分为紫外光谱（UV）和可见光谱（Vis）。

UV光谱范围从200纳米到400纳米，而可见光谱范围从400纳米到800纳米。

漫反射光谱的特点漫反射是当光射向一个粗糙的表面时，由于表面不规则，光在不同方向上发生散射而形成的现象。

漫反射光谱与吸收光谱不同，它不需要过滤器来选择特定波长，而是使用漫反射装置收集多个方向的散射光。

漫反射光谱的特点如下：1.宽波长范围：漫反射光谱在紫外和可见光范围都有效，可以用于分析不同波长下的材料。

2.高散射强度：由于漫反射现象的存在，漫反射光谱具有很高的散射强度，可以检测到很低浓度的样品。

3.无需样品处理：相比于吸收光谱需要样品溶解或稀释的处理，漫反射光谱可以直接对固体样品进行测量，简化了实验步骤。

紫外可见漫反射光谱的应用紫外可见漫反射光谱在许多领域都有广泛的应用。

下面列举了一些常见的应用领域：1.材料科学：漫反射光谱可以用于材料的质量控制和表征。

通过测量材料在不同波长下的散射光谱，可以分析材料的结构和成分。

2.化学分析：漫反射光谱可以用于分析化学物质的浓度和反应动力学。

通过测量反应体系中光的散射强度的变化，可以确定反应速率和反应物的浓度。

3.生物医学：漫反射光谱在生物医学领域中有广泛的应用。

例如，它可以用于检测细胞的活性和浓度，分析生物分子的结构和功能等。

4.环境监测：漫反射光谱可以用于环境监测和污染物检测。

通过测量大气中颗粒物的散射光谱，可以判断空气质量和环境污染程度。

实验方法进行紫外可见漫反射光谱的实验通常需要以下步骤：1.样品准备：将固体样品清洁并均匀地摊在样品台上，或用溶液将液态样品摊在样品台上。

《光学教程》姚启钧原著_第六章

《光学教程》姚启钧原著_第六章

各向同性介质： 入射光是自然光，正侧方 向——线偏振，斜方c ——部分 偏振，正对x ——自然光. 各向异性介质： 入射光是线偏振光，侧向 ——部分偏振. 偏振度：
Iy Ix p , 退偏振度： 1 p Ix Iy
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五、散射光的强度
• 散射光的强度
I Z I C cos , I y I 0 , I I 0 (1 cos )
dI l a dx，I a 0dx 4.答：朗伯定律和比尔定律的数学表达式分 I 别为： I ACl ， I ＝ I e I＝I 0 e a 0 • 和 。 I0
I
0 a
5.答：（1）线度小于光的波长的微粒对入 射光的散射现象通常称为瑞利散射。 （2） 瑞利定律表述为：散射光强度与波长的四 次方成反比，即： • I = f () - 4 。 6.答：因为光的散射。
• 2.分类： •①
• ②按不均匀团块性质
瑞利散射：线度 / 10 线性 米氏散射：线度 线度 自发拉曼散射 拉曼散射 受激拉曼散射 非线性 布里渊散射
廷 延德尔系散射：胶体， 乳胶液，含有烟雾灰尘 乳胶液，含有烟雾灰尘 的大气等 的大气等 延德尔系散射：胶体， 延德尔系散射：胶体， 乳胶液，含有烟雾灰尘 延德尔系散射：胶体， 乳胶液，含有烟雾灰尘 的大气等 分子散射：由于分子热 运动造成局部涨落引起 运动造成局部涨落引起 的的 分子散射：由于分子热 分子散射：由于分子热 运动造成局部涨落引起 分子散射：由于分子热 运动造成局部涨落引起 的
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三、瑞利散射
•
1. 瑞利散射： l < 的微粒对入射光的散射现象。 2. 瑞利定律：散射光强度与波长的四次方成反比， 即： I=f () -4 f ()——光源中强度按波长的分布函数 3.应用：红光散射弱、穿透力强（信号旗、信号灯） →红外线（遥感等）
漫反射光谱的吸收峰

漫反射光谱的吸收峰

漫反射光谱是一种光谱学技术，通常用于表征固体样品的光学性质。

与传统的吸收光谱不同，漫反射光谱测量的是样品对光的散射或反射。

因此，漫反射光谱中没有明确的吸收峰，而是反映了样品中的光散射特性。

漫反射光谱通常在可见光范围内进行测量，并用于分析物质的组成、结构和颜色等信息。

通过分析漫反射光谱，可以获得以下信息：
颜色：漫反射光谱可以用于定量分析样品的颜色特性，包括颜色的饱和度、亮度和色调。

组成：根据漫反射光谱的特征，可以推断样品中的不同化学成分。

不同化学物质对光的散射特性可能会不同，从而在光谱中产生不同的特征。

结构：漫反射光谱可以用于研究样品的微观结构，如晶体、颗粒大小和形状等。

虽然漫反射光谱本身没有吸收峰，但通过分析漫反射光谱的光谱特征和形状，可以获得有关样品的有用信息。

对于具体的样品和应用，可能需要与其他分析技术或数据处理方法相结合，以进一步解释光谱结果。

光谱反射率 漫反射率

光谱反射率 漫反射率

光谱反射率漫反射率
光谱反射率与漫反射率是光学领域中的两个重要概念，它们在
物体表面反射光线时起着关键作用。

光谱反射率是指物体在不同波
长光线照射下的反射率，而漫反射率则是指物体表面对入射光线的
均匀反射能力。

光谱反射率是描述物体表面对不同波长光线的反射能力的参数。

不同波长的光线在物体表面的反射率不同，这导致了我们能够观察
到物体的颜色。

例如，红色的物体对红光有较高的反射率，而对其
他颜色的光线反射率较低，因此我们看到它是红色的。

光谱反射率
的研究对于颜色测量、光谱分析等方面具有重要意义，广泛应用于
纺织、印刷、油漆等行业。

而漫反射率则是描述物体表面对入射光线的均匀反射能力。

当
光线照射到物体表面时，一部分光线会被表面反射，而另一部分则
会被吸收或穿透。

漫反射率高的物体表面能够均匀地反射光线，使
得物体看起来柔和、不闪耀。

这在摄影、照明等领域中具有重要应用，例如在拍摄人像时，使用漫反射率高的背景可以使画面更加柔
和自然。

光谱反射率和漫反射率的研究不仅有助于我们更好地理解光的行为，还在工程技术和科学研究中有着广泛的应用。

通过对物体表面反射光线的特性进行研究，我们可以更好地设计材料、开发新的光学器件，并且在颜色测量、环境遥感等领域中发挥重要作用。

因此，对光谱反射率和漫反射率的深入研究将为我们带来更多的科学发现和技术创新。

紫外漫反射光谱原理

紫外漫反射光谱原理

紫外漫反射光谱原理1. 引言紫外漫反射光谱是一种重要的光谱分析技术，广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。

它利用紫外光的特性，通过对材料表面的反射和吸收行为进行测量和分析，提供有关材料结构和化学性质的重要信息。

2. 紫外光与可见光谱紫外光是可见光谱的一部分，位于可见光谱的短波端。

其波长通常在10-400纳米之间。

与其他可见光谱相比，紫外光具有较高的能量，能够激发某些材料的电子跃迁，产生特定的光谱特征。

3. 漫反射与光谱学漫反射是指光在物体表面以各种角度反射的现象。

当光线照射到材料表面时，一部分光线会被吸收，一部分光线会被反射。

漫反射光谱学就是研究光在材料表面的反射行为与材料性质之间的关系。

4. 紫外漫反射光谱的原理当紫外光照射到材料表面时，如果材料对紫外光的吸收性能不同，就会产生不同的漫反射光谱。

通过对这些光谱的测量和分析，可以推断出材料的分子结构和化学性质。

例如，不同的分子结构对紫外光的吸收能力不同，因此可以通过测量紫外漫反射光谱来判断材料的种类和化学组成。

5. 实验方法与设备进行紫外漫反射光谱实验需要使用专业的光谱仪。

这些设备通常包括光源、样品台、单色仪、光电倍增管、数据采集和处理系统等部分。

在实验过程中，将样品放置在样品台上，调整光源的角度和单色仪的波长，然后记录样品在不同波长下的漫反射光谱。

6. 数据处理与分析实验完成后，需要对收集到的数据进行处理和分析。

这包括对光谱进行基线校正、背景消除、峰位和峰强度的测量等。

通过对这些数据的分析，可以推断出材料的分子结构和化学性质。

例如，可以根据峰位和峰强度判断材料的种类和化学组成。

7. 应用领域与实例紫外漫反射光谱技术在多个领域都有广泛的应用。

例如，在材料科学领域，可以通过测量材料表面的漫反射光谱来判断材料的种类和化学组成；在化学领域，可以通过测量化合物的漫反射光谱来判断化合物的分子结构和化学性质；在生物学领域，可以通过测量生物分子的漫反射光谱来判断生物分子的结构和功能。

紫外可见漫反射谱的分析原理以及应用

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收集这些光谱信息，即获得一个漫反射光谱， 基于此可以确定过渡金属离子的电子结构（价 态，配位对称性）。
2、漫反射光谱
当光照射到固体表面时，发生反 射和散射。
● 镜面反射： 反射角=入射角 光不被吸收！
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● 漫 反 射：
当光束入射至粉末状的晶 面层时，一部分光在表层各晶 粒面产生镜面反射；另一部分 光则折射入表层晶粒的内部， 经部分吸收后射至内部晶粒界 面，再发生反射、折射、吸收。 如此多次重复，最后由粉末表 层朝各个方向反射出来，这种 辐射称为漫反射光。
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载体中引入分子筛
Ni-W-Al2O3
从图中可以看出,催化剂在580 nm和630 nm均没发现NiAl2O4 尖晶石的特征谱带,说明载体 中引入了适量的分子筛,使其 相对均匀地分散于氧化铝基体 中,有效削弱镍与氧化铝的相 互作用,并抑制镍离子扩散到 氧化铝晶格中。另外,在420 nm处出现了一个明显的八面体 镍物种的特征谱带,这样可以 减少惰性镍铝尖晶石的生成, 有利于镍以八面体物种的形式 存在,从而更有利于镍助剂效 应的发挥,提高催化剂的加氢 活性。
5
漫反射光的强度决定于样品对光的吸收，以及由样品的物理 状态所决定的散射。
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● Kubelka—Munk 方程式（漫反射定律）
F ( R )
K
/S
1 R 2
2 R
K 为吸收系数，主要决定于漫反射体的化学组成 S 为散射系数，主要决定于漫反射体的物理特性 R∞ 表示无限厚样品的反射系数R 的极限值。 F (R∞ ) 称为减免函数或K—M函数。
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一、基本原理
1、固体中金属离子的电荷跃迁。
在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体 ，另一方为电子接受体。在光激发下，发生电荷转移， 电子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，这种电子 转移需要的能量小，在紫外区产生吸收光谱。

紫外可见漫反射光谱基本原理

紫外可见漫反射光谱基本原理前言：1.紫外可见光谱利用的哪个波段的光？紫外光的波长范围为：10-400 nm; 可见光的波长范围：400-760 nm; 波长大于760 nm为红外光。

波长在10-200 nm范围内的称为远紫外光，波长在200-400 nm的为近紫外光。

而对于紫外可见光谱仪而言，人们一般利用近紫外光和可见光，一般测试范围为200-800 nm.2. 紫外可见漫反射光谱可以做什么？紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）可用于研究固体样品的光吸收性能，催化剂表面过渡金属离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态、配位对称性等。

备注：这里不作详细展开，我们后面会结合实例进行分析。

3. 漫反射是什么？当光束入射至粉末状的晶面层时，一部分光在表层各晶粒面产生镜面反射（specular reflection）；另一部分光则折射入表层晶粒的内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面，再发生反射、折射吸收。

如此多次重复，最后由粉末表层朝各个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光（diffuse reflection）。

4. 紫外可见光谱的基本原理对于紫外可见光谱而言，不论是紫外可见吸收还是紫外可见漫反射，其产生的根本原因多为电子跃迁.有机物的电子跃迁包括n-π,π-π跃迁等将放在紫外可见分光分度法中来介绍。

对于无机物而言：a. 在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体，另一方为电子接受体。

在光激发下，发生电荷转移，电子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，在紫外区产生吸收光谱。

其中，电荷从金属（Metal）向配体(Ligand)进行转移，称为MLCT;反之，电荷从配体向金属转移，称为LMCT.b. 当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的跃迁（d-d)跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低，表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。

c. 贵金属的表面等离子体共振：贵金属可看作自由电子体系，由导带电子决定其光学和电学性质。

紫外可见漫反射光谱的测试原理

紫外可见漫反射光谱的测试原理
紫外可见漫反射光谱是一种非接触式表面分析技术，可用于研究材料的光学性质、表面形态和化学成分等。

其测试原理是将紫外可见光照射到样品表面，由于样品表面存在微小起伏和颗粒，光线会发生漫反射现象，漫反射光谱是根据被反射光的强度和波长来分析材料表面的性质的。

漫反射光谱的测试原理基于菲涅尔方程和薄膜厚度的变化，可以得到表面形态、膜厚度和化学计量比等信息，是一种非常有用的表面分析技术。

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紫外可见漫反射光谱的测试原理

紫外可见漫反射光谱的测试原理
紫外可见漫反射光谱是一种用于分析物质的光谱测试方法。

它的原理是利用紫外光和可见光的波长，将光线照射到待测试的样品表面上，并测量被样品表面反射的漫反射光谱。

漫反射光谱是一种与样品表面反射率相关的光谱，可以提供样品的结构信息和化学组成信息。

通过对漫反射光谱的测量和分析，可以确定样品的成分、结构、形态等信息，广泛应用于化学、材料科学、生物医学等领域的研究和生产中。

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光谱测量方法 将TiO2样品在6MPa压力下制成圆片，以标准白 板作参比，在装有积分球的UV/Vis/NIR分光光度计 上测得250-500 nm的漫反射谱、用365 nm处的表 现吸光度(与F(R)函数值成正比) 来比较不同温度制 备样品对光的吸收能力。
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光谱
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光谱解析
图3给出了不同温度下烧结的TiO2样品的DRS 谱图，由图可见，所有样品都有明显的吸收带边(光 吸收阈值)，光谱吸收带边位置可由吸收带边上升的 拐点来确定，而拐点则通过其导数谱来确定。 TiO2样品的吸收带边与烧结温度的关系示于图4曲 线(1)，虽然在400℃附近出现最大的吸收带边，但从 总体上看，样品的吸收带边随烧结温度的升高和晶粒 尺寸的增大，发生了光谱吸收带边的红移。
12
MgO的光谱
13
BaSO4的光谱
reflects well in range 335 – 1320 nm
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二、测定方法
1. 仪器
紫外-可见-近红外漫反射光谱计
UV-Vis-NIR diffuse reflectance spectroscopy (Varian CARY 500 )
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• 紫外分光光度计与紫外漫反射的区别： 紫外分光光度计与紫外漫反射的区别：
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这种红移趋势说明如下。由图1 这种红移趋势说明如下。由图1、图2可知，随着烧结温 可知， 度的升高，一方面，样品的晶粒尺寸有所增大． 度的升高，一方面，样品的晶粒尺寸有所增大．当烧结温度低 400℃时 晶粒的增长平缓且尺寸较小，高于400℃ 400℃时 于400℃时，晶粒的增长平缓且尺寸较小，高于400℃时，晶粒 的增大明显且尺寸较大，由尺寸量子效应理论可知， 的增大明显且尺寸较大，由尺寸量子效应理论可知，当纳米材 料的粒径越小，其带隙越宽．尺寸量子效应就越明显． 料的粒径越小，其带隙越宽．尺寸量子效应就越明显．这和在 烧结温度低于400℃ 400℃时 样品吸收带边红移量较大， 烧结温度低于400℃时，TiO2样品吸收带边红移量较大，高于 400℃时 变化比较平缓的现象相一致， 400℃时，变化比较平缓的现象相一致，表明烧结温度较低的 样品具有显著的尺寸量子效应。另一方面， 样品具有显著的尺寸量子效应。另一方面，样品的晶型从锐钛 矿向金红石转化．由于金红石型的TiO 带隙宽度(3 0eV)比锐 (3． 矿向金红石转化．由于金红石型的TiO2带隙宽度(3．0eV)比锐 铁矿的TiO2(3 2ev)窄 随着烧结温度的升高， TiO2(3． 铁矿的TiO2(3．2ev)窄，随着烧结温度的升高，金红石相含量 逐渐增多，光谱吸收带边发生红移。TiO2样品在365nm处的表 样品在365nm 逐渐增多，光谱吸收带边发生红移。TiO2样品在365nm处的表 现吸光度( FR值表示 与烧结温度的关系示于图4曲线(2) 值表示) (2)。 现吸光度(用FR值表示)与烧结温度的关系示于图4曲线(2)。可 以看出，其变化在400℃处有一个极大值，烧结温度低于400℃ 400℃处有一个极大值 以看出，其变化在400℃处有一个极大值，烧结温度低于400℃ 的样品，表现吸光度随烧结温度的升高而增强， 400℃时达 的样品，表现吸光度随烧结温度的升高而增强，在400℃时达 到最大，此后，随着烧结温度的进一步升高， 到最大，此后，随着烧结温度的进一步升高，表现吸光度急剧 减弱
第四章 催化剂的表征
三、漫反射光谱(DRS)
1
漫反射光谱是一种不同于一般吸收光谱的在紫 外、可见和近红外区的光谱，是一种反射光谱，与 物质的电子结构有关。 漫反射光谱可以用于研究催化剂表面过渡金属 离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态、配 位对称性；在光催化研究中还可用于催化剂的光吸 收性能的测定；可用于色差的测定等等。
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2.漫反射光与积分球 2.漫反射光与积分球 ：
Diffused reflectance and integrating sphere:
Sample有吸收 反射量减少
The characteristics of typical integrating sphere coatings
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In Situ Cell & Integrating Sphere
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4. Characterization and catalytic properties of tin-containing mesoporous silicas prepared by different methods
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Fig. 6 shows the UV–vis diffuse reflectance spectra of the different tin-containing MCM-41. For all G samples, the spectrum is mainly composed of a very intense absorption at 220 nm, in agreement with a tetrahedrally coordinated tin. For high tin loadings, a small shoulder, characteristic of hexacoordinated tin, can be observed near 260 nm. In contrast, the samples prepared by the other ways display always non-negligible absorptions near 260–280 nm which can be ascribed to the presence of hexacoordinated monoand/or polymeric tin.
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方程式（漫反射定律） ● Kubelka—Munk 方程式（漫反射定律）
F ( R
∞
) = K
/ S
=
(1
− R ∞ 2 R ∞
)
2
K 为吸收系数，S 为散射系数， R∞ 表示无限厚样品的反射系数R 的极限值。 F (R∞ ) 称为减免函数或Kubelka—Munk函数。
● 实际测定的是 R’∞, 不是绝对反射率 R ∞，即相对 一 个标准样品的相对反射率。 ● 其值依赖于波长 F(R’ ∞)—波长 ●对应于透射光谱的消光系数 ● 在一个稀释的物种的情况下正比于物种的浓度 （相似于 Lambert-Beer law)。
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● 漫反射光谱的表达
朗伯定律描述入射光和吸收光之间的关系。 朗伯定律描述入射光和吸收光之间的关系。 Kubelka—Munk 方程式描述一束单色光入射到一 种既能吸收光，又能反射光的物体上的光学关系。 种既能吸收光，又能反射光的物体上的光学关系。
LogF ( R∞
(1 − R ) ) = LogK − LogS = Log
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比比谁的手 更白！ 更白！
你能猜出每条反射曲线对应 你能猜出每条反射曲线对应 反射曲线 的是哪只手 的是哪只手吗？
B
右上图：手背皮肤的紫外可见漫 右上图：手背皮肤的紫外可见漫 反射曲线
A
C
左下图：上图所测曲线的各个“ 左下图：上图所测曲线的各个“样 品”
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三、催化剂研究中的应用
1. 光吸收性质的漫反射光谱， 基于此可以确定过渡金属离子的电子结构（价 态，配位对称性）。 2、漫反射光谱
当光照射到固体表面时，发生反射和散射。 镜面反射： ● 镜面反射： 反射角=入射角 反射角 入射角 光不被吸收！
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●
漫 反 射：
当光束入射至粉末状的晶面层时， 当光束入射至粉末状的晶面层时，一部分光在表 层各晶粒面产生镜面反射； 层各晶粒面产生镜面反射；另一部分光则折射入表层 晶粒的内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面， 晶粒的内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面，再发 生反射、折射吸收。如此多次重复， 生反射、折射吸收。如此多次重复，最后由粉末表层 朝各个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光。 朝各个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光。 漫反射光
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3. 含硅和钴中孔磷酸铝分子筛的合成及其波谱学性质
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图5是不同钴含量的CoAPO样品焙烧前后的紫外漫反射图．图 中535、580和650nm附近出现的三个吸收带是具有d7结构的 Co(II)形成四面体配位众—d电子跃迁的特征吸收带，表明Co进 入分子筛骨架。在可见光区270、230和220nm附近出现的吸收 带可归属于O—M电子转移吸收带，其强度随着Co含量的升高而 增加。熔烧后，Co／A1比为0.05时，样品的这些吸收带强度减 弱，而Co／A1为0.1时．样品的该吸收带强度却赂有增加，这些 谱带宽化表明该中孔材料几乎无固定孔墙结构． 另外，Si的引入也影响着Co的骨架取代，若在合成CoAPO样 品时添加正硅酸乙酯TEOS，制得样品的图如图6所示，对于 549—635nm范围的吸收带，少量Si的引入(Si／A1＝0。10)，该 吸收带强度增加，而大量Si的加入(Si／A1＝0。20)则吸收带强 度减弱。因而，少量Si的引入将有利于Co进入磷酸铝分子筛骨 架。
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1/R∞ 和 Log (1/R∞) ——相当于透射光谱测定中的
吸收率： log (1/R) = log (100/%R) 。 用log (1/R) 单位是因为其与样品组分 的浓度间有线性相关性。
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● R∞的确定
一般不测定样品的绝对反射率，而是以白色标准物 质为参比（假设其不吸收光，反射率为1），得到的相 对反射率。 参比物质：要求在200 nm – 3 微米波长范围反射 率为100%，常用MgO, BaSO4，MgSO4等，其反射率 R ∞定义为1（大约为0.98-0.99). MgO 机械性能不如 BaSO4, 现在多用BaSO4作标准。
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一、基本原理
1、固体中金属离子的电荷跃迁。
在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体 ，另一方为电子接受体。在光激发下，发生电荷转移， 电 子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，在紫外区 产生吸收光谱。 当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内 的跃迁（d-d)跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低， 表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。