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漫反射光谱(DRS)分析

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紫外可见漫反射谱的分析原理以及应用

紫外可见漫反射谱的分析原理以及应用

3
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！
4
● 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。
16
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。
6
● 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。
2
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。

- 1 -。

UVVisDRS光谱及其在催化剂表征中的应用

UVVisDRS光谱及其在催化剂表征中的应用


积分球用于测定反射光谱的方法（2种）：
代替法：其基本原理如
右图5所示，从外部过来的 辐射通过小孔1进入球内， 落在样品表面2上，用外部 光度计通过小孔3测量球壁 辐射强度，然后用标准物 代替样品进行重复测量， 强度的相对值用来量度以 标准物为基准的样品反射 能力。
图5 代替法
• 比较法：样品和标准物在整个测
2R
注：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)。
1.5 漫反射光谱的表达 朗伯比尔定律描述入射光和吸收光之间的关系。 漫反射定律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。
A=-㏑T
LogF (R
)

LogK

LogS

Log
1 R
2R
2
图4 吸收光谱曲线与漫反射光谱曲线
比色分析法：比较有色溶液深浅来确定物质含量 的方法，属于可见吸收光度法的范畴。
分光光度法：使用分光光度计进行吸收光谱分析 的方法。
紫外可见波长范围：
远紫外光区：10-200 nm； 近紫外光区：200-400 nm； 可见光区：400-780 nm。
注：由于O2、N2、CO2、H2O等在真空紫外区(60-200 nm)均有
1.1 固体中金属离子的电荷跃迁
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。

- 1 -。

UV-Vis DRS光谱及其在催化剂表征中的应用ppt课件

UV-Vis DRS光谱及其在催化剂表征中的应用ppt课件

漫反射光。
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。
图3 漫反射光示意图
1.4 漫反射定律（Kubelka—Munk 方程式）[5，13]
F (R )K /S1 2 R R 2
比色分析法：比较有色溶液深浅来确定物质含量 的方法，属于可见吸收光度法的范畴。
分光光度法：使用分光光度计进行吸收光谱分析 的方法。
紫外可见波长范围：
远紫外光区：10-200 nm； 近紫外光区：200-400 nm； 可见光区：400-780 nm。
注：由于O2、N2、CO2、H2O等在真空紫外区(60-200 nm)均有
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）。
1.2 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis)
定义：根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可 见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方 法[4]。包括比色分析法和分光光度法。
吸收，测定这一范围光谱时须将光学系统抽真空并充入惰性
气体。所以真空紫外分光光度计非常昂贵，在实际应用中受
到一定的限制。
故通常所说的紫外-可见分光光度法，实际上是指近紫 外-可见分光光度法(200-780 nm) 。
1.3 漫反射光谱(DRS)
当光照射到固体表面时，发生反射和散射（如图1、2）
镜面反射：
注：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。
近红外漫反射光谱法快速测定首乌丸中二苯乙烯苷的含量

近红外漫反射光谱法快速测定首乌丸中二苯乙烯苷的含量

中国药房2017年第28卷第18期China Pharmacy 2017V ol.28No.18首乌丸由制何首乌、熟地黄、桑椹等中药组成，具有补肝肾、益精血、乌须发的功效，可用于治疗肝肾两虚、头晕目花、耳鸣、腰酸肢麻、须发早白、高血脂等症[1]。

该制剂现收载于2015年版《中国药典》（一部），采用高效液相色谱法（HPLC ）作为测定首乌丸中二苯乙烯苷含量的标准方法，但该方法操作较为烦琐，不仅费时费力，而且易破坏样品[2]。

近红外漫反射光谱法（Near infrared diff-use reflectance spectroscopy ，NIDRS ）作为一门绿色分析技术，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息[3]，在药物的定性、定量分析方面具有广泛的应用前景[4-7]。

鉴于此，本课题组采用NIDRS 法建立了快速测定首乌丸中二苯乙烯苷含量的方法，以期为完善该制剂的质量标准提供参考。

1材料1.1仪器1120型全自动HPLC 仪，配备SIL-20A 自动进样器、SPD-20A 紫外检测器、LC solution 工作站（日本Shim-adzu 公司）；Nicolet 6700型傅里叶变换近红外光谱仪，配有漫反射积分球、样品旋转器和石英样品杯、OMNIC 光谱采集软件和TQ 8.0分析软件（美国Thermo 公司）；BIY 211b 型万分之一电子分析天平和AY 120型十万分Δ基金项目：广东省科技计划项目（No.2009B 030801044）＊硕士研究生。

研究方向：中药资源与质量。

E-mail ：xila_1990@#通信作者：教授，博士。

研究方向：中药资源、中药质量标准及中药新药研究。

E-mail ：shengguo_ji@ 近红外漫反射光谱法快速测定首乌丸中二苯乙烯苷的含量Δ刘喜乐＊，贾灿潮，姬生国#（广东药科大学中药学院，广州510006）中图分类号R 917文献标志码A 文章编号1001-0408（2017）18-2539-04DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.18.26摘要目的：建立快速测定首乌丸中二苯乙烯苷含量的方法。

UV-Vis DRS光谱及其在催化剂表征中的应用PPT精选文档

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2. UV-Vis DRS的研究方法
2.1 仪器：
紫外—可见分光光度计（附带漫反射测定装置— 积分球）
基本组成：
光源
单色器
样品室
检测器
显示器
可见光区：钨灯。其辐射波长范围在320～2500 nm 紫外区：氢、氘灯。发射180～375 nm的连续光谱
14
• 紫外可见与紫外可见漫反射分光光度计的区别：
26
图10 不同焙烧温度下，NiO-WO3/Al2O3催化 剂样品的UV-Vis DRS光谱图
注：曲线1、2、3、4、5分别为S-1-2、S-1-3、
S-1-4、S-1-5、S-1-6催化剂，焙烧温度分别为
500、550、600、650、700℃
由图10可知，500℃焙 烧时，在630毫微米处尖晶 石NiAl2O4中的四面配位体 Ni2+的微弱特征谱带[8]， 随着焙烧温度的升高， 580-630毫微米处的四面体 Ni2+特征谱带越来越明显， 强度也随之增大。原因： 在浸渍过程中，Ni2+沉积 在氧化铝-钨酸盐体系表面， 故焙烧温度升高，Ni2+进 入到氧化铝晶格，生成表 面或体相尖晶石。
图9中纯WO3光谱（曲线3）在 330毫微米处出现强吸收峰，240 毫微米处有一弱吸收峰；r-Al2O3 在230、300、 370毫微米处出现 吸收峰；WO3/Al2O3催化剂（曲线2） 在220—280毫微米有一较宽的吸 收峰；Al2(WO4)3 （曲线1）在240 毫微米处有一吸收峰，280毫微米 处有一肩峰；S-1-3催化剂（曲线 4）除在580-630毫微米处出现尖 晶石NiAl2O4 特征谱带和在420毫 微米有游离的NiO的弱吸收峰之外， 还在240毫微米处出现一个较宽的 吸收带，280毫微米处隐约有一个 肩峰，因此可以推测在S-1-3催化 剂表面上还存在有Al2(WO4)3或少 量的WO3。
UV-Vis DRS光谱及其在催化剂表征中的应用

UV-Vis DRS光谱及其在催化剂表征中的应用


目 录
1. 2. 3. 4. 紫外可见漫反射光谱基本原理 紫外可见漫反射光谱研究方法 紫外可见漫反射在催化剂表征中的应用 结语
1.UV-Vis DRS 基本原理
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。 漫反射光谱不仅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，而且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。
积分球用于测定反射光谱的方法（2种）：
代替法：其基本原理如
右图5所示，从外部过来的 辐射通过小孔1进入球内， 落在样品表面2上，用外部 光度计通过小孔3测量球壁 辐射强度，然后用标准物 代替样品进行重复测量， 强度的相对值用来量度以 标准物为基准的样品反射 能力。
图5 代替法
• 比较法：样品和标准物在整个测
3.2 评价催化剂活性
反射强度与活性的关系 为了加速催化剂的研究和发展，人们对筛选催化剂的 物理方法和化学方法产生极大兴趣，例如通过测定NiOWO3-Al2O3和NiO-MoO3-Al2O3和NiO-WO3-MoO3-Al2O3催化剂活 性[15,16]。 [Ni02+]/Ni12+]比值大小与活性关系 用UV-Vis DRS光谱可以定性测定尖晶石中四面体配位 和八面体配位的相对占有率，即[Ni02+]/Ni12+]，由此推测 金属离子在四面体位置和八面体位置的分布与催化活性的 关系。
1.1 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。
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
29
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。
11
MgO的光谱
12
BaSO4的光谱
reflects well in range 335 – 1320 nm
13
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 )

物化实验课件-样品漫反射吸收光谱的测定

29
30
（2）双波长、双光束分光光度计A～
双波长、双光束分光光度计光路图

• •
特点： 利用吸光度差值定量 消除干扰和吸收池不匹配引起的误差
31
（三）阵列型
全波长光度计
多色仪
检测器
二极管阵列
CCD（Charge coupled device）
32
五、专业实验相关

仪器介绍 —— UV-3600紫外可见近红外分光光度计 准备过程 —— 固体粉末

% R∞-对应于反射率，%Reflectance，样品反射强 度比参比物的反射强度。
%R=（IS/IB)*100 IS反射光强度，IB参考样品的反射强度叫（背景）
20

1/R∞和lg(1/R∞)-相当于透射光谱测定中的吸收率： lg(1/R)=lg(100/%R)
用lg(1/R)=单位是因为其与样品组分的浓度间有线性相关性。
44
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TiO2带隙宽度（3.0 eV）比锐钛矿（3.2 eV）的 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365 nm处的表现吸光度（用FR值表示）与烧 结温度的关系如Fig2。
其变化在400℃处有一个极大值，烧结温度低于400 ℃时 达到最大，此后，随着烧结温度的进一步升高，表现吸 光度急剧减弱。
16
漫反射光谱(DRS)的表达

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。
1 R lg F R lg K lg S lg
2R
2
K K 2K R 1 2 S S S

物化实验课件-固体样品的紫外-可见漫反射光谱(uv-vis drs)测定

固体样品的紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）测定一、实验目的1.掌握紫外-可见漫反射原理；2.了解紫外-可见分光光度计的类型和结构；3.数据处理及分析。

二、实验原理1.紫外-可见漫反射光谱与紫外一可见吸收光谱相比，所测样品的局限性要小很多。

吸收光谱符合朗伯-比尔定律，溶液必须是稀溶液才能测量。

而漫反射光谱，所测样品可以是浑浊溶液、悬浊溶液、固体和固体粉末等，试样产生的漫反射符合Kublka-Munk方程式：()2-=R R K S12//∞∞式中：K——吸收系数S——散射系数R∞——表示无限厚样品的反射系数R的极限值，其数值为一个常数。

实际上，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（本实验采用BaSO4，其反射系数在紫外-可见区高达98%左右）比较测量得到的相对反射率R∞(样品)/R∞(参比)，将此比值对波长作图，构成一定波长范围内该物质的反射光谱。

积分球是漫反射测量中的常用附件之一，其内表面的漫反射物质反射系数高达98%，使得光在积分球内部的损失接近零。

漫反射光是指从光源发出的的光进入样品内部，经过多次反射、折射、散射及吸收后返回样品表面的光。

这些光在积分球内经过多次漫反射后到达检测器。

2.固体漫反射吸收光谱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。

D:漫反射S:镜面反射固体漫反射示意图当光照射固体样品时，固体样品的外层电子产生跃迁。

νλE=h=h*C/式中：E为禁带能h=6.626⨯10-34J⋅S（普朗克常数）C=8⨯108m⋅S-1λ为截止波长，待测本实验测试仪器为岛津公司生产的UV-3600（大附件MPC-3100）分光光度计。

三、实验过程1.打开分光光度计预热20-30min;2.通过UVProbe软件设置相应参数;3.样品漫反射光谱测试；4.数据处理及分析。

四、实验报告及要求1.掌握实验原理以及相关知识；2.参数设置时的技巧；3.计算所测半导体材料的带隙，附图谱。

漫反射光谱测定云南元谋盆地古红土铁氧化物

漫反射光谱测定云南元谋盆地古红土铁氧化物刘延国;刘艳秋;欧阳莉莉;蔡元峰;黄成敏【摘要】铁氧化物矿物是现代土壤和古土壤的重要组成,其数量和形态是反映土壤成土条件和土壤风化发育程度的重要指标.鉴于其粒度细小、结晶度差、含量低、与粘土矿物密切共生,加之基体效应的影响,难以快速准确测定其含量;鉴于某些测试方法自身的限制,能用于铁氧化物矿物定量分析的方法也很少.在分析目前常用测量方法的基础上,选择漫反射光谱法(DRS)对云南元谋盆地所采古红土样品中的铁氧化物进行定量研究,结果表明:漫反射光谱法测得土壤样品在400～2 500nm之间,间隔2nm共1 061个波段的光谱反射率最高45％左右,各样品反射率特征较为一致;漫反射光谱一阶导数显示,光谱主峰位于575 nm处,为赤铁矿的指示波谱段,次级峰位于435nm处,为针铁矿的指示波谱段;确定云南元谋古红土存在赤铁矿和针铁矿,其含量范围3～5和5～10 g· kg-1,此结果获得XRD方法分析方法的佐证.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2018(038)011【总页数】5页(P3516-3520)【关键词】元谋盆地;古红土;铁氧化物;DRS【作者】刘延国;刘艳秋;欧阳莉莉;蔡元峰;黄成敏【作者单位】四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;西南科技大学环境与资源学院,四川绵阳 621010;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;南京大学金属成矿作用机制国家重点实验室,江苏南京210093;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】O657.3引言铁作为土壤矿物中的主要元素之一，是最重要的过渡元素，主要以铁氧化物形式存在，针铁矿和赤铁矿又最为常见，其数量和形态是成土过程和成土环境的反映，在土壤化学、土壤发生学、植物营养学和环境化学及生物地球化学等方面的研究具有重要的理论和实践意义[1]。

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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。
19
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”
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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
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。
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。
Log F ( R
1 R ) Log K Log S Log

2
2 R
K R 1 S
2K K - 2 S S
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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两种测量方式：代替法, 比较法
检测器 入射光 参比 入射光 样品 样品 检测器
表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。
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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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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)，光谱吸收带边位臵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。
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• 紫外分光光度计与紫外漫反射的区别：
前者：采用透射方式 ，所测样品为溶液 后者：采用漫反射的方式（积分球），所测样品为固 体、粉末、乳浊液和悬浊液
• 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．
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2.漫反射光与积分球 ：
Diffused reflectance and integrating sphere:
第六章 漫反射光谱(DRS)
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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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，
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1 2
R∞- 反射率
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可以有多种曲线形式表示。
横坐标：波数(cm-1)，波长（nm) 纵坐标: Log F（R∞) ， F（R∞) — 对应于吸收单位 （Absorbance), 谱线的峰值为吸 收带位臵。 ％R∞ — 对应于反射率， % reflectance，样品 反射强度比参比物的反射强度。 %R = (IS/IB)*100 Is 反射光强度，IB 参考样品的反射强度 叫（背景）
BaSO4, 现在多用BaSO4作标准。
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MgO的光谱
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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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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。
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●
Kubelka—Munk 方程式（漫反射定律）
F ( R ) K / S
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。