要使用液压机为FTIR分析制作KBr压片,您必须将样品与溴化钾(KBr)粉末充分混合,通常比例为1份样品与100份KBr。将此混合物装入压片模具,并使用液压机进行压缩,形成一个固体、透明的圆盘,红外光可以穿过该圆盘进行精确的光谱分析。
KBr压片的成功取决于能否获得一个透明的介质,该介质能够悬浮样品而不会使检测器饱和;这需要在混合过程中精确控制比例和严格控制水分。
必要的准备和混合
在施加压力之前,您的光谱数据的质量取决于您混合得有多好。污染或不正确的比例将导致压片不透明和分辨率差。
设备卫生
使用前彻底清洁模具组、研杵和研钵。用合适的溶剂和去离子水清洗它们,以去除残留物。
清洗后,在温箱中烘干工具。这一步至关重要,因为KBr是吸湿性(吸收水分)的,任何残留的水分都会出现在您最终的红外光谱中,表现为宽峰。
正确的比例
成功压片的标准比例约为1:100(样品与KBr)。
对于标准的1/2英寸(13毫米)直径压片,这相当于大约1-2毫克样品与200-250毫克KBr粉末混合。遵守此稀释比例可以防止样品完全阻挡红外光束。
研磨策略
首先在玛瑙研杵和研钵中单独研磨样品粉末。玛瑙因其硬度和光滑的表面而受到青睐,这可以最大限度地减少样品损失和污染。
将KBr粉末加入研磨好的样品中。短暂地将它们一起研磨以确保均匀。在此阶段不要过度研磨混合物;过度研磨会增加KBr的表面积,使其更容易吸收大气中的水分。
压制程序
混合物准备好后,使用液压机将粉末熔融成固体光学窗口。
装配模具
将模具套筒放在压片模具组的底板上。将研磨好的KBr/样品混合物小心地转移到模具的孔中。
将压杆插入粉末混合物的顶部。确保组件水平,以防止压力分布不均,这可能导致压片破裂。
施加液压
将组装好的模具放入液压机中。施加足够的载荷以熔融KBr晶体—对于13毫米模具,通常约为10吨,或约8,000至10,000 psi(55–69 MPa)的压力。
液压机施加均匀的力,将粉末压实成致密的薄压片。保持压力一小段时间,以确保晶体完全流动融合。
弹出压片
释放压力,从压机中取出模具。要弹出压片,请取下底板并将模具套筒倒置。
在组件顶部放置一个弹出环,并使用压机(或手动弹出工具)轻轻地将压片推出。结果应该是一个基本透明的圆盘,可用于FTIR仪器。
理解权衡
制作KBr压片是一种标准技术,但它引入了一些特定的变量,如果忽略这些变量,可能会损害您的数据。
水分污染
最常见的失效点是水分吸收。由于KBr会强烈吸收空气中的水分,您可能会在光谱中看到大的羟基(-OH)峰,从而掩盖您实际的样品数据。权衡:您必须快速操作或使用手套箱来最大限度地减少大气暴露。
样品浓度问题
在良好的信号和“黑色”压片之间有一条细线。
- 样品过多:压片将是不透明或黑色的,导致检测器饱和和峰形失真。
- 样品过少:信噪比将很差,难以识别微量特征。
根据您的目标做出正确的选择
您执行此过程的方式应根据您的分析重点略有不同。
- 如果您的主要重点是光谱纯度:优先使用手套箱,并在加入KBr后尽量缩短研磨时间,以消除背景中的水峰。
- 如果您的主要重点是定量分析:精确称量您的样品和KBr(例如,总重量正好为200毫克),以确保不同运行之间的光程长度和浓度一致。
您的目标不仅仅是一个固体圆盘,而是一个透明的光学窗口,使样品对仪器可见。
总结表:
| 阶段 | 关键参数 | 要求/操作 |
|---|---|---|
| 混合 | 样品与KBr比例 | 1:100(1-2毫克样品与200-250毫克KBr) |
| 研磨 | 材料与时间 | 使用玛瑙研钵;短暂研磨以避免水分 |
| 压制 | 施加的力 | 8,000 – 10,000 psi(约10吨) |
| 环境 | 水分控制 | 快速操作或使用手套箱以防止-OH峰 |
| 结果 | 外观 | 透明、均匀的圆盘,无裂纹 |
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