拉曼测量气体

关键问题

• 遵守欧盟立法
• 与其他常见的气体分析方法补充信息
• 许多气相物种包括核双原子分子的简单分析

介绍

达到欧盟的监管是关心注册,评估,授权和限制的化学物质。¹

规定生效2007年6月,旨在确保足够的保护环境和人类健康的不当使用的化学物质,而使化学品的制造商和进口商负责任何风险的理解和管理其使用。

达到要求制造商或进口商注册物质与欧洲化学品管理局(ECHA),这个过程需要一个彻底的、全面的分析数据来验证材料的身份。

通常,ECHA需要绝对最低的红外光谱,紫外可见和核磁共振或质谱验证分子结构,与信用证或GC评估杂质。在某些情况下,替代或其他技术,如x射线荧光或x射线衍射可能是必要的。

它相对容易找到合适的技术特征的固体和液体为了满足ECHA的要求,然而,气体提出了特别的挑战。这是因为前面提到的许多技术都不是理想气体的特性。

质谱法、GC和红外光谱可以提供非常有用的信息,但核磁共振光谱气体是不常见的。与此同时,紫外可见提供有限的信息,除非气体包括强有力的生色团。

一个常见问题是,ECHA可能拒绝应用程序只支持三个分析技术,这意味着一个真正的需要其他方法适合描述气体。

拉曼光谱在这方面有很大的潜力,因为它使核双原子分子的观察(红外活性)和红外光谱提供可比然而互补信息——一个批准的工具达到登记。

拉曼测量气体

喇曼散射从蒸汽或气体在大气压力往往是弱由于低密度的分子存在于样品。然而,小说探针设计——凯撒喇曼傻瓜——促进高质量数据的采集气体在相对较短的时间尺度。

下面的例子使用个傻瓜探针连接凯泽拉曼Rxn系统™分析仪配备了一个100 mW、532 nm二极管抽运Nd: YAG激光和Peltier-cooled CCD探测器。图1显示了样品处理系统使用。拉曼分析进行原位细胞在气处理线。

图1所示。气体传输系统的原理图。图片来源:凯撒光学系统有限公司

CH₄/小时₂混合物

图2显示了从样本获得的光谱包含~ 1%的甲烷氢。夏普,强rovibrational乐队模式接近3000和1500厘米¹是一个高度特征指纹的甲烷气体。²一个乐队近4159厘米¹是H₂伸缩振动。

图2。拉曼光谱1%的H₂在CH₄。锋利的乐队低于1040厘米¹H的纯转动转换吗₂分子。图片来源:凯撒光学系统有限公司

这个特定的模式是不活跃的红外光谱由于缺乏改变H₂在整个振动偶极矩。在这种情况下,红外光谱(标准ECHA-requested振动光谱学方法)将检测甲烷容易,但它不会提供一个准确的材料成分,因为它无法检测氢组件。

与H₂拉伸带,可以看到一系列尖锐的乐队1040厘米和350厘米之间¹。这些乐队是纯旋转转换的H₂分子³,这些转换倾向于发生在波数高于其他物种,H₂有一个低的惯性矩。因为乐队的内在力量和独特的模式很难检测H₂在CH浓度仅为1%₄。

缺乏gas-phase-capable技术适用于定量测定核双原子分子的形式有很大的差距在当前分析技术。这个差距可以由使用拉曼光谱

异丁烯和丁二烯

图3显示了两个样品的拉曼光谱C不饱和₄气体,通过平均6扫描的30秒持续时间。第一个样品的光谱(上跟踪,蓝色)可以看到与异丁烯是一致的。

图3。C的拉曼光谱₄气体。上面的跟踪与异丁烯是一致的;降低跟踪有很强的乐队由于丁二烯和几个较弱的乐队由于异丁烯(标有箭头的)。图片来源:凯撒光学系统有限公司

同时,较低的跟踪确认第二个样本主要是丁二烯,²但许多额外的弱乐队(强调垂直箭头)验证异丁烯作为微量组分的存在。

其他气体

最后,证明有用的傻瓜探针的分析简单的气体,图4显示三个碳氢化合物的光谱样本。这些光谱被平均收购6扫描的30秒持续时间。

图4。傻瓜™三种常见的碳氢化合物气体的光谱。弱带近870厘米¹显示一个小丙烯丙烷杂质。图片来源:凯撒光学系统有限公司

这里,上层和中层的痕迹表现出一致性与正丁烷和丙烷,而较低的样品跟踪主要是丙烯,与未成年人丙烷杂质。²

结论

上面的例子表明,气体可以快速产生高质量的拉曼光谱。此外,拉曼光谱是一种独特的指纹定量分析混合物和验证分子结构。

拉曼光谱和红外受不同的选择规则,这意味着这两种技术的使用是建议为了实现全面的表征的一个示例。仅仅依靠任何一种技术可能导致误导性的印象样本的组成。

如前所述,拉曼光谱学使有效的同核双原子分子,观察和定量的红外分析。总的来说,拉曼光谱是一种有价值的工具支持达到液体和固体的登记。

引用

1. www.hse.gov.uk /范围/
2. 施克拉德,b .拉曼/有机化合物的红外图谱,VCH:纽约,1989年。
3. Marowsky G。,等。应用物理B, 39岁,1986年,47-53

这些信息已经采购,审核并改编自Kaiser光学系统提供的材料,公司. .欧洲杯足球竞彩

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