一、導言
紅外光譜（Infrared spectrometry）和拉曼光譜（Ra ** n spectrometry）是科學研究分子構造和有機化學構成的強有力專用工具，因為其迅速、高靈敏、檢驗使用量少等優勢，在原材料、化工廠、環境保護、地質環境等行業廣泛運用。從材料分析測試視角看來，二者相互配合應用通常可以更強給予分子構造層面的信息內容。紅外光譜與拉曼光譜同歸屬于分子振動光譜儀，但二者事實上存有比較大差別：紅外光譜是光譜圖，拉曼光譜是透射光譜儀，并且，同一分子的二種光譜儀通常不一樣，這與分子對稱密切有關，也受分子振動規律性嚴苛限定。剛觸碰得話，假如不可以從原理到網絡層應對二者有比較清楚的熟悉和認知能力，單單從那一條坎坷的譜線也許并不可以辨別其關系與差別。下面，根據基礎理論融合案例的方法為我們掀起二種光譜儀的“面具”，以期為閱讀者帶來參照。
二、基本上詳細介紹
（一）檢驗基本原理
（1）紅外光譜：當電磁波輻射與化學物質分子相互影響時，其動能與分子的振動或旋轉動能差非常時，造成分子由低電子能級向高能級產生越遷，結果使一些特殊光波長的電磁波輻射被化學物質分子所消化吸收，精確測量在差異光波長處的輻射強度就取得了紅外線光譜圖分子消化吸收紅外輻射后產生振動電子能級和旋轉電子能級的越遷，因此紅外光譜又稱之為分子振動旋轉光譜儀。（簡而言之，紅外光譜造成是因為消化吸收光的動能，造成分子中偶極矩更改的振動）。
（2）拉曼光譜：光照射化學物質，使光量子與分子內的電子器件撞擊，若產生的是非彈性碰撞時，光量子就會有一部分動能傳送給電子器件，這時透射光的頻率就不等于入射角的頻率，這類透射被稱作拉曼透射，所形成的光譜儀被稱作拉曼光譜。（簡而言之，拉曼光譜的發生是因為可見光直射后造成光的綜合性透射效用，造成分子中極化率更改的振動）。
（二）活性辨別
（1）相互獨立標準
凡具備對稱點的分子，若其分子振動是拉曼活性的，則其紅外線消化吸收是是非非活性的。相反，若為紅外線活性的，則拉曼為非活性的。
（2）互允標準
沒有對稱點的分子，其拉曼和紅外光譜全是活性的（某些以外）。
（3）互禁標準
針對極少數分子的振動，其拉曼和紅外線都是是非非活性的（如丁二烯分子）。
（三）檢測儀器
1）紅外光譜
（1）散射型紅外光譜儀：與紫外光-能見光原子吸收光譜相近，是由燈源、純色器、消化吸收池、探測器和紀錄系統軟件等部份構成。以三棱鏡或光柵尺做為散射元器件，因為選用雙縫，使這種散射型儀器設備動能受嚴苛限定，掃描時間長，敏感度、屏幕分辨率和精確度較低。
（2）傅里葉變換紅外光譜儀：沒有散射元器件，關鍵由燈源、麥克爾遜干涉儀、探測儀、電子計算機等構成。對比散射型紅外光譜儀，具備屏幕分辨率高，波數高精度，掃描儀速度快，光譜儀范疇寬，敏感度高優勢。
2）拉曼光譜
（1）散射型激光器拉曼光譜儀：關鍵由試件室、激光發生器、純色器、探測器等構成。
（2）傅里葉變換近紅外光譜儀激光器拉曼光譜儀：關鍵由試件室、激光光源、麥克爾遜干涉儀、濾色片組、探測器等構成。
（3）激光器顯微鏡拉曼光譜儀：使出射激光器根據光學顯微鏡對焦到試件的細微位置，選用攝像管、監控器等設備立即觀查變大圖象，便于把激光器點指向不會受到周邊化學物質影響狀況下的微區，可精準獲得所直射位置的拉曼光譜圖。
（四）不同點點
1）相同之處：針對一個給出的離子鍵，其紅外線消化吸收頻率與拉曼偏移相同，均意味著第一振動電子能級的動能。因而，對某一已知的化學物質，一些峰的紅外線消化吸收波數和拉曼偏移完全一致，紅外線消化吸收波數與拉曼偏移均在紅外線區，兩者都體現分子的構造信息內容。拉曼光譜和紅外光譜一樣，也是用于檢驗化學物質分子的振動和旋轉電子能級。
2）不同之處
（1）本質區別：紅外光譜是光譜圖，拉曼光譜是透射光譜儀。
（2）紅外線更易測量，且數據信號較強，但拉曼信號較差。但是，拉曼光譜一般更清楚，重合帶非常少看到，譜圖分析更便捷。
（3）紅外光譜應用紅外線（特別是在中紅外線），而拉曼可挑選 能見光到近紅外線。
（4）紅外光譜常見于科學研究正負極官能團的非對稱加密振動，拉曼光譜常見于科學研究非極性官能團與框架的對稱性振動。
（5）拉曼光譜能測溶液（水的拉曼透射比較弱），而紅外光譜不適感用以溶液測量。
（6）拉曼光譜測定不用獨特制樣解決，而紅外光譜測量必須制樣。
（7）拉曼光譜可以在玻璃器皿或毛細血管中精確測量，但紅外光譜不能在玻璃器皿中精確測量。
（8）拉曼光譜和紅外光譜大部分情況下互相填補，即：紅外線強，拉曼弱。紅外弱，拉曼強。
（9）紅外光譜評定有機化合物更優質，而拉曼光譜在提升無機物信息內容時更全方位。
（10）紅外光譜分析：三要素（消化吸收頻率、抗壓強度、峰形）。拉曼光譜分析除開有三要素外，也有去偏振度。
三、實例分析
（一）案例1[1]
參考文獻前言：創作者根據一步熱打法生成了包囊Fe3C金納米顆粒的氮夾雜納米碳管（Fe3C@NCNTs），對不一樣溫度生成的原材料開展比照表現。運用生成金屬催化劑活性過硫酸鹽（PS）溶解抗菌素磺胺甲惡唑 ( ** X)，并對反映原理開展了研究和闡釋。
圖1 600-1000 ℃生成的Fe3C@NCNTs的拉曼光譜
圖2 600-1000 ℃合成的Fe3C@NCNTs的FTIR紅外光譜
分析：創作者根據拉曼光譜（圖1）表現復合材料的結構類型及石墨化水平。D帶體現碳中的sp3缺點（例如石墨烯的無定形碳層、邊沿等），而G帶體現sp2成鍵石墨化碳原子的E2g振動。因此，D帶和G帶的抗壓強度比ID/IG值越高，則缺點水平越高，石墨化程度越低。最先，全部試品在D帶(~1350 cm?1)和G帶(~1588 cm?1)均表明2個顯著的峰。融合圖可以進一步得到，Fe3C@NCNTs-800的ID/IG值最少（0.86），表明其具備最徹底的sp2成鍵構造，這很有可能與其說導電率相關。拉曼光譜中的2D峰(2705 cm?1)是石墨烯材料另一個非常值得注意的特征，從其部位和樣子可以辨別分層次狀況。在700-1000 ℃溫度下培燒的全部Fe3C@NCNTs試品均具備寬2D峰，代表著存有少層構造。總的來說，熱裂解溫度較低或較高時，均無法產生具備優良sp2構造納米碳管，即必須恰當的鍛燒溫度以產生完善的石墨烯結構。從FTIR紅外光譜（圖2）還檢查到含氧量官能團異構。當鍛燒溫度從600 ℃上升到1000 ℃時，除C=C峰以外，別的四個峰均減弱，表明隨著著石墨烯結構的演化，不穩定的O和N外來物種產生溶解。
（二）案例2[2]
參考文獻前言：創作者制取石墨烯負荷CuO原材料，研究了石墨烯對CuO納米技術構造的結構、電子光學合音子特性的危害。科學研究和探討不一樣石墨烯承載量下，復合材質納米技術構造外貌、晶體規格和帶隙的轉變，并根據解決印染廢水對制取原材料采取立即特性較為。
圖3 石墨烯負荷CuO原材料
(a) FTIR紅外光譜；(b)聲子譜。（注：“C”指CuO，“GCXX”中數字意思復合材質CuO前驅體的質量濃度）
圖4
(a) 石墨烯負荷CuO拉曼光譜；(b) G帶和(c) 2D帶的聲子可帶部位合音子抗壓強度；(d) G帶和2D帶的提高因素
分析：根據剖析FTIR紅外光譜和拉曼光譜，研究了生成納米復合材料的聲子特性。可以得到：晶體規格的提升造成會CuO中磁矩-聲子協同作用的提高，遭受強磁矩-聲子協同作用的危害，選擇定則會產生松散；觀查到的CuO的多聲子是因為CuO納米技術構造的外貌改性材料使選擇定則松散而致；石墨烯的存有對CuO各聲子可帶部位和抗壓強度有略微的危害。
（三）案例3[3]
參考文獻前言：文中研究了拉曼光譜檢驗微塑料(< 20 μm)的現狀以及優點和缺點，并與別的無損檢測技術來做比較（如紅外光譜）。
圖5 聚丙稀
(a)拉曼圖象(左)和紅外線圖象(右)；(b)拉曼光譜(左)和紅外線電子散射光譜儀(右)
分析：為了更好地認證紅外光譜和拉曼三維成像的實效性，創作者對規格< 400 μm的深海微塑料試品開展提純、過慮，選擇1000 × 1000 μm的濾色片開展拉曼三維成像和FTIR電子散射三維成像剖析，并對二種光譜測量的效果開展較為，包含可檢驗微塑料總數、種類和規格及其光譜儀品質、解決和精確測量時間。圖5b表明規格較小（15-20 μm）聚丙稀（PP）顆粒物光譜儀，清楚的拉曼光（左）與弱且有噪音的紅外光譜(右)產生比照。針對紅外光譜，因為顆粒物的規格貼近紅外線顯微鏡光譜儀的橫著屏幕分辨率和衍射極限，造成較低頻率穩定度。特別注意的是，檢驗的紅外光譜可能是來源于目標檢測物和鄰近顆粒物混合物質的光譜儀。比較之下，同一顆粒的拉曼光譜表明出不錯的PP光譜儀，盡管拉曼網絡信號相對性較低，但頻率穩定度明顯增強。
論文參考文獻
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[2] Araujo C F, Nolasco M M, Ribeiro A M P, et al. Identification of microplastics using Ra ** n spectroscopy: latest developments and future prospects[J]. Water research, 2018, 142: 426-440.
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[4] 孫獻文. 井然有序銀納米線列陣和‘化學純’銀膠的制取以及SERS運用[D]. 河南大學, 2003.
[5] 楊金梅, 張海明, 王志, et al. 紅外光譜和拉曼光譜的關系和區別[J]. 物理學與工程項目, 2014, 24(4):26-29.
[6] 朱明華 胡坪. 分析化學(第4版)(BZ)[M]. 高等教育出版社, 2009.
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