拉曼光谱分析分三步:定性 → 半定量 → 结构推断。
第一步:定性分析(最核心)
看峰位,单位是cm⁻¹,每个峰对应一种振动模式。
100到400 cm⁻¹区间,通常是晶格振动和金属-氧键,比如TiO₂在144、197、399、516、639 cm⁻¹有特征峰。400到800 cm⁻¹是弯曲振动和晶格模式,比如Si在520 cm⁻¹。800到1200 cm⁻¹是C-C骨架和C-O-C键,石墨的D峰在1350、G峰在1580。2800到3100 cm⁻¹是C-H伸缩振动,属于有机物特征区。3200到3600 cm⁻¹是O-H和N-H伸缩,常见于水和蛋白质。
操作方法很简单:把你的谱图跟数据库(SDBS、RRUFF、NIST)比对,峰位对上了就定性成功。
第二步:半定量分析
三种常用方法。第一种是峰高比,同一物质两个峰的强度比可以粗略反映比例,适合混合物快速估算。第二种是峰面积积分,面积跟浓度成正比,但必须先做校准。第三种是内标法,加入已知量的内标物,比较两者峰面积比,这是可靠的半定量方式。
注意:拉曼强度受激光功率、聚焦位置、荧光背景影响很大,做定量之前一定要建标准曲线。
第三步:结构推断(进阶)
看四个指标。一是峰宽(FWHM),峰越窄说明结晶度越高,峰越宽说明无定形或纳米化。二是峰位偏移,应力或掺杂会让峰移动,比如石墨烯G峰蓝移说明有应变。三是峰强比,石墨的I(D)/I(G)反映缺陷密度,碳纳米管的RBM峰可以算管径。四是偏振拉曼,旋转样品台看峰强变化,能判断晶体取向。
快速分析流程
拿到谱图后,先扣背景(多项式拟合),再找峰位(自动寻峰或手动标峰),然后查数据库定性,接着看峰宽和峰位偏移判断结构,最后需要定量就做标准曲线。
常见坑:荧光背景太强会淹没信号,解决办法是换785nm或1064nm激发波长,或者用SERS基底增强。