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1．1 电磁辐射的性质1

1．2 电磁辐射与分子的相互作用1

第一章 电磁辐射与光谱学1

1．3 电磁辐射的能量单位2

1．4 对应于各类辐射的光谱技术2

参考文献4

2．1 红外光谱6

2．1．1 双原子分子振动模型6

第二章 振动光谱的基本原理及经验方法6

2．1．2 多原子分子的简正振动8

2．2 拉曼散射9

2．3 分子对称性及振动光谱选择10

2．3．1 对称元素10

2．3．2 点群11

2．3．3 群论和特征标表11

2．3．4 高分子的简正振动15

2．3．5 简正坐标分析及谱带的归属20

2．4．1 基团振动和红外光谱区域的关系21

2．4 基团频率和高分子红外光谱的分类21

1．X—H伸缩振动区域22

2．三键和累积双键区域22

3．双键伸缩振动区域22

4．部分单键振动和指纹区域22

1．直接查对谱图22

2．4．2 影响基团频率的因素24

1．物态变化的影响24

2．分子结构的影响25

3．氢键的影响27

4．倍频，组频、振动偶合与费米共振29

5．立体效应30

2．4．3 基团频率表30

2．5 高分子红外光谱的解析技巧32

2．否定法33

8．肯定法34

4．肯定法与否定法相结合35

2．6 常见聚合物的红外光谱的特征谱带及谱图解析36

2．聚丙烯(PP)红外光谱的特征37

1．聚乙烯红外光谱的特征37

3．聚苯乙烯(PS)红外光谱的特征38

4．聚乙酸乙烯酯红外光谱的特征39

5．聚氯乙烯红外光谱的特征40

6．聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈，聚乙烯醇红外光谱的特征40

7．天然橡胶的红外光谱特征41

8．聚对苯二甲酸乙二醇酯的红外光谱特征42

10．双酚A型环氧树脂的红外光谱的特征43

9．聚酰胺红外光谱的特征43

11．聚甲基硅氧烷的红外光谱的特征44

12．聚乙二醇和聚丙二醇红外光谱的特征45

13．脲—甲醛树脂的红外光谱的特征45

14．大豆脂肪酸的红外光谱特征46

15．天然纤维素、乙基纤维素和醋酸纤维素的红外光谱特征47

16．不饱和聚酯的红外光谱的特征48

2．7 聚合物红外光谱的分类表48

2．8 同位素置换法研究谱带归属54

2．9．1 600cm-1以下的伸缩、弯曲及扭辫振动58

2．9．2 纵向声学模式振动(LAM振动)58

2．9 低频振动58

2．9．3 氢键振动59

2．9．4 晶格振动59

2．9．5 缺陷引起的吸收60

2．10 近红外光谱61

参考文献62

3．1．1 傅里叶变换红外光谱仪66

1．有关的数学准备66

第三章 傅里叶变换红外光谱在高分子结构研究中的应用66

3．1 试验仪器及样品处理方法66

2．迈克耳逊干涉仪67

3．干涉图的傅里叶变换68

4．傅里叶变换红外光谱法的主要优点70

3．1．2 高分子样品的制备技术71

1．溶液测量72

4．悬浮法73

5．卤化物压片法73

3．显微切片73

2．薄膜法73

6．微量分析中的金刚石池采样技术74

3．2 计算机技术在高分子红外光谱研究中的应用75

3．2．1 差减光谱技术75

3．2．2 计算机光谱分峰技术77

3．2．3 定量分析80

1．定量分析原理80

2．子谱拟合法82

3．比例法测定混合物中组分的光谱83

4．因子分析85

3．高聚物的取向态结构及红外二向色性88

3．3．1 红外二向色性的原理89

3．3．2 取向函数和二向色性比90

3．3．3 取向度的测量及聚合物形变研究91

3．3．4 多肽的红外二向色性95

3．3．5 取向的三向色性(Trichroic)测量96

3．3．6 动态红外线性二向色性98

3．3．7 二维红外光谱图99

3．4 高聚物样品的表界面结构分析方法101

3．4．1 透射光谱与光谱差减102

3．4．2 衰减全反射102

1．内反射光谱法的原理102

2．ATR要考虑的因素103

3．ATR的应用104

3．4．3 漫反射(DRS)红外光谱108

1．漫反射光谱法的基本原理109

2．仪器装置109

4．漫反射光谱在高聚物研究中的应用110

3．影响DRS的因素110

3．4．4 反射吸收光谱(RAS)114

1．光波在反射表面相干的直观分析及数学处理114

2．反射吸收光谱法的实验技术116

3．FTIR-RAS在涂层结构研究中的应用116

4．FTIR-RAS技术的近期研究119

5．漫反射装置测定金属丝表面的RAS光谱119

3．4．5 傅里叶变换红外光声光谱120

1．光声光谱的一般原理121

2．FTIR光声光谱的特征122

3．光声光谱在聚合物结构研究中的应用123

3．4．6 几种红外光谱表面分析技术的比较128

3．5 FTIR在高分子结构研究中的应用130

3．5．1 高分子光谱的分离方法131

1．改变聚合温度分离出结构缺陷光谱131

2．改变样品退火条件分离出构象光谱131

4．改变外压分离构象光谱132

5．FTIR研究中的同位素置换法132

3．通过改变测试温度分离构象光谱132

3．5．2 FTIR光谱在高分子结构研究中的应用实例133

1．通过端基分析计算数均分子量133

2．聚合固化过程的红外分析134

3．高分子的化学变化135

4．共聚物结构分析136

5．立体构型的测量137

6．聚合物的构象及结晶形态的测定139

7．聚合物支化度的测定143

8．聚合物共混的研究144

9．聚合物的分子间作用147

3．5．3 温度、时间、电场，应力作用下的高聚物的结构变化148

1．温度引起的结构变化及相形态转变148

2．高聚物光谱与时间相关的现象149

3．电场对聚合物结构的影响152

4．应力引起的光谱变化153

参考文献154

第四章 激光拉曼散射光谱法160

4．1 拉曼散射光谱的基本概念160

4．1．1 拉曼光谱与分子极化率的关系160

4．1．2 去偏振度161

4．1．3 红外与拉曼光谱的区别162

4．1．4 实验方法164

1．激光光源164

2．样品的放置方法165

3．计算机技术在拉曼光谱中的应用166

4．1．5 共振拉曼效应168

l．聚乙烯醇和碘的复合物168

2．热处理的聚氯乙烯169

4．2．2 高分子的红外二向色性及拉曼去偏振度170

4．2 拉曼光谱在高分子结构研究中的应用170

4．2．1 振动光谱的选择定则与高分子构象170

4．2．3 聚合物形变的拉曼光谱研究174

4．2．4 生物大分子的拉曼光谱研究176

1．多肽和蛋白质177

2．核酸分子177

4．2．5 液晶分子180

4．2．6 拉曼光谱测定表面分子的结构181

4．3 傅里叶变换拉曼光谱182

4．2．7 普通拉曼光谱研究高分子样品的局限性182

4．3．1 FT-Raman实验装置183

4．3．2 FT-Raman技术的特点183

4．3．3 脉冲激光近红外FT-Raman技术185

4．3．4 FT-Raman微量探测技术186

4．3．5 FT-Raman技术在生物材料中的应用186

4．4 表面增强拉曼散射189

4．4．1 研究聚合物的SERS制样方法189

4．4．2 用SERS研究高分子在金属表面的取向191

4．4．3 用SERS研究界面化学191

4．4．4 用SERS研究聚合物膜对金属表面的防蚀性能194

参考文献195

第五章 核磁共振波谱法198

5．1 高分子溶液的核磁共振谱199

5．1．1 核磁共振的基本概念199

1．核磁共振现象199

2．弛豫过程200

3．化学位移202

4．自旋偶合203

5．核磁共振的信号强度204

6．溶液NMR实验技术简介205

5．1．2 质子核磁共振谱206

1．质子的化学位移与分子结构的关系206

2．质子偶合常数与分子结构的关系207

5．1．3 碳-13核磁共振谱210

1．碳谱的测定技术和它的特点210

2．碳-13的化学位移212

3．碳-13化学位移计算的经验公式213

2．N(1S)结合能215

4．碳-13与质子的偶合215

5．碳-13与杂原子的偶合215

6．碳-13的弛豫时间和分子结构216

7．分子运动速度和弛豫时间217

5．1．4 溶液NMR谱在高分子结构研究中的应用218

1．高聚物相对分子质量的测定219

2．高聚物混合物的化学组分219

3．共聚物端基分布的测定220

4．乙烯基聚合物支化度分析221

5．二烯烃聚合物的几何异构体222

6．头—尾(H-T)及头—头(H-H)加成异构体222

7．聚烯烃立构规整度及序列结构的研究223

5．2 核磁共振的脉冲序列设计224

5．2．1 脉冲序列的设计224

5．2．2 测量弛豫时间的脉冲序列——反转恢复法227

5．2．3 自旋—回波脉冲229

5．2．4 双照射去偶脉冲序列231

1．质子噪音去偶231

3．选择标量—自旋去偶232

2．偏共振去偶232

4．门控去偶和反门控去偶233

1．选择频率极化转移235

5．2．5 用极化转移脉冲序列增强信号235

2．全面极化236

5．2．6 碳的多重性及连续性的测定236

5．2．7 碳谱解析示例238

5．3 二维核磁共振波谱学241

5．3．1 二维NMR谱概述241

1．同核J分辨谱243

5．3．2 二维NMR谱在高分子结构研究中的应用243

2．异核J谱246

3．异核位移相关谱247

4．同核位移相关谱253

5．二维NOE谱及化学交换谱258

6．二维INADEQUATE研究碳原子的连接顺序259

5．3．3 2D NMR谱测定蛋白质的三级结构260

5．4．1 偶极去偶(DD)实验263

5．4 高分辨率固体核磁共振263

5．4．2 化学位移的各向异性265

1．化学位移各向异性基础及其表达方式265

3．CSA的测定实验方法267

2．化学位移各向异性对峰形的影响267

4．在各种环境下的碳核的CSA268

5．分子慢运动对CSA的影响269

6．化学位移张量在结构研究中的应用270

7．静止样品2D NMR CSA研究超慢分子运动271

5．4．2 魔角旋转实验272

1．交叉极化的实验技术274

5．4．4 交叉极化275

2．交叉极化用作共振标识的工具275

3．用CP分离迁移性不同物质的碳谱275

5．4．5 固体高分辨13C-NMR谱的基本实验——MAS/DD/CP275

5．5 固体高分辨NMR谱在高分子结构研究中的应用277

5．5．1 用固体NMR化学位移进行构象分析277

2．螺旋结构的化学位移278

1．高分子构象的化学位移278

5．5．2 固体NMR谱研究交联体系280

1．弹性材料282

2．交联聚乙烯285

3．环氧树脂286

5．5．3 NMR用于表面分析286

5．5．4 多相聚合物体系的研究290

5．5．5 高分子共混体系的二维NMR291

5．6 聚合物材料的NMR成像293

5．6．1 NMR成像基础293

5．6．2 NMR成像在高分子材料中的应用295

参考文献296

第六章 高聚物荧光光谱法300

6．1 基本原理300

6．2 荧光测量301

6．3 高聚物荧光光谱研究中的“探针”与“标记”302

6．3．1 激发态的单分子过程302

6．3．2 激发态的双分子过程303

6．4．1 高分子在溶液中的形态转变304

6．4 荧光光谱在高聚物研究中的应用实例304

6．4．2 高分子共混物的相容性和相分离305

参考文献306

第七章 X射线光电子能谱308

7．1 基本原理308

7．2 实验技术309

1．实验装置309

2．样品处理309

4．本底的扣除和重叠峰的解叠310

3．谱图的能量校正310

7．3 信息内容311

7．3．1 表面信息311

1．样品表面的元素成分311

2．原子内壳能级电子峰的强度311

3．化学位移311

4．振激伴峰312

5．多重分裂312

2．改变光电子发射角313

1．比较不同能级光电子峰的动能的相对强度313

6．俄歇电子峰313

7．3．2 深度剖面信息313

3．氩离子刻蚀314

7．4 应用实例314

7．4．1 从结合能和光电子峰的相对强度获取信息315

1．C(1s)结合能315

4．振激伴峰的应用316

5．价带峰316

3．金属及其氧化物的光电子峰的化学位移316

6．XPS峰相对强度的计算317

7．4．2 高分子材料的表面结构318

1．表面老化318

2．等离子聚合反应319

3．共聚物表面元素富集及抗血凝材料的表面结构319

4．表面吸附物的分子取向321

5．表面配位化学反应322

7．5 结语324

参考文献324