在傅里叶变换红外（FTIR）光谱学中，溴化钾（KBr）主要用于其在测量分子振动的宽光谱范围内对红外辐射透明的特性。这一特性使其能够作为理想的固态基质或“窗口”，用于承载样品而不会产生自身的干扰信号，从而确保所得光谱仅属于被分析的物质。
FTIR分析固体样品的核心挑战在于以一种能够让足够红外光穿过的方式制备样品。溴化钾作为完美的惰性、透明稀释剂，可以使样品均匀分散在压片中，非常适合进行准确分析。
样品基质的基本作用
浓缩固体的问题
用透射FTIR分析纯净的固体样品通常是不可能的。过厚或过浓的样品会吸收近100%的红外光，导致光谱平坦，毫无用处。
目标是让适量的样品进入光束路径——既要产生清晰的吸收峰，又不能阻挡所有光线。
对红外透明介质的需求
为了解决浓度问题，样品被稀释在介质中。为此，稀释介质本身必须对红外光谱仪不可见。
溴化钾在整个中红外区域（4000–400 cm⁻¹）光学透明，这是绝大多数特征分子振动发生的区域。它创造了一个中性背景，让光谱仪“只看到”样品。
确保均匀性和光程
将样品与KBr粉末混合并在高压下压制，形成一个薄而半透明的压片。这个过程确保了细磨的样品颗粒均匀分散。
这种均匀性为光束穿过提供了恒定的光程，这对于产生具有明确峰值的高质量、可重复光谱至关重要。
使KBr成为标准的关键特性
宽光谱透明性
KBr最重要的特点是其在中红外区域不吸收。其光学窗口从紫外区域（约250 nm）一直延伸到远红外区域（约25,000 nm，或400 cm⁻¹），使其成为大多数有机和无机化合物的通用选择。
化学惰性
理想的基质材料必须不与样品反应。KBr是一种碱金属卤化物盐，对大多数分析物具有化学惰性，确保您测量的光谱是原始样品的，而不是某些意外反应产物。
可塑的物理形态
KBr是一种相对柔软的结晶盐。当研磨成细粉并在数吨压力下压制时，它会变形并流动，熔合形成一个坚固的玻璃状圆盘，将分散的样品颗粒固定在其中。
了解权衡和陷阱
吸湿性挑战
KBr最大的缺点是它具有吸湿性，这意味着它很容易从大气中吸收水分。水具有强烈的红外吸收（在3400 cm⁻¹附近有一个非常宽的峰，在1640 cm⁻¹附近有另一个峰），这很容易掩盖样品的重要峰。
因此，KBr必须储存在干燥器或烘箱中，样品制备应在低湿度环境中进行，以确保背景干净。
研磨过程至关重要
为了获得清晰的压片，样品和KBr都必须一起研磨成极细的粉末，通常使用玛瑙研钵和研杵。
如果颗粒尺寸过大（与红外光的波长相当），可能会导致显著的光散射，从而扭曲光谱的基线并降低数据质量。
何时使用其他材料
虽然KBr是标准，但它不是唯一的选择。对于需要在远红外区域（低于400 cm⁻¹）进行分析的样品，可以使用碘化铯（CsI），因为其透明窗口延伸到更低的频率。对于难以研磨或粘稠的样品，可以使用氯化银（AgCl），因为它更柔软，可以直接与样品一起压制。
如何将其应用于您的样品制备
- 如果您的主要关注点是稳定固体的常规分析： KBr是经济高效的行业标准选择，前提是您在储存和制备过程中正确控制水分。
- 如果您的样品对水分高度敏感或难以研磨： 考虑替代的非破坏性技术，如衰减全反射（ATR-FTIR），它直接分析样品表面。
- 如果您需要分析远红外区域（低于400 cm⁻¹）的振动： 您必须切换到具有更宽透明窗口的基质材料，例如碘化铯（CsI）。
选择正确的样品制备技术是获得有意义红外光谱的基础。
总结表：
| KBr的关键特性 | 它对FTIR的重要性 |
|---|---|
| 宽红外透明性 | 不吸收红外光，允许准确测量样品振动。 |
| 化学惰性 | 防止与样品反应，确保纯净光谱。 |
| 可塑性 | 在高压下形成坚固、透明的压片，便于均匀分析。 |
| 吸湿性 | 吸收水分，需要小心处理以避免光谱中出现水峰。 |
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