简而言之，KBr（溴化钾）用于制作红外（IR）光谱压片，因为它对红外光透明且具有物理延展性。其晶体结构使其在高压下能形成玻璃状的固体圆盘，为样品分析提供一个完美的“窗口”，而自身不会产生干扰信号。
用红外光谱分析固体样品的核心挑战是让光均匀地穿过它们。KBr 作为理想的基质解决了这个问题，因为它既在光学上（对红外光束不可见）又在物理上（形成透明的固体压片）解决了这一难题。
核心原理：固体样品分析的制备
粉末的问题
为了获得准确的红外光谱，红外光束必须穿过您的样品。简单地将粉末状固体放置在光束路径中并不能有效工作，因为颗粒会向各个方向散射光线，从而阻碍清晰的测量。
目标是将样品颗粒悬浮在对红外辐射完全透明的固体基质中。这使得光束能够穿过并仅与样品材料相互作用。
压片作为解决方案
KBr 压片法通过将少量样品（通常为 1:100 的比例）与大量 KBr 粉末混合来实现这一点。当在巨大压力（8-10 吨）下压制时，柔软的 KBr 盐晶体融合在一起，形成半透明或透明的圆盘，将样品颗粒捕获在其中。
KBr 的关键特性
至关重要的红外透明性
KBr 最重要的特性是它在整个中红外区域（4000-400 cm⁻¹）的光学透明性。这意味着 KBr 基质本身不吸收红外光，因此光谱中记录的任何吸收都纯粹来自您的样品，而不是承载它的基质。
压力下的延展性
KBr 是一种柔软的碱金属卤化物盐。与会破碎的较硬材料不同，KBr 在高压下具有变形和流动的能力。这一特性使得细粉末无需熔化即可融合形成一个有凝聚力的固体圆盘，从而创建一个高质量的光学窗口。
对纯度和一致性的需求
光谱的质量直接取决于 KBr 的质量。使用光谱级 KBr 至关重要，因为任何杂质都会有自己的红外吸收带，这些吸收带会出现在您的光谱中并污染您的结果。
实现均匀混合
提及100:1 的 KBr-样品比以及彻底研磨的必要性是为了创建均匀分散。如果样品混合不当，团块会导致光散射，并导致基线倾斜的不准确光谱。
了解权衡和陷阱
吸湿性挑战
KBr 的主要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。水具有非常强且宽的红外吸收峰，很容易掩盖实际样品的信号。
这就是为什么 KBr 粉末在使用前必须在烘箱中（约 110°C）干燥并储存在干燥器中。这也是为什么使用纯 KBr 压片进行背景扫描以帮助减去任何残留水分信号的原因。
潜在的压力诱导变化
用于形成压片的高压在某些情况下会改变样品本身的晶体结构。这种现象，称为多晶型，可能导致所得光谱的轻微变化。
压片质量差的风险
浑浊或破裂的压片表明存在问题。这通常是由于研磨不足、压制过程中真空不足（会截留空气）或 KBr 过于潮湿造成的。质量差的压片会过度散射光线，导致数据嘈杂且不可靠。
为您的目标做出正确选择
要获得准确的光谱，您必须将 KBr 压片的制备视为实验本身的关键部分。
- 如果您的主要关注点是准确性：始终使用干燥的、光谱级 KBr，并仔细称量您的材料以保持正确的样品与 KBr 比例。
- 如果您的主要关注点是清晰度和低噪声：确保样品和 KBr 一起研磨成极其细小、均匀的粉末，并在压制过程中施加足够的真空。
- 如果您正在解决光谱不良的问题：首先，寻找水的宽而特征性的峰。其次，检查是否存在倾斜的基线，这表明混合或压制不良的压片导致光散射。
最终，了解 KBr 之所以被选择——因为它在光学透明性和物理延展性方面的独特组合——使您能够创建更好的样品并生成更可靠的数据。
总结表：
| 特性 | 对红外光谱的益处 |
|---|---|
| 红外透明性 | 在中红外区域（4000-400 cm⁻¹）无吸收 |
| 物理延展性 | 在压力下（8-10 吨）形成透明圆盘 |
| 样品与基质比例 | 最佳 1:100 比例，实现均匀分散 |
| 纯度要求 | 光谱级确保无污染物信号 |
| 主要挑战 | 吸湿性需要干燥和小心储存 |
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