引言
红外（IR）光谱是材料结构分析的重要工具，广泛应用于各类固态、液态和气态样品的研究。尽管其具有许多优点，如用样量少、不破坏试样、快速简便等，但不同的制样方法和测试技术会影响结果的准确性。研究团队对固体物质的两种常见红外光谱测试方法——衰减全反射（ATR）和透射法（TR）进行了系统性比较研究。
实验设计
样品选择
研究选择了三种常见的高分子化合物（聚乙二醇1000、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯）、三种无机物（碳化硅纳米颗粒、亚铁氰化钾、过硫酸铵）以及三种有机小分子化合物（葡萄糖酸钠、甲基丙烯酸十八烷基酯、十二烷基硫酸钠），总共九种固体物质作为研究对象。
仪器与方法
实验使用了傅里叶变换红外光谱仪（Tensor II, 德国Bruker）和ZnSe单点衰减全反射附件（美国Pike）。具体方法如下：
- 透射法（TR）：
- 将粉末状或膏状样品与KBr混合研磨，压制成透明样片。
- 对于薄膜或薄片状样品，直接裁剪成小块进行测试。
- 衰减全反射法（ATR）：
- 不需要复杂的样品制备过程，只需将样品放置在晶体表面即可。
- 测试前后需用无水乙醇清洁晶体表面。
结果与讨论
高分子化合物
聚乙二醇1000 (PEG-1000)
PEG-1000的IR谱图显示，TR法中-OH伸缩振动峰（3434 cm⁻¹）比ATR法（3388 cm⁻¹）稍强，而C-O-C的伸缩振动峰在ATR法中更显著。这表明ATR法更适合检测含羟基的样品。
聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)
对于较厚的PET膜，TR法容易出现平头峰，导致无法解析，而ATR法则由于光进入样品深度浅（2-15 μm），不会出现这种情况。此外，ATR法在指纹区的吸收峰强度明显增强。
聚乙烯 (PE)
PE薄膜的TR法测试中，基线不平整且存在光散射现象，而ATR法则能提供更清晰的谱图，尽管官能团区吸收峰强度较低，但通过“ATR校正”功能可以改善。
无机物
碳化硅 (SiC)
SiC纳米颗粒的TR法谱图中出现了较多水干扰峰，而ATR法则未见这些峰，显示出ATR法在减少水干扰方面的优势。
亚铁氰化钾 (K₄Fe(CN)₆·3H₂O)
ATR法能够更好地分辨结晶水的振动峰，相比之下，TR法中的水干扰掩盖了许多细节。
有机小分子化合物
葡萄糖酸钠
ATR法在官能团区的吸收峰强度较弱，但经“ATR校正”后，高频区出峰细节更加清晰。
甲基丙烯酸十八烷基酯 (SMA)
ATR法未能检测到端基烯νas(=CH₂)峰，但通过其他特征峰确认了双键的存在。
十二烷基硫酸钠 (SDS)
ATR法在高波数区的吸收强度较小，但经过校正后与TR法一致，且减少了样品吸湿的影响。
结论
研究表明，相较于传统的TR法，ATR法不仅省去了繁琐的样品制备步骤，减少了吸水的可能性，而且对于颜色深重、厚度较大或表面粗糙的样品也具有良好的适应性。具体优势包括：
- 无需制样：节省时间和精力，减少样品损失。
- 减少水干扰：特别适合易吸湿样品。
- 适用于多种样品类型：不受样品颜色、形状、厚度限制。
因此，在固体IR光谱检测中广泛采用ATR法，特别是在处理高分子、颜色深重以及易吸湿物质时，ATR法的优势更为明显。
通过这篇文章，我们希望读者能够全面了解ATR和TR两种红外光谱测试方法的特点及其适用场景，并根据实际需求选择最适合的方法进行材料分析。如果您对该领域感兴趣，欢迎继续关注我们的文章！
——《固体物质的红外光谱衰减全反射与透射测试方法的比较研究》 杨珊，蔡秀琴，张怡丰
