Shimadzu FTIR Talk letter - Vol. 35
Ostatní | 2021 | ShimadzuInstrumentace
Vibrationalní spektroskopie, zejména FTIR a Raman, představuje univerzální nástroj pro neinvazivní analýzu chemického složení, strukturních změn i reálného času reakcí. Uplatňuje se v materiálovém výzkumu, elektrochemii, environmentálních studiích i farmaceutické kvalitě.
Kompendium popisuje čtyři praktické aplikace FTIR a příbuzných metod:
Implementace FTIR uvnitř gloveboxu umožňuje komplexní vývoj a charakterizaci bateriových materiálů bez expozice vlhkosti či kyslíku. Rapid scan FTIR poskytuje vysokou časovou rozlišitelnost pro sledování ultrarychlých reakcí. IR mikroskopie zefektivňuje identifikaci a kvantifikaci microplastics, zatímco hyphenované a komplementární techniky (UV-VIS, GC-MS) zajišťují robustní QA/QC v farmaceutickém sektoru.
Očekává se další integrace vibračních spektrometrů do uzavřených systémů a gloveboxů, vývoj hyperspektrálního zobrazování a automatizované datové analýzy pomocí strojového učení. Miniaturizace přístrojů a pokročilé detektory rozšíří aplikace v polních měřeních i on-line procesech.
Prezentované aplikace demonstrují všestrannost FTIR a souvisejících technik při řešení výzev z oblasti elektrochemie, chemické kinetiky, environmentální analytiky a farmaceutické kontroly kvality. Kombinace in situ měření, vysokorychlostních režimů a mikroskopického mapování posouvá hranice možného v materiálovém a environmentálním výzkumu.
FTIR Spektroskopie
ZaměřeníŽivotní prostředí, Průmysl a chemie, Farmaceutická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Vibrationalní spektroskopie, zejména FTIR a Raman, představuje univerzální nástroj pro neinvazivní analýzu chemického složení, strukturních změn i reálného času reakcí. Uplatňuje se v materiálovém výzkumu, elektrochemii, environmentálních studiích i farmaceutické kvalitě.
Cíle a přehled studie / článku
Kompendium popisuje čtyři praktické aplikace FTIR a příbuzných metod:
- In situ FTIR měření elektrolytu v lithium-iontových bateriích uvnitř gloveboxu s inertním argonem.
- Rapid scan FTIR pro sledování kinetiky rychlých reakcí při UV vytvrzování akrylátové pryskyřice.
- FTIR a mikroskopická IR spektroskopie pro identifikaci a mapování mikročástic plastů (microplastics) v životním prostředí a biologických vzorcích.
- Farmakopeální testy kvality dezinfekčního ethanolu podle JP, USP a EP s využitím FTIR, UV-VIS, GC, GC-MS a LC-MS.
Použitá metodika a instrumentace
- FTIR spektrometr IRTracer-100 s Michelsonovým interferometrem, detektory DLATGS/MCT, ATR diamantový krystal, specular reflectance SRM-8000 a UV-GladiATR pro UV osvětlení vzorku.
- Glovebox s argonem (<–70 °C dew point, O₂ <0,3 ppm) pro eliminaci vlivu vodní páry a kyslíku.
- Rapid scan software a MCT detektor pro 20 spekter za sekundu, synchronizace měření s externími spouštěči UV osvětlení.
- Infrared mikroskop AIM-9000 pro transmisní a ATR měření mikročástic (apertury 15–25 µm) v mapovacím módu.
- UV-VIS spektrofotometr UV-1900i a FTIR IRSpirit™ pro farmakopeální identifikaci; Nexis GC-2030 pro stanovení obsahu ethanolu a nečistot; LC-MS/GC-MS pro stopovou analýzu kontaminant.
Hlavní výsledky a diskuse
- Glovebox FTIR: Spektra elektrolytu EC/DEC + 1 M LiPF₆ naměřená v argonu vykázala potlačenou absorpci OH (3400–3700 cm⁻¹) ve srovnání s atmosférou. Pro minimalizaci odpařování vzorku je nutné pravidelné čištění ATR krystalu.
- Rapid scan FTIR: Při rychlosti pohybu zrcadla ≥10 mm/s bylo dosaženo 20 spekter/s. Při UV vytvrzování akrylátové pryskyřice klesaly intenzity vibrací C=C (1635 cm⁻¹) a C–H (810 cm⁻¹) během několika sekund, což umožňuje detailní kinetickou analýzu.
- Microplastics: ATR FTIR identifikovalo polymery rybářských sítí (PE, PP, PA), přísady (CaCO₃, silikáty). IR mikroskopie vzorků z arktické tresky a hlubokomořských korýšů určila PMMA s kaolinem a směs PE/CaCO₃/kaolin. Mapování 1400–1339 cm⁻¹ vizualizovalo distribuci PP na filtrech.
- Ethanol pro dezinfekci: FTIR a UV-VIS potvrdily identitu ethanolu, GC stanovilo obsah alkoholu a tloušťkové nečistoty, GC-MS a LC-MS ověřily stopy organických kontaminant, čímž bylo dosaženo farmakopeální kvality.
Přínosy a praktické využití metody
Implementace FTIR uvnitř gloveboxu umožňuje komplexní vývoj a charakterizaci bateriových materiálů bez expozice vlhkosti či kyslíku. Rapid scan FTIR poskytuje vysokou časovou rozlišitelnost pro sledování ultrarychlých reakcí. IR mikroskopie zefektivňuje identifikaci a kvantifikaci microplastics, zatímco hyphenované a komplementární techniky (UV-VIS, GC-MS) zajišťují robustní QA/QC v farmaceutickém sektoru.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další integrace vibračních spektrometrů do uzavřených systémů a gloveboxů, vývoj hyperspektrálního zobrazování a automatizované datové analýzy pomocí strojového učení. Miniaturizace přístrojů a pokročilé detektory rozšíří aplikace v polních měřeních i on-line procesech.
Závěr
Prezentované aplikace demonstrují všestrannost FTIR a souvisejících technik při řešení výzev z oblasti elektrochemie, chemické kinetiky, environmentální analytiky a farmaceutické kontroly kvality. Kombinace in situ měření, vysokorychlostních režimů a mikroskopického mapování posouvá hranice možného v materiálovém a environmentálním výzkumu.
Reference
- Colthup N. B., Daly L. H., Wiberley S. E. Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy. Academic Press, 1990.
- Griffiths P. R., de Haseth J. A. Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Wiley, 2007.
- Itoh T. In Situ Raman Spectroscopic Analysis of Electrochemical Reactions. Electrochemistry 87(Spring), 2019, pp.43–56.
- Morita M. Research of Solvation Structures by Raman Spectroscopy. Electrochemistry 81(12), 2013, pp.991–994.
- Eriksen M. PLOS ONE 9(12), 2014.
- Kühn S., Jamieson A., Egelkraut-Holtus M. Shimadzu NEWS 2, 2018.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analytical and Measuring Instruments for Microplastics
2020|Shimadzu|Postery
C10G-E083 Diverse Solutions for Improving the Marine Environment Analytical and Measuring Instruments for Microplastics Diverse Solutions for Improving the Marine Environment Tiny plastic fragments on the order of several µm to 5 mm are referred to as microplastics. In recent…
Klíčová slova
microplastics, microplasticsmeasurement, measurementmarine, marinemicroplastic, microplasticabs, absanalysis, analysisfusion, fusionmps, mpsdeepwater, deepwaterfishing, fishingdiverse, diverseheat, heatenvironment, environmentcollected, collectedmicroscope
Deterioration Evaluation of Lithium-Ion Battery Components Using Infrared/Raman Microscope and Airtight Cells
2025|Shimadzu|Aplikace
AIRsight Infrared/Raman Microscope Deterioration Evaluation of Lithium-Ion Battery Components Using Infrared/Raman Microscope and Airtight Cells Application News Atsushi Kawaguchi1, Yoshiyuki Tange1, Yohei Hamura2 1 Shimadzu Corporation, 2 Shimadzu Techno-Research, Inc. User Benefits Use of airtight cell allows infrared and…
Klíčová slova
airtight, airtightvirgin, virginraman, ramandeterioration, deteriorationband, bandkramers, kramerskronig, kroniginfrared, infraredelectrode, electrodemicroscope, microscopecycle, cycleinquiry, inquiryairsight, airsightgraphite, graphitecharging
Advancing Research of Lithium-Ion Batteries Using the Agilent Cary 630 FTIR Spectrometer
2023|Agilent Technologies|Aplikace
White Paper Energy and Material Science Research Advancing Research of Lithium-Ion Batteries Using the Agilent Cary 630 FTIR Spectrometer Lithium-ion battery studies published by global research groups Authors Wesam Alwan and Fabian Zieschang Agilent Technologies, Inc. Introduction There is increasing…
Klíčová slova
ftir, ftirlithium, lithiumelectrolyte, electrolyteion, iongraphene, grapheneatr, atrresearch, researchsheets, sheetsnanoporous, nanoporouslib, libunknown, unknownbatteries, batteriesoxide, oxidecomponents, componentsspectroscopy
Guide to Lithium-ion Battery Solutions
2022|Shimadzu|Příručky
C10G-E092 Guide to Lithium-ion Battery Solutions Table of Contents (Test / Evaluation Item) Test / Evaluation Items Test / Evaluation Items (Detail) Compression Test Instrument Micro Compression Tester MCT Material Testing Tensile Test Puncture Test Click here for Table of…
Klíčová slova
observation, observationelectrolyte, electrolyteelectrode, electrodeseparator, separatorclick, clickpage, pagemeasurement, measurementindex, indexevaluation, evaluationpurpose, purposebattery, batteryhere, heretest, testparticle, particletensile