| 發布日期：2024-09-21 |
拉曼光譜作為一種快速、高精度、無損的分析工具，可用于分析從氣體到固體、從非原位到原位、從有機大分子到礦物的樣品。它已被證明是表征含碳固體燃料(CSFs)及其熱轉化產物的有力工具。
熱化學轉化過程(tcp)為利用或轉化有價值的產品或能源提供了主要的技術途徑，其一般包括熱解、液化、氣化和燃燒四種工藝技術。充分了解tcp的主要目標是優化該過程，以提高效率并減少不需要的副產品。基本步驟是表征原料的結構，確定反應過程中形成的化學物質，并分析最終產物，這些都需要強大的分析方法。拉曼光譜是一種分子振動光譜學，起源于非彈性散射(也稱為拉曼散射)。當光照射在物質上時，光子可以直接穿過分子而不發生相互作用，也可以被吸收或散射。在散射過程中，電子被照射到虛振動狀態，即不穩定狀態，然后光子被迅速輻射出去。當被輻射光子的頻率與被輻射光子的頻率相同時，發生瑞利散射。相反，會發生拉曼散射。當輻射光子頻率低于被輻射光子頻率(紅移)時，這種散射過程稱為斯托克斯（Stokes）散射。反之，稱為反Stokes散射。由于Stokes散射比反Stokes散射更強烈，因此通常以拉曼光譜的形式檢測Stokes散射，并用于CSFs的結構分析。拉曼光譜可以準確地檢測煤炭等含炭固體燃料的成分及燃燒狀態。
圖1 煤的拉曼圖化學成像[1]
2.1 實驗設置
使用532nm激光作為拉曼光譜儀的光源，配備顯微鏡、加熱臺和自動化平臺，以實現微觀尺度的分析和高溫條件下的原位監測。 將煤樣品放置在加熱臺上，通過顯微鏡聚焦激光到樣品表面。在燃燒過程中實時記錄拉曼光譜，分析不同溫度和條件下的結構變化。
2.2 數據處理
使用曲線擬合技術解析拉曼光譜，分離出D帶、G帶等特征峰。通過比較不同條件下的光譜數據，評估煤的結構變化、燃燒反應的動力學和催化劑的作用效果。
2.3 定量分析
結合標準氣體校準，利用拉曼光譜儀對燃燒產生的氣體進行定量分析，實時監測氣體濃度的變化，為優化燃燒過程提供數據支持。
2.4 微觀結構表征
532 nm拉曼光譜儀可以分析煤的成分、判斷煤的成熟度。煤是復雜化學結構的混合物，原煤中存在烷烴、氧官能團、小芳環、交聯結構連接的大芳環體系、小石墨微晶，甚至石墨結晶等結構。在原煤的拉曼光譜中，D和G波段是主要的，可以反映煤的特定構造信息。煤階是決定煤在工業上應用的關鍵參數，它直接決定了煤的熱轉化過程。
表1 從石墨到非晶碳樣品的拉曼帶描述
圖2 煤一階拉曼光譜曲線擬合[3]
圖3. D1和G波段頻寬和位置隨溫度的變化；(a) D1波段頻寬；(b) G波段頻寬；(c) D1波段位置；(d) G帶位置[3]。
2.5 催化劑研究
通過原位拉曼光譜技術，可以研究催化劑（如Fe2O3、Ca(OH)2和K2CO3）在煤燃燒過程中的作用。研究表明，催化劑顯著影響了煤的熱解和燃燒行為，拉曼光譜可以幫助捕捉這些催化反應的實時變化。
2.6 實時監測燃燒過程
使用原位拉曼光譜可以實時監測煤炭燃燒過程中的中間產物和最終產物。例如，檢測燃燒過程中產生的氣體（如H2、CO、CO2等）和固體顆粒的變化，這有助于理解燃燒反應機制和優化燃燒條件。拉曼光譜儀能夠在1秒內同時測量多達13種工業上重要的氣體，且測量結果與紅外和質譜儀的結果一致性較高。
表2 氣體的拉曼帶和散射截面[2]
圖4 四種煤炭樣品燃燒時的氣體形成速率[3]
(1) 高精度和非破壞性：拉曼光譜能夠以高精度、非破壞性的方式分析煤及其燃燒產物的化學和物理結構。
(2) 實時監測：能夠在線、原位實時監測燃燒過程中產生的氣體和固體產物，提供及時的反應機制信息。
(3) 廣泛應用：適用于多種煤樣品和燃燒條件，具有廣泛的應用前景。通過這些最新的方法和技術，研究人員能夠更深入地理解煤燃燒過程中的復雜化學反應和結構演變，有助于優化燃燒技術，提高能源利用效率，減少污染物排放。
總之，532nm拉曼光譜儀在煤炭燃燒研究中發揮了重要作用，提供了寶貴的實時數據和結構信息，有助于優化燃燒技術和減少污染物排放。
Portman 785便攜式拉曼光譜儀
1. 產品簡介
Portman便攜式拉曼光譜儀配置了一款適用于拉曼光譜檢測的光纖光譜儀，相比傳統的785 nm拉曼光譜儀，Portman的靈敏度得到很大的提升，能夠檢測到細胞級別的微弱拉曼信號。適用于對原材料的篩選、現場檢測、石墨烯合成反應、生物醫療、體外診斷及物質分析鑒定等場景；使用方便，操作簡單。檢測結果客觀準確。客戶可根據應用需求選擇最適合的產品。
2. 產品特點
? 檢測范圍廣：200-3000 cm-1；
? 信號靈敏度高，可分辨硅片的二階峰；
? 能測出雞肉脂肪細胞信號；
? 高度集成，輕巧便捷；
? 高穩定性。
