Shimadzu FTIR Talk letter - Vol. 35

Význam tématu

Infrarední a Ramanova spektroskopie patří mezi klíčové metody pro charakterizaci materiálů v elektrochemii, fotopolymerizaci, environmentálním výzkumu a farmaceutickém průmyslu. FTIR techniky umožňují rychlé a necitlivé sledování struktury elektrolytů v bateriích, kinetiky UV tuhnutí polymérů, identifikaci microplastů v přírodních vzorcích a ověření kvality dezinfekčního ethanolu podle farmakopejí.

Cíle a přehled článků

• Sledovat infravýboji FTIR spektrometru v inertní argonové atmosféře gloveboxu pro elektrolyt Li-ion baterií.
• Implementovat rapid scan FTIR (20 spekter/s) k časovému sledování UV vytvrzování akrylátových pryskyřic.
• Ukázat kvalifikaci a chemické zobrazování microplastů z mořského odpadu, vody a organismů pomocí FTIR a IR mikroskopie.
• Popsat testy farmakopejní kvality ethanolu pro dezinfekci v souladu s JP, USP a EP.

Použitá instrumentace

• Compact FTIR systém Shimadzu v gloveboxu s argonovým okysličením (dew point ≤ –70 °C, O₂ ≤ 0,3 ppm)
• FTIR spektrometr IRTracer-100 s DLATGS a MCT detektory
• Rapid scan software pro frekvenci až 20 spekter za sekundu
• SRM-8000 speculární reflektometrie a GladiATR ATR moduly
• IR mikroskop AIM-9000 (transmise i mikro-ATR) pro částice od 10 do 100 μm
• UV-VIS spektrofotometr UV-1900i
• GC-MS a LC-MS pro sledování organických kontaminant

Hlavní výsledky a diskuse

V gloveboxu umístěný FTIR odstraňuje vlivy vlhkosti a vzdušného kyslíku, detekuje charakteristické vibrace solvatovaných Li⁺ iontů a zachovává přesnost spektrálních měření.
Rapid scan FTIR s časovým rozlišením 50 ms odhaluje dynamiku úbytku vinylových skupin při UV tuhnutí, což přináší detailní pohled na kinetiku fotopolymerizace.
FTIR a IR mikroskopie umožnily identifikaci microplastů (PE, PP, PMMA) a přídavných minerálních složek (kaolín, CaCO₃) ve vzorcích z odpadních sítí, organismů i environmentální vody. Chemické mapování prokázalo distribuci jednotlivých složek v partikulích.
Farmakopejní testy ethanolu byly shrnuty dle metod JP, USP a EP pro potvrzení identity, stanovení čistoty a kontrolu inkluzí.

Přínosy a praktické využití metody

Glovebox FTIR podporuje vývoj bateriových materiálů v inertní atmosféře bez kontaminace. Rapid scan urychluje optimalizaci fotopolymerizačních procesů. FTIR mikroskopie a chemické zobrazování poskytují spolehlivou detekci a klasifikaci microplastů pro environmentální monitoring a recyklační strategie. Farmakopejní analýzy zajišťují bezpečnost a účinnost dezinfekčních přípravků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace FTIR in-situ s elektrochemickými metodami v gloveboxu. Zvyšování rychlosti a automatizace rapid scan technik. Využití strojového učení pro automatizované rozpoznávání spektr microplastů. Kombinované FTIR-GC-MS/LC-MS přístupy pro studium interakcí plastů s toxiny. Rozšíření farmakopejních protokolů o nové chromatografické a mikroskopické metody.

Závěr

Prezentované aplikace demonstrují šíři využití infratechnologií ve výzkumu elektrolytů, fotopolymerizace, environmentálních analýz a farmaceutické kontroly. Spojení vysoké citlivosti, rychlosti a modulárnosti FTIR systémů otevírá nové možnosti pro multidisciplinární analytickou chemii.

Reference

• Colthup NB, Daly LH, Wiberley SE. Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy. Academic Press, 3rd ed., 1990.
• Griffiths PR, de Haseth JA. Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Wiley, 2007.
• Itoh T. In Situ Raman Spectroscopic Analysis of Electrochemical Reactions. Electrochemistry, 87(Spring), 43–56, 2019.
• Morita M. Research of Solvation Structures by Raman Spectroscopy. Electrochemistry, 81(12), 991–994, 2013.
• Eriksen M. Rapidly increasing quantities of plastic debris in the marine environment. PLOS ONE, 9(12), 2014.
• Kühn S, Jamieson A, Egelkraut-Holtus M. SHIMADZU NEWS, 2, 2018.