这是该锂电知识必备系列文章的第12篇，欢迎大家可以持续关注。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）在材料领域应用广泛，也是锂电材料常用的表征方法之一。常用于分析分子的价键、官能团的振动和转动能级跃迁状态、分子结构等。
FTIR原理
红外光谱属于分析吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中特定的与分子振动能级差对应频率的辐射。分子振动引起偶极矩的变化，使得振动能级从基态跃迁到激发态，形成分子吸收光谱，且对应该特征频率的位置出现吸收峰。
红外光谱图以吸收光的波长或波数为横坐标，以吸收强度或光的透射率为纵坐标。
一般来说，极性较强的分子或基团对应的吸收峰也较强，分子对称性越高，吸收峰也就越弱。（引自：孙姝纬，锂电池研究中的拉曼/红外实验测量和分析方法）
红外吸收光谱的定性分析与定量分析：定性分析利用的是特征峰的吸收频率（跟基团有关）；定量分析利用的是特征峰的强度。
傅里叶变换
傅立叶变换表示能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦或余弦函数）或它们积分的线性组合。傅里叶变换是一种信号分析方法（具体可参考：公众号电子工程师笔记——傅里叶变换就是这么简单）。FTIR在对信息光的处理中运用了傅里叶变换，所以这种红外测试才被称为傅里叶变换红外光谱。
红外光谱分区
红外光谱根据波长的不同，可以分为三个区域：1. 近红外区（泛频区），波数在4000cm-1以上，主要测量的是O—H、C—H、N—H键的倍频吸收；中红外区（特定振动区/指纹区），波数在400~4000cm-1（此区域研究应用最多）；3.远红外区，波数在400cm-1以下，测量的主要是气体分子的转动信息。
红外光谱与拉曼光谱的区别
维科网锂电在上一篇锂电知识必备（11）——拉曼光谱讲到拉曼光谱的定义、原理及应用。两者对比下来似乎有点相似，但从原理上讲，两者有质的差别。红外光谱是分子吸收辐射，属于分子吸收光谱；拉曼光谱得到的振动能级信息不是来自样品对光的吸收，而是来自样品的散射。具体区别可参考下图。
图片来源：孙姝纬，锂电池研究中的拉曼/红外实验测量和分析方法
FTIR在锂电池中的应用
如下图所示，波数2948 cm−1、2240 cm−1和 1452 cm−1处的吸收峰分别对应着-CH-的伸缩振动吸收峰、-CN的伸缩振动吸收峰和-CH2-的剪切振动吸收峰，这些峰均为PAN的特征峰。PAN/cellulose复合隔膜的FTIR则在1016 cm−1和1783 cm−1处出现了纤维素的特征峰，说明纤维素复合进入隔膜中。由于PAN/cellulose（5%）复合隔膜的纤维素含量较低，纤维素的特征峰呈现并不明显。（引自：李海娟，锂离子电池耐高温PAN基复合隔膜的制备及其性能研究）
PAN和PAN/cellulose（纤维素）（5%、10%、15%）复合隔膜的FTIR（图片来源：）
下图是PG（PG：桃胶）和PG-c-ECH（ECH：环氧氯丙烷）的FTIR。作者已经将不同波数下的吸收峰在图中标出，这里不再过多说明。
不过，读者可能发现两者FTIR的峰的方向是不同的，上图的特征峰是向下的，而下图的特征峰是向上的。这其实跟FTIR纵坐标的表示方法有关，一个表示光的透射率，另一个则是吸收强度。
图片来源：李泽珩，锂离子电池硅负极粘结剂的设计与应用研究
附：参考文献
[1] 孙姝纬，锂电池研究中的拉曼/红外实验测量和分析方法
[2] 李海娟，锂离子电池耐高温PAN基复合隔膜的制备及其性能研究
[3] 李泽珩，锂离子电池硅负极粘结剂的设计与应用研究
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