中　国　造　纸　学　报

Vol

24, No

4, 2009

Transactions of China Pulp and Paper

综　　述

　收稿日期

: 2009

29 (

修改稿

)

　基金项目

国家自然科学基金项目

( 30871997) ;

全国优秀博士学位论文作者资助项目

( 2007B55 ) ;

黑龙江省新世纪优秀人才支持计划项目

(NCET

001) ;

黑龙江省青年骨干教师支持计划项目

( 1151G061)

。

　作者简介

许　凤

女

;

博士

教授

;

主要研究方向

植物资源化学。

mail: xfx315@163

com

拉曼光谱技术在制浆造纸研究中的应用

许　凤

1, 2

　毛健贞

　赵　红

　孙润仓

( 1

1齐齐哈尔大学

黑龙江齐齐哈尔

, 161006;

1北京林业大学材料科学与技术学院

教育部木质材料科学与应用重点实验室

北京

, 100083)

摘　要

拉曼光谱技术能够提供快速、简单、可重复、无损伤的定性、定量及结构分析

已经成为制浆造纸研究领域的重要分析手

段之一。主要综述了拉曼光谱技术在制浆造纸特别是在木材及其化学组分、纤维细胞壁超微结构及区域化学、机械浆、化学浆研究

中的应用。

关键词

拉曼光谱

;

木材

;

机械浆

;

化学浆

中图分类号

: TS71

　　　　文献标识码

: A

　　　　文章编号

: 1000

6842 ( 2009) 04

0097

　　1928年印度科学家 Raman发现了拉曼散射光谱 ,

之后的 30年里 , 由于激发光源太弱 , 拉曼光谱研究
停滞不前。直到 1962年脉冲红宝石激光器作为拉曼
光谱的激发光源被首次采用 , 才使得激光拉曼散射成
为研究振动谱的重要工具。近年来随着激光、微信号
检测及纳米技术的应用 , 拉曼光谱技术发展迅速 , 与
其他技术 (如荧光显微技术和电子显微技术 ) 不同 ,
拉曼光谱技术能获得分子、原子水平上的样品信息。
拉曼光谱技术的突出优点是样品制备无特殊要求 , 直
接通过光纤探头或玻璃、石英、光纤测量 ; 误差小 ,
能够提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤
的定性定量分析

[ 1 ]

。目前拉曼光谱技术已广泛应用

到材料、化工、石油、生物、地质等领域的分析测
量、结构分析等研究 , 特别是在珍贵样品和生物活体
的检测中发挥着重要作用。

拉曼光谱技术已逐渐成为木材和制浆造纸科学领

域越来越重要的分析方法 , 在木材和制浆造纸的宏观
与微观结构研究 , 特别是在纤维细胞壁微观结构、木
质素和纤维素在植物细胞壁中的分布 , 木化组织纤维
的化学组成和排列特征等方面的研究中发挥着重要作
用。拉曼光谱在国外制浆造纸科研及工业生产中应用
广泛 , 而我国对该项技术的研究起步较晚 , 技术发展
较慢 , 本文着重对国际上拉曼光谱技术在木材及其组
分、机械浆和化学浆研究中的应用进展进行了综述 ,

希望能为我国造纸工作者研究木材及制浆造纸提供新
思路和新方法 , 促进我国造纸工业及科研工作的
发展。

1　拉曼光谱的原理

[ 2 ]

光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射。弹

性散射的散射光是与激发光波长相同的成分。非弹性
散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分 , 统称
为拉曼效应。拉曼效应起源于分子振动 (和点阵振
动 ) 与转动 , 因此从拉曼光谱中可以得到分子振动
能级 (点阵振动能级 ) 与转动能级结构的知识。用
虚的上能级概念可以说明拉曼效应 : 设散射物分子原
来处于基电子态 , 振动能级如图 1

[ 3 ]

所示。

当受到入射光照射时 , 激发光与此分子的作用引

起的极化可以看作为虚的吸收 , 表述为电子跃迁到虚
态 (V irtual state) , 虚能级上的电子立即跃迁到下能
级而发光 , 即为散射光。设仍回到初始的电子态 , 则
有如图 1所示的 3种情况。因而散射光中既有与入射
光频率相同的谱线 , 也有与入射光频率不同的谱线 ,
前者称为瑞利线 , 后者称为拉曼线。在拉曼线中 , 又
把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线 , 而把
频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。斯托
克斯线和反斯托克斯线通常称为拉曼线 , 其频率常表
示为

, Δ

称为拉曼频移 , 这种频移和激发线