1、 2023 NO.8 工 业 与 技 术SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION常见木制首饰的红外光谱研究俞杭玮 杨心鸽*叶菡 王柯华(浙江省地矿科技有限公司 浙江杭州 310007)摘要：采用常规无损检测手段区分出种属差异较大的木制首饰，但最多只能鉴别到属。选取10种常见木制首饰的红外光谱中，红外特征峰强度、峰位以及类型出现了一定的差异。对相近种属木材进行傅里叶变换红外光谱FTIR（一维红外光谱）、SDIR（二阶导数红外光谱）分析，FTIR 谱图中，可通过是否出现草酸钙的特征峰区分檀香紫檀与卢氏黑
2、黄檀、降香黄檀与交趾黄檀；SDIR谱图中，檀香紫檀为1 620 cm-1单峰，而卢氏黑黄檀分裂为1 601 cm-1和1 627 cm-1双峰。在SDIR谱图中，降香黄檀存在1 183 cm-1峰位，而交趾黄檀未出现该峰。关键词：木制首饰 红外光谱 相近种属 鉴别中图分类号：O657.33;TS67文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)08-0072-05A Study of Infrared Spectroscopy of Common Wooden JewelryYU Hangwei YANG Xinge*YE Han WANG Kehua(Zhejiang Geolog
3、y and Mineral Technology Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang Province,310007 China)Abstract:Conventional nondestructive testing is used to distinguish wooden jewelry with large differences in species,but it can only identify the genus at most.In the infrared spectroscopy of selected ten kinds of common woode
4、n jewelry,there were certain differences in the intensity,position and type of infrared characteristic peaks.FTIR(one-dimensional infrared spectroscopy)and SDIR(second-derivative infrared spectroscopy)were used to analyze wood of similar species.In the FTIR spectrum,we could distinguish Pterocarpus
5、santalinus from Dalbergia louvelii,and Dalbergia odorifera from Dalbergia cochinchinensis Pierre by the presence or absence of characteristic peaks of calcium oxalate.In the SDIR spectrum,Pterocarpus santalinus had a single peak of 1 620 cm-1,Dalbergia louvelii split into two peaks of 1 601cm-1 and
6、1 627 cm-1,Dalbergia odorifera had a peak position of 1 183 cm-1,but Dalbergia interdigita did not appear this peak.Key Words:Wooden jewelry;Infrared Spectroscopy;Similar species;Identify木制首饰的鉴定涉及交易的纠纷与公检法价值评估业务。常规木制品的鉴定方法需要对其进行破坏，通过切片法观察确定其种属类型1-2。然而由于木制首饰的特殊性，鉴定机构通常不能破坏其完整性。红外光谱技术包括中红外和近红外光谱，是一种快速
7、、无损的检测方法，已广泛应用于珠宝鉴定、化学检测等领域3-16。在木材检测领域，近红外光谱适用于测定含 C-H、N-H、O-H等基团的物质，其光谱会随着样品成分组成或结果的变化而产生变化，常结合化学计量方法建立数学模型并进行判别分析，但对模型的选择要DOI：10.16661/ki.1672-3791.2208-5042-7996基金项目：2020年浙江省地质矿产研究所科技创新基金自立课题（项目编号：ZD2020KJ08）。作者简介：俞杭玮（1996），男，硕士，研究方向为珠宝玉石首饰检测与研究。通信作者：杨心鸽（1984），女，硕士，高级工程师，研究方向为珠宝玉石首饰检测与研究，E-mail：
8、。72工 业 与 技 术 2023 NO.8 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATIONSCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯求较高且可能只专门适用于采集数据的近红外仪器3-4。中红外光谱主要是对木材结构和化学成分研究，包括FTIR（一维红外光谱）、SDIR（二阶导数红外光谱）、2DCOS-IR（二维红外光谱）主要用于相近种属木材的鉴别5。1 材料与方法1.1 材料该研究采取了10种常见的木制首饰，均为手串圆珠，分别为檀香紫檀、卢氏黑黄檀、交趾黄檀、降香黄檀、大果紫檀、非洲崖豆木、金丝楠木、白木香、崖柏木、檀香木。1.2 方法木制首饰圆珠
9、表面的红外测试，峰位叠加严重效果差，难以对其红外光谱进行分析。此外木质首饰表面粗糙度不同、加工过程可能存在添加涂饰物对实验结果产生的影响。因此，该研究对样品进行微损，在圆珠孔壁内刮取少量木丝进行磨粉，并采用溴化钾压片进行红外透射实验。样品的红外光谱测试均采用美国Thermo fisher公司Nicolet is5傅里叶变换红外光谱仪进行，光谱分辨率4 cm-1，积分次数为64次，得到测定样品的FTIR、SDIR红外光谱数据。2 结果与分析2.1 木制首饰的常规鉴别分析10种木制首饰的常规鉴别特征如表1所示。木材的颜色、条纹、气味、解剖特征信息（管孔、轴向薄壁组织、木射线、结构、纹理等）提供了大
10、量的鉴别木材种属的信息6。不同种类的木制首饰，从外观上基本可以鉴别大致种属。但对于相同或相近种属的木材，例如檀香紫檀与卢氏黑黄檀、降香黄檀与交趾黄檀很难从外观上鉴别。2.2 木制首饰的红外光谱分析木制首饰为木材制品，其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，不同木材的红外光谱特征峰具有很高的相似性和重叠性。其成分上的区别主要体现在其相关的抽提物种类和含量上差异，在红外光谱上体现为与抽提物相关的纤维素或木质素基团的红外特征峰强度、比值的变化或特征峰出现偏移7。图1为檀香紫檀木粉的FTIR和SDIR红外光谱图。2.2.1 红外特征峰强度比值对比分析通常用1 510 cm-1附近的峰作为参照，该振动峰归
11、属于苯环骨架振动，表达木质素结构单元特点，且受水分影响小，谱带稳定，通常作为木材研究中的内标峰用于木质素和纤维素的定量分析8。计算其他各峰（Ai）的相对强度，Ai/A1500 cm-1，具体情况见表2。A1 371cm-1/A1 510cm-1强度比可以表征综纤维素和木质素的关系，比值越高，代表综纤维素的相对含量越多9。A1 600 cm-1/A1 510cm-1的相对强度表征木质素中愈疮木基木质素和紫丁香基木质素相对作用的强弱。芳香环的特定吸收会随着紫丁香型木质素含量的增加而上升，且在1 600 cm-1附近的吸收峰强度就越高8,10。1 736 cm-1附近的乙酰基和羧基上的“C=O”伸表
12、1 木制首饰的常规鉴别特征样品名称檀香紫檀卢氏黑黄檀交趾黄檀降香黄檀大果紫檀非洲崖豆木金丝楠木白木香崖柏木檀香木外观特征深紫、黑紫色，常带深色条纹；“牛毛纹”“金星”深紫、黑紫色，常带深色条纹；“牛毛纹”暗红褐色，常带黑褐或栗褐色深条纹红褐或黄褐色，常带黑色条纹；橘红、紫红色，常带深色条纹黑褐色，常带浅色条纹黄褐色带绿，常带深色条纹；“金丝”效应黄白、浅黄褐色，常带浅色条纹黄褐、微带红色，常带浅色条纹；“雀眼”“火焰纹”黄褐、红褐色，常带浅色条纹宏观解剖特征轴向薄壁组织翼状及带状；结构细；纹理交错轴向薄壁组织带状结构细；纹理交错轴向薄壁组织翼状及带状；结构细；纹理交错轴向薄壁组织聚翼状及带状；
13、结构细；纹理斜或交错轴向薄壁组织聚翼状及带状；结构细；纹理直轴向薄壁组织傍管带状及聚翼状；结构细；纹理直轴向薄壁组织环管状；结构细；纹理交错轴向薄壁组织不可见；韧皮部多且明显，多孔式呈岛屿型；木材纹理直，结构细轴向薄壁组织不可见；纹理弯曲，结构中而均匀轴向薄壁组织不可见；木材纹理直，结构细气味久置无味久置无味久置微香久置微香久置无味久置无味久置无味久置微香久置浓香久置微香73 2023 NO.8科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 工 业 与 技 术SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯缩振动吸收峰是半纤维素区别于其他组分的特征A1
14、736cm-1/A1510cm-1的强度比值与乙酰溴木质素含量有极高的相关性11。对10种木材的1 371 cm-1/1 510 cm-1比值进行分析，比值越高，代表木材的综纤维素的相对含量越高。10种木材中，白木香的综纤维素的含量最高，卢氏黑黄檀的综纤维素的含量最低。对10种木材的1 600 cm-1/1 510 cm-1比值进行分析，檀香紫檀、降香黄檀、大果紫檀、非洲崖豆木、桢楠和崖柏木这6种木材在1 600 cm-1附近的特征峰受到1 620 cm-1附近的干扰，因此不对其进行比较。通过分析，发现檀香木、白木香的1 600 cm-1/1 510 cm-1比值明显要高于交趾黄檀与卢氏黑黄檀
15、，表面檀香木和白木香的紫丁香基的相对含量要明显高于交趾黄檀与卢氏黑黄檀。对10种木材的1 736 cm-1/1 510 cm-1比值进行分析，白木香的比值最高，卢氏黑黄檀的比值最低，表明白木香的木质素和纤维素的含量最高，卢氏黑黄檀的木质素和纤维素的含量最低。10种木材在1 371 cm-1/1 510 cm-1、1 600 cm-1/1 510 cm-1和1 736 cm-1/1 510 cm-1的比值具有高度的正相关性。2.2.2 红外特征峰峰位变化分析此外前人研究发现，不同木质品的红外特征峰峰位也可能存在一定的差异，例如：峰位的偏移，单峰或单峰分裂为双峰，对木质品种类的区分、成分相对含量的
16、变化，具有一定的指示意义。1 510 cm-1附近吸收峰是由芳香环骨架的伸缩振动所引起，阔叶树的吸收峰位一般在1 509 cm-1以下，而针叶树的峰位一般在1 510 cm-1以上12。1 730 cm-1附近表征的是半纤维素的乙酰基和羧基上C=O的伸缩振动吸收峰，1 730 cm-1附近吸收峰的峰位漂移，与木材的木质素和纤维素的相对含量相关，两者比值越大，峰位就会向波数越低的位置漂移11。1 225 cm-1附近表征的是C-C和C-O的伸缩振动，一般而言，针叶树在此峰位有一弱吸收峰，阔叶树无吸收峰13。1 235 cm-1附近处，表2 红外特征峰强度比值对比分析样品名称檀香紫檀卢氏黑黄檀交趾黄檀降香黄檀大果紫檀非洲崖豆木桢楠白木香崖柏木檀香木红外特征峰强度比1 371 cm-1/1 510 cm-10.880.720.911.181.101.011.081.331.081.191 600 cm-1/1 510 cm-1/0.720.74/0.95/1.051 736 cm-1/1 510 cm-10.360.300.410.660.420.630.640.850.620.67图1 檀
