多环芳烃指的是具有两个或两个以上苯环以稠环的形式相连的化合物,具有致癌性、致畸变等不良影响,对人体以及环境具有巨大的危害,因此对于多环芳烃的检测引起了诸多关注。目前现有的多环芳烃检测技术多样,适用性各不相同,但在使用过程中皆存在不同的问题,如检测周期长、灵敏度低以及成本高昂等。从上世纪40年代起,红外光谱技术自诞生至今已经有了飞速的发展,红外光谱分析方法是用于化合物鉴定最有效的方法之一,且具有操作简单、灵敏度高、成本低等优点,但目前使用红外光谱技术对于多环芳烃进行检测则较少见诸于报道。因此本文选择利用红外光谱技术,对芘、蒽、菲、萘四种多环芳烃进行检测,利用分子模拟、化学计算对其红外谱的形成机理进行微观理论解释,从吸收光谱的角度对多环芳烃的检测进行研究。本文的主要内容包括:第一部分主要介绍了选题背景、多环芳烃检测方法的研究进展以及红外光谱技术的发展与研究现状。第二部分主要介绍了红外光谱基本知识及红外光谱系统的检测原理,对π离域效应进行简要说明,并对实验所需的四种多环芳烃及其对应样品的制备过程进行了简单的介绍。第三部分主要介绍了红外光谱模拟的原理,通过对Gaussian09软件的使用介绍,采用密度泛函理论,选取B3LYP方法下的6-31G基组对芘、蒽、菲、萘的分子模型进行结构优化和仿真计算,得到对应的模拟吸收谱;后使用红外光谱系统,在4000-400cm-1波段对芘、蒽、菲、萘进行光谱测量分别得到其对应的红外光谱。第四部分对芘、蒽、菲、萘分子的仿真模拟计算结果与实验测量结果进行对比分析。每种多环芳烃选择了 5处峰值最为强烈的吸收峰作为研究对象,在主要吸收峰处两者吻合较好,分析讨论了其在对应吸收峰位处的振动模式。后结合π离域效应理论,在双键区(2000-1200cm-1)以及指纹区(1200-400cm-1)进行具体讨论,对不同多环芳烃吸收峰位移的原因进行了分析,进而从微观角度解释了实验测量红外吸收光谱的形成机制。