紅外光譜屬於吸收光譜，是由於化合物分子振動時吸收特定波長的紅外光產生的，化學鍵振動所吸收的紅外光的波長取決於化學鍵動力常數和連接在兩端的原子折合質量，也就是取決於的結構特徵，這就是紅外光譜測定化合物結構的理論依據。
紅外光譜作為「分子的指紋」，廣泛的用於分子結構和物質化學組成的研究，根據分子對紅外光吸收後得到譜帶頻率的位置，強度，形狀和吸收譜帶和溫度，聚集狀態等關係便可以確定分子的空間構型，求出化學鍵的力常數、鍵長和鍵角。從光譜分析的角度看主要是利用特徵吸收譜帶的頻率推斷分子中存在某一基團或鍵，由特徵吸收譜帶的變化推測臨近的基團或鍵，進而確定分子的化學結構，當然也可由特徵吸收譜帶強度的改變對混合物及化合物進行定量分析。
到目前為止，紅外光譜儀已發展了三代，第一代是最早使用的稜鏡式色散型紅外光譜儀，用稜鏡作為分光元件，解析度較低，對溫度、溼度敏感，對環境要求苛刻。60年代出現了第二代光柵型分散式紅外光譜儀，由於採用先進的光柵刻制和複製技術，提高了儀器的解析度，拓寬了測量波段，降低了環境要求。
70年代發展起來的幹涉型紅外光譜儀，是紅外光譜儀的第三代的典型代表，具有寬的測量範圍，高測量精度，極高的解析度和極快的測量速度，傅立葉變換紅外光譜儀是幹涉型紅外光譜儀器的代表，具有優良的特性，完善的功能。
衰減全反射（ATR）技術應用到紅外顯微鏡上，誕生了全反射傅立葉變換紅外（ATR-FTIR）光譜儀，實現了非均勻樣品和不平整樣品表面的微區無損測量，可以獲得官能團和化合物在微區空間分布的紅外光譜圖像，衰減全反射不需要通過透過樣品的信號，而是通過樣品表面的反射信號獲得樣品表層有機成分的結構信息。
因此，衰減全反射具有如下特點：
1、不破壞樣品，不需要像透射紅外光譜那樣要將樣品進行分離和制樣，對樣品的大小，形狀沒有特殊要求，屬於樣品表面無損測量
2、可測量含水和潮溼的樣品
3、檢測靈敏度高，測量區域小，檢測點可為幾微米
4、能得到測量位置處物質分子的結構信息，某化合物或官能團空間分布的紅外光譜圖像及微區的可見顯微圖像
5、能進行紅外光譜資料庫檢索以及化學官能團輔助分析，確定物資和種類及性質
6、操作簡便，自動化，用計算機進行選點，定位，聚焦，測量
1、臨床醫學及藥學
傅立葉變換紅外光譜儀在臨床疾病檢測方面有廣泛應用，如利用紅外光譜法對冠心病，糖尿病、癌症的檢測，紅外光譜法測定蛋白質基體中的葡萄糖含量，以及用FT-Raman在700-1900cm-1處的差異，對胃，牙齒，血管肝等人體組織的研究可用於體內診斷
2、環境分析
用氣相色譜-傅立葉變換紅外聯用技術測定水中的汙染物，結合了毛細管氣相色譜的高分辨能力和傅立葉變換紅外光譜快速掃描的特點，對GC-MS不能鑑別的異構體，提供了完整的分子結構信息，有利於化合物官能團的判定。
3、半導體和超導體
分析鈾原子與CO和CO2反應產物的基體紅外光譜，研究了鈾，分析C60填料籠形包含物的紅外和拉曼光譜，用反射傅立葉變換紅外顯微光譜法測定有機富油頁巖中海藻化石。
4、化學化工
應用於表面化學研究、催化化學、石油化學研究。
1、紅外吸收只有振-轉躍遷，能量低；
2、除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機物均有紅外吸收；
3、特徵性強，可定性分析，紅外光譜的波數位置、波峰數目及強度可以確定分子結構；
4、定量分析；
5、固、液、氣態樣均可，用量少，不破壞樣品；
6、分析速度快；
7、與色譜聯用定性功能強大。
1、氣體樣品
可在玻璃氣槽內進行測定，它的兩端粘有紅外透光的NaCl或KBr窗片，先將氣槽抽真空，再將試樣注入。
2、液體和溶液試樣
（1）液體池法
沸點較低，揮發性較大的試樣，可注入封閉液體池中，液層厚度一般為0.01-1mm。
（2）液膜法
沸點較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，形成液膜。對於一些吸收很強的液體，當用調整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時，可用適當的溶劑配成稀溶液進行測定，一些固體也可以溶液的形式進行測定。常用的紅外光譜溶劑應在所測光譜區內本身沒有強烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對試樣沒有強烈的溶劑化效應等。
3、固體試樣
（1）壓片法
將1-2mg 試樣與200mg純KBr研細均勻，置於模具中，用（5-10）*10^3Pa壓力在油壓機上壓成透明薄片，即可用於測定。試樣和KBr都應經乾燥處理，研磨到粒度小於2um，以免散射光影響。
（2）石蠟糊法
將乾燥處理後的試樣研細，與液體石蠟或全氟代烴混合，調成糊狀，夾在鹽片中測定。
（3）薄膜法
主要用於高分子化合物的測定，可將它們直接加熱熔融後塗制或壓製成膜，也可將試樣溶解在低沸點的易揮發溶劑中，塗在鹽片上，待溶劑揮發後成膜測定。
1、CO2在ZnO上的活化
Noei等人通過超高真空傅立葉紅外光譜（UHV-FTIR），研究了在羥基化的ZnO納米顆粒上的CO2活化。他們將乾淨的ZnO粉末樣品暴露於CO2中，在紅外譜圖中觀察到了碳酸鹽相關振動帶的形成，並使用C18O2的同位素置換實驗對此進行了驗證，證明了ZnO納米顆粒在CO2活化方面的高活性。
2、CO吸附在銳鈦礦相的TiO2上
Setvin等人用紅外反射吸收光譜（IRRAS）結合程序升溫脫附（TPD），掃描隧道顯微鏡（STM）和DFT理論計算等研究了一氧化碳在銳鈦礦TiO2（101）晶面的吸附。IRRAS譜圖顯示在2181cm-1處僅有一個CO帶，結合TPD，估計分離的分子的吸附能量為0.37±0.03eV，在較高的覆蓋率下，吸收峰移動到略小的值。又結合STM成像和樣品的受控退火證實了TPD估算的吸附能和輕微的排斥分子間相互作用。CO分子在稍高的溫度下從富電子的外在供體缺陷位點解吸，與金紅石TiO2（110）表面上的CO吸附的比較表明，銳鈦礦型TiO2中電子定域的趨勢比金紅石TiO2中弱得多。
3、CO與ZnO上其他吸附物的相互作用