赛默飞世尔网络视频讲座:红外光谱的定量分析应用

2011-6-15 17:40 来源: 分析测试百科
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  2011年6月9日下午,赛默飞世尔科技分子光谱部沈怡博士通过分析测试百科网网络视频讲座,为广大网友及用户讲解赛默飞世尔科技的红外光谱在定量分析中的应用。

  定量分析原理

  光谱分析定量的基础都是朗伯比尔定律:A=lg1/T=abc,其中a是物质的吸光系数,b是光程,c是溶液的浓度。一般物质的吸光系数是一个常数,不会随外界条件的变化而变化,定量操作时光程也不会变化,所以溶液的吸光度就正比于溶液的浓度。实际操作时就采用标准曲线的方法来定量被测物的浓度。该方法依据的是光强和浓度的正比例关系,公式只能适应于能够找到组分“独立峰”的简单体系。工作中越来越多的复杂体系,无法找到组分的“独立峰”,朗伯比尔定律就不能很好的适用于此类分析,于是出现了很多化学计量学方法,有CLS最小二乘法、PLS偏最小二乘法、SMLR逐步线性回归、PCA主成份分析法等。应用这些化学计量学方法可以在复杂体系中得到更精确的结果。

  红外定量讨论

  沈博士从理论、制样等方面介绍了红外定量方法的发展。红外光谱是分子的振动/转动能力的跃迁产生的光谱,能量较弱,得到的峰形较窄、又多,干扰大,很难有独立峰,因此多年来一直没有得到很好的发展,加上受到仪器和计算机运行能力等限制,中红外定量方法并没有像紫外定量一样得到成熟发展。

  在制样方面,传统的红外制样技术是压片法,压制过程中不容易控制片剂的厚度和均匀度,因此较难控制测试精度。从公式A=abc来看,光程b也成为一个变量。吸光度同时受到光程和浓度的双重影响,而计算时却人为认为光程b是不变的常数,这就造成结果的不准确性。

  考虑传统压片法的弊端,从上世纪90年代初ATR技术得到了广泛应用。在ATR中,用穿透深度的概念代替了光程,穿透深度和入射角、样品折射率、晶体折射率和波长有关,ATR技术设计这些参数都是固定不变的,放入样品的多少已经不再影响公式中的b,这样,吸光度A只与浓度c成正比,从而保证了测试结果的准确度。近年来计算机技术得到突飞猛进的发展,使得化学计量学的实际运用程度大大扩展,中红外定量检测技术也得到了很大提升。

  跟现在常用的液相方法、质谱方法等比较,中红外定量方法有其独特的优势,红外光谱方法是一种快速无损的分析方法,节省时间;可以多组分同时分析;可测某些物理指标等。

  红外定量案例

  红外光谱法可以应用在固体、液体和气体定量领域。沈博士分别进行了举例说明。如:润滑油定量分析、中间馏分油中脂肪酸甲酯含量的测定、乙烯-丙烯塑料共聚物中乙烯含量的测定、CS2、NO、CO等气体定量分析测定。

  赛默飞世尔解决方案

  固体压片法一般需要把被测固体研磨很细,树脂和粉末性质不同,采用压片法很难得到均匀的片剂,Thermo Fisher提供一种热压模装置,适用于热弹性树脂、聚合物中添加剂的测定,能够精确控制膜厚。

  Thermo Fisher还提供多种不同规格的液体池用于液体的红外定量测定,根据含量的不同进行选择,适用于液体中含量较低的成分监测。液体池的光程可以精确控制,保证了结果的准确和稳定。除此以外,Thermo Fisher提供多次反射的ATR附件,入射光可以经过多次反射,即使样品含量很低,也可以得到较高的响应。

  针对气体定量,Thermo Fisher有各种规格、各种材质的气体池。比如:有适合%浓度的厘米级别的气体池;适合大气中痕量成分的米级,甚至几十米的气体池。即使腐蚀性的气体也有合适材质的气体池。

  除了硬件,还有一款专业的定量软件:TQ Analyst ,能够自动化定量计算过程,并且可以把复杂的定量工作转化成简单的定性步骤,即用户只需要采集标准样品的红外谱图,软件可以控制计算机生成工作曲线,进而预测未知样品,极大简化了操作。

  Q&A

  Q1:对于固体粉末(非共聚物)定量测定时如何制作不同浓度的标准样品?或者说如何判断样品的量从而绘制标准曲线?

  A1:标准曲线要覆盖主要浓度,并在浓度的上下限周围各取3-5个点,比如最低浓度可以是0开始。定量的关键是标样,需要用户自己制备标样。有些时候也建议用户制备两条曲线。

  Q2:测定液体或气体样品时,所用的样品池是用什么材质制作的?

  A2:样品池的材质有很多种,根据样品的性质和选择的波长来决定。常规气体可以选择玻璃材质的,腐蚀性气体还要根据腐蚀程度来选择。

  更多问题,网友可以和沈博士联系:yi.shen@thermofisher.com

  电话:800-810-5118