背景吸收强度可调控与扣除干扰组分影响的红外光谱测量方法.pdf

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1、第38卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究简报第2期2010年2月ChineseJournalofAnalyticalChemistry267270DOI：10．3724／SP．J．1096．2010．00267背景吸收强度可调控与扣除干扰组分影响的红外光谱测量方法陈玉静王海水(华南理工大学化学与化工学院，广州510640)摘要多组分混合物的红外光谱由于特征谱带的重叠或部分重叠而给谱峰的归属辨认带来极大的困难。本研究通过扫描两个背景样品(纯KBr压片(1)和KBr+C，TCNQ压片(2))实时合成一系列背景单光束谱。每个背景单光束

2、谱既含有背景样品1的贡献也含有背景样品2的贡献。干扰组分CTCNQ在系列背景谱中的吸收强度随扫描次数变化而改变。当待测混合物和背景样品中干扰组分的吸收强度相等时，就可以完全扣除干扰组分的影响。本测量方法用于硬脂酸与C。TCNQ混合物中扣除硬脂酸(或者CTCNQ)的干扰，得到令人满意的结果。合成背景样品中干扰组分的含量在测量时成为与扫描次数有关的变量，为扣除干扰组分的影响提供了直接便利的红外光谱测量方法。关键词红外光谱；干扰组分；双背景样品；合成背景谱1引言傅里叶变换红外光谱(兀、IR)是有机分析最常用的技术之一，适用于气态、液态、聚合

3、物或晶体等固态样品的分析测试。红外吸收峰的频率、强度和形状是各物质所特有的，因此红外光谱可用来对样品进行定性、定量和结构分析。然而当测量样品为多组分的混合物时，各组分的特征吸收频率可能出现在相同或相近波段，致使谱带发生重叠或部分重叠，从而给谱带的辨认和解析带来困难。如何分离多组分混合物和如何从混合物光谱中分离得到感兴趣的某一组分的红外谱图，一直是研究热点。将混合物通过蒸馏、沉淀、萃取、色谱等分离技术进行分离纯化，得到纯的待分析物，然后测量其红外光谱是具有普遍意义的方法J。例如色谱一红外联用技术就是先分离混合物然后测量得到各组分的红外光

4、谱’。对混合物进行分离，操作繁琐并且费时。因此，如果不分离样品，先得到混合物的红外光谱，然后从复杂红外光谱中分离出某一组分的红外光谱引起广泛关注。目前，主要有独立组分分析’以及光谱差减技术(差谱技术)他等。独立组分分析(ICA)是从混合物谱中分离出独立组分的红外光谱，且这种分离是盲源分离，目的是从非高斯信号中找到一个非线性表达，使组分变成统计独立或者尽可能独立¨。由于ICA的运算处理繁琐，在快速分析混合物谱图时尚有一定困难，其应用受到限制。差谱技术是一种常用的分离混合物谱图的方法，它要求谱图信噪比高，符合比尔定律，参比峰峰位置不移动且

5、谱峰强度不能太弱。对谱图进行连续差减可得到单一组分的谱图，但多次差减会降低谱图的信噪比甚至会得出错误的结论’。尽管有各种局限性，由于省去了样品分离的繁琐步骤，差谱技术还是得到了广泛应用。通常，红外光谱测量时要测背景样品(参比样品)和待分析样品，分别得到背景单光束谱和样品单光束谱。如果某一组分在背景样品和待分析样品中的存在状态和含量都一致，则该组分不出现在最终的红外谱图上。这种背景扣除法把干扰组分直接扣除，简便快捷。但是红外制样技术很难精确控制干扰组分的含量，到目前为止，这种方法基本上未得到应用。基于背景扣除法的原理，本研究利用两种不同

6、的背景样品合成出一个虚拟的背景样品。这种背景样品中干扰组分的含量不再是固定的数值，而是随着扫描次数的变化而发生变化，即干扰组分在背景样品中的厚度是个变量。由于背景中干扰组分含量可以在一定范围内调控，很容易实现背景样品与待分析样品中干扰组分含量相等的要求，在测量时可直接从混合物谱图中扣除干扰组分的影响。2009-06-29收稿；2009-09-02接受本文系国家自然科学基金(No．20873136)资助项目E—mail：hswhsw2000@yahoo．con．cn分析化学第38卷2实验部分2．1仪器与试剂Nicolet380红外光谱仪

7、，测量时分辨率为4cm一，具有实时显示功能。KBr(光谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)；硬脂酸(SA，>99％，Sigma公司)；CH3(CH2)17TCNQ(ClsTCNQ，日本光敏染料研究所)。薄层色谱表明C,8TCNQ内不含其它组分。2．2样品制备采用KBr压片法制备样品和背景。在玛瑙研钵里加人适量硬脂酸、CTCNQ和KBr，研磨使三者混合均匀，压片制成待测混合物样品。背景样品1为纯KBr压片，背景样品2为C。。TCNQ的KBr压片。注意控制C1sTCNQ在背景样品2中的含量。保证C18TCNQ在背景样品2中的含量大于该物质

8、在混合物样品(SA．CTCNQ．KBr)中的含量。2．3仪器条件采用Nicolet380红外光谱仪测量时，首先采集混合物样品谱，扫描32次。然后放人背景样品1，扫描32次，暂停扫描，用背景样品2取代背景样品1，继续扫描背