红外光谱法在定量分析中的应用

福建分析测试Ｆｕｊｉａｎ　Ａｎａｌｙｒｓｉｓ＆Ｔｅｓｔｉｎｇ　２０１１，２０（６）　红外光谱法在定量分析中的应用　裘兰兰，李明梅，周海逢，戎志远　（盐城卫生职业技术学院药学系。江苏盐城２２４００６）　摘要：随着科学技术的快速发展，红外光谱法除了传统的作为定性分析的重要手段外，基于其本身的优点，越来越　多的应用于各领域的定量分析中。本文概述了近几年来国内外研究工作者对红外光谱法在气体、共聚物定量分析的　应用情况。　关键词：红外光谱法；定量分析；气体；共聚物　中图分类号：０６５７．３３文献标识码：Ａ文章编号：１００９—８１４３（２０１１）０６—００２４—０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ｉｎ　Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｑｉｕ　Ｌａｎ－ｌａｎ，Ｌｉ　Ｍｉｎｇ－ｍｅｉ，Ｚｈｏｕ　Ｈａｉ－ｆｅｎｇ，Ｒｏｎｇ　Ｚｈｉ－ｙｕａｎ　（Ｙａｎｃｈｅｎｇ　Ｈｅａｌｔｈ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ　２２４００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｐａｓｔ，ｂｕｔ　ｎｏｗ　ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ印ｐｌｉｅｄ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｂａｓｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｉｎ　ｈｉｔｓ　ｔｅｘｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ｉｎ　ｑｕａｎｔｉａｔｉｔｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｄｒｕｇ，ｇａｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　ａｎｄ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ；Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｎａａｌｙｓｉｓ；ｇａｓ；ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　红外光谱法进行药物分析时具有多样性，可根　据被测物质的性质灵活应用，而且无论是固态、液　１　红外光谱法在气体定量分析中的　应用　由于气体在中红外波段（４ｏｏｏ～４００ｃｍ一－）内有明　显的吸收，且分析手段不需要采样、分离，因此中红　外光谱法【１］对检测气体，尤其是多组分混合气体来　说是一种简便、易行的测量方法。如周泽义［２１，郭世　菊等［３１采用红外光谱技术确定了苯系物（包括甲苯、　二甲苯、苯乙烯、硝基苯）中各组分的特征红外波　长，采用美国热电子ＯＭＮＩＣ　Ｑｕｉｔ　Ｐａｄ分析软件建　立了低浓度（Ｏ一０．５　Ｘ　１０　）苯系物的定量分析方法和　态或是气体，红外光谱法都可利用自身的技术进行　分析，因此拓宽了红外光谱的定量分析。同时，红外　光谱法不需要对样品进行繁琐的前处理过程，对样　品可达到无损伤、非破坏，也大大的突出了它较其　他定量方法的优越性。另外，红外光谱中的特征光　谱较多，可供选择的吸收峰多，所以能方便对单一　组分或是混合物进行分析。目前，随着红外自身技　术和化学计量的发展，红外的定量分析方法越来越　多，包括峰高法、峰面积法、谱带比值法、内标法、因　子分析法、漫反射光谱法、导数光谱法、最小二乘　法、偏最小二乘法、人工神经网络等。基于这些优　点，红外光谱法在许多领域得到广泛应用，该文主　校准曲线数据库。　要概述了近几年来红外光谱法气体、共聚物中定量　分析的应用进展。　李玉军等［４１通过粒子群优化技术及ＢＰ神经网　络技术相结合，建立了三种烃烷（甲烷、乙烷、丙烷）　收稿Ｅｔ期：２０１１－６—３０　基金项目：江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目资助　作者简介：裘兰兰（１９８３－），女，讲师，从事药物分析教改及药品质量标准建立工作．Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉｕ＿０５２０＠１６３．ｃｏｒｎ　裘兰兰等：红外光谱法在定量分析中的应用　２５　混合气体的红外光谱定量分析模型。该法比单纯采　用ＢＰ神经网络进行遍历优化建模所用时间降低５　倍以上，模型预测精度水平相当。朱军等阁通过红外　光谱仪测量ＣＯ和ＣＯ　的红外透过率光谱，采用非　线性最小二乘拟合算法对测量光谱进行拟合，得出　待测气体的浓度。结果表明ＣＯ测量的相对误差小　于５％，ＣＯ　的测量分析相对误差小于１％。　林继鹏等同针对５种（甲烷、乙烷、丙烷、正丁　烷、异丁烷）主次吸收峰严重交叠的红外混合气体　定量分析问题，提出一种基于高阶累积量的特征提　取方法，该方法将重叠的吸收谱线映射到彼此相互　分开的四阶累积量谱空间，利用提取的特征向量，　提出一种基于正则化统计学习理论的支持向量机　的多维数据建模，在小样本下有效地提高了模型的　精度和迭代的收敛速度，该法使系统的引用误差小　于４％。　齐汝宾等问运用近红外光谱技术对多成分挥发　性进行连续的在线检测，分析了三种挥发性有机物　一丙烷、丙烯和甲苯的近红外光谱特征和丙烯浓度　与吸光度的线性关系，采用线性回归建模方法—偏　最小二乘法进行建模分析，预测验证集样品中三种　气体的含量，并对模型进行评价。　２红外光谱法在共聚物定量分析中　的应用　共聚物由于不溶于水，定量分析方法非常有　限，红外光谱分析可以用溴化钾压片制样，故不受　此限制。如邵琼芳等［８１用红外内标法测定了甲基含　氢硅油一丙交酯交联共聚物中两组份的含量。　隋丽丽等　采用红外光谱法对聚丙烯／丙烯腈　接枝共聚物中丙烯腈进行定量分析，选择硫氰酸钾　为内标物，以朗伯一比尔定律为理论依据测定高聚　物中丙烯腈含量，相对标准误差为１．５３％，回收率为　９６．１３％～１０１．９６％。　郝军等［　明建立了红外光谱法快速测定乙丙共聚　物中乙烯含量的标准工作曲线，测定样品的最大相　对误差为２．８２％，重复测定同一样片的相对标准偏　差为０．４８％，方法的准确性和和精密度良好。　王文波等ｌｌ１】以烷基酚聚氧乙烯醚（ＯＰ一１０）和含　氢硅油为原料，辛酸亚锡为催化剂，甲苯为溶剂，采　用溶液聚合的方法合成了一种新型聚醚硅油。并用　红外光谱法对合成样品中残留的含氢硅油进行定　量分析，得到内标工作曲线为Ｙ＝２．０７２Ｘ＋０．２９６３，相　关系数为０．９９８９。　巫森鑫等【　２】建立了密封池红外光谱法测定聚氨　酯预聚体中异氰酸酯基含量的方法，考察了溶剂和　静止时间的影响。并绘制了以ＭＤＩ、ＴＤＩ和ＩＰＤＩ作　标准物和分析纯甲苯作溶剂时的标准曲线。线性范　围依次分别为０～１　ｌｍｇ／ｍｌ、０　７ｍｇ／ｍｌ和０～１２ｍｇ／ｍｌ，　相关系数分别为０．９９９１、０．９９９６、０．９９９７。　刘迎等　３１以苯丙氨酸和乳酸为原料经合成、聚　合得到了ＰＭｄ均聚物、丙交酯均聚物及聚（乳酸一　苯丙氨酸）共聚物，并建立了利用红外光谱法测定　聚乳酸一苯丙氨酸）共聚物含量的方法，标准曲线　为ｙ＝０．５５６７ｘ＋０．１０９１，ｒ＝０．９９９３。相对误差在２％以　内。　王文波等【　４】以柠檬酸、乙酸酐、壬基酚聚氧乙烯　醚和二乙醇胺为原料，得到一种新型添加剂柠檬酸　壬基酚聚氧乙烯醚单酯二乙醇酰胺，并采用红外光　谱法对合成样品中酰胺进行定量分析，以硫氰酸钾　为内标物，得内标工作曲线为Ａ＝０．００７６ｍ＋０．３２５６，　相关系数为０．９９９７，并得到较为满意的方法重现性　和回收率。　陆中旭　５】通过傅克酰基化反应得到乙酰化聚　苯乙烯型载体，采用红外光谱对反应前后物质进行　表征，由产物特征峰吸光值换算对聚苯乙烯微球取　代度进行定量，与传统增重率得出结论误差最小为　０．１２％，具有很好定量效果且简易可行。　综上所述，红外光谱法具有不破坏式样、用量　少、操作简便不需特殊前处理、速度快、不消耗有机　溶剂、适应性广等优点。已在气体、共聚物及其他各　领域得到广泛的应用，相信随着化学计量学等技术　的提高，红外光谱法的定量分析将在更多的学科领　域中发挥重要的作用。　参考文献　［１张琳，１１邵晟宇，杨柳，等．红外光谱法气体定量分析研究进　展【Ｊ］．分析仪器，２００９，２：６—９．　［２】周泽义．ｂＴ＂ＩＲ光谱法定律分析微痕量气体苯系物［Ｊ】．分析　仪器，２０１０，３：４２—４６．　【３】郭世菊，李增和，周泽义，等．低浓度苯系物气体的１７ＦＩＲ　２６　福建分析测试综述与进展　２０１１，２０（６）　定量分析方法［Ｊ】．计量技术，２００９，２：１３—１６．　［４］李玉军，汤晓君，刘君华．粒子群优化法在混合气体红外光　谱定量分析中的应用［Ｊ】．光谱学与光谱分析，２００９，２９（５）：　１２７６－１２８０．　ｆ５】朱军，刘文清，刘建国，等．傅里叶变换红外光谱法方法用　于气体定量分析［Ｊ】．仪器仪表学报，２００７，２８（１），８０—８４．　【６】林继鹏，刘君华．光谱严重交叠的多组分混合气体红外定　量分析［Ｊ】．现代科学仪器，２００６，１：５３—５６．　［７］齐汝宾，尹新，杨立，等．多成分有机气体的近红外光谱定　量检测方法［Ｊ】．光谱学与光谱分析，２００８，２８（１２）：　２８５５—２８５８．　［８】邵琼芳，董明，陈帅华，等．交联共聚物的红外光谱定量分　析研究［Ｊ】．光谱学与光谱分析，２００７，２７（１２）：２４４５—２４４７．　【９】隋丽丽，申书昌，王文波，等．红外光谱法测定聚丙烯／丙　烯腈（ＰＰ／ＡＮ）接枝共聚物中丙烯腈的含量［Ｊ】．红外技术，　２００５，２７（５）：４２３－４２５　【ｌ０】郝军，王晓娟．傅里叶变换红外光谱法快速测定乙丙共　聚物中的乙烯含量［Ｊ】．应用化工，２００９，３８（５）：７５２—７５４．　【ｌ１】王文波，申书昌，安红．红外光谱法测定聚醚硅油中含氢　硅油的含量【Ｊ】．光谱学与光谱分析，２００６，２６（４）：６４３—６４５．　【１２】巫森鑫，杜郢，杨阳，等．红外光谱法测定聚氨酯预聚体中　异氰酸酯基含量【Ｊ】．涂料工业，２０１０，４０（７）：６９—７２．　【ｌ３】刘迎，魏荣卿，刘晓宁，等．红外光谱法测定聚（乳酸一苯　丙氨酸）共聚物的含量们．光谱学与光谱分析，２００９，２９　（３）：６６１—６６４．　【１４］王文波，申书昌，张丽媛，等．红外光谱法测定柠檬酸壬基　酚聚氧乙烯醚单酯－－Ｌ醇酰胺的含量［Ｊ】．光谱学与光谱　分析，２００７，２７（６）：１１２１一ｌ１２３．　【１５】陆中旭，彭奇均．乙酰化聚苯乙烯型载体红外定量分析【Ｊ】．　光谱实验室，２００８，２５（２）：７７—７９．