紫外可見分光光度分析的現(xiàn)狀和展望

關于紫外可見分光光度分析的現(xiàn)狀和展望第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五一、引言紫外-可見分光光度法(Ultraviolet-VisibleSpectrophotometry，UV-VIS)是利用物質的分子或離子對波長在200～760nm范圍內的電磁波的吸收特性所建立起來的一種定性、定量和結構分析方法。從這項技術誕生至今，廣大的科技工作者一直致力于對它的研究。第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五紫外-可見分光光度法的特點：1、與其它光譜分析方法相比，其儀器設備和操作都比較簡單，費用少，分析速度快;2、靈敏度高;3、選擇性好;4、精密度和準確度較高;第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五二、紫外可見分光光度計各部件的發(fā)展紫外分光光度計的組成：光源單色器吸收池檢測器顯示第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五

2.1光源Tradition:鹵素鎢燈和氘燈

Newest：發(fā)光二級管（LED）通常是鎢鹵素燈和氘燈兩者組合使用。氙燈是新穎的光源，發(fā)光效率高、強度大，而且光譜范圍寬，包括紫外、可見和近紅外。第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五隨著發(fā)光二極管(LED)光源技術及產業(yè)的日益成熟，LED燈體積小，發(fā)光效率高，響應時間快，可控性大，所以以LED為光源的小型便攜又低廉的分光光度計已成為研究開發(fā)的熱點。第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五2.2分光系統(tǒng)

Tradition：單色儀分為掃描光柵型和固定光柵型，掃描光柵型的單色儀至于樣品室之前，而固定光柵型的單色儀則至于樣品室之后。

Newest：雙單色器

進一步提高了分光光度計的分辨率并降低了雜散光，其降低雜散光的性能是單個單色器分光光度計無法企及的。第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五單色器介紹：單色器是將光源輻射的復合光分成單色光的光學裝置。它是分光光度計的心臟部分。單色器一般由狹縫、色散元件及透鏡系統(tǒng)組成。關鍵是色散元件，最常見的色散元件是棱鏡和光柵。棱鏡:玻璃350～3200nm，石英185～4000nm。光柵:波長范圍寬，色散均勻，分辨性能好，使用方便。

1.入射狹縫2.準直透鏡3.棱鏡4.聚焦棱鏡5.出射狹縫第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五2.3光柵-分光系統(tǒng)的核心元件

Tradition:棱鏡和機刻光柵

由棱鏡和機刻光柵組成的分光系統(tǒng)，雜散光一般較多，衍射率較高，且分辨率不是很高。Newest：全息光柵全息光柵組成的分光系統(tǒng)，雜散光極??；全息光柵的槽形通常近似正弦波形，沒有明顯的閃耀特性，故衍射效率較低；全息技術使光柵刻線總數大幅度增加，因此色散率和分辨率也大幅度得到提高。第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五2.4檢測器Tradition:光電倍增管

在傳統(tǒng)的分光光度計中應用廣泛，光電倍增檢測器在長波段靈敏度較差。Newest：陣列型光電檢測器陣列型光電探測器的典型代表是光電二極管陣列檢測器(PDA)和電荷耦合陣列檢測器(CCD)，此類檢測器測量速度快，多通道同時曝光，最短的時間是毫秒數量級，也可以累積光照，積分時間最長可達幾十秒，可探測微弱的信號，動態(tài)范圍大。第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五2.5記錄顯示系統(tǒng)和儀器軟件儀器的記錄顯示系統(tǒng)和軟件的功能是分析儀器自動化、智能化的關鍵因素，可極大地提升儀器的使用性能和價值。這部分裝置發(fā)展較快。較高級的光度計，常備有微處理機、熒光屏顯示和記錄儀等，可將圖譜、數據和操作條件都顯示出來。第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五部件傳統(tǒng)新技術光源鎢燈和氘燈氙燈、光纖光源、紫外二級管（LED）分光系統(tǒng)單色器雙單色器光柵棱鏡和機刻光柵全息光柵檢測器光電倍增管陣列型光電檢測器第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五紫外可見分光光度計的發(fā)展趨勢自動化智能化小型化第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五伴隨著光電子技術和微機電系統(tǒng)技術的發(fā)展，有可能將分光原件和探測器集成在一塊基片上，制作成微型紫外可見分光光度計。

PORS-15---普析通用公司190×170×100mm3第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五

(一)按儀器使用波長分類：

①真空紫外分光光度計（0.1-200nm）；

②可見分光光度計（350-700nm）；

③紫外-可見分光光度計（190-1100nm）；

④紫外-可見-紅外分光光度計（190-2500nm）；（二）按儀器使用的光學系統(tǒng)分類：

①單光束分光光度計；

②雙光束分光光度計

③雙波長分光光度計

三、紫外-可見分光光度計的分類及特點第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五3.1單波長單光束分光光度計簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五3.2單波長雙光束分光光度計

自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結構分析。儀器復雜，價格較高。第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五3.3雙波長分光光度計由同一光源發(fā)出的光被分成兩束，分別經過兩個單色器，將不同波長的兩束單色光(λ1、λ2)通過折波器以一定的頻率交替通過同一樣品池，然后由檢測器交替接收信號，最后由顯示器顯示出兩個波長處的吸光度差值ΔA。無需參比池，ΔA就是扣除了背景吸收的吸光度。Δ=1～2nm。兩波長同時掃描即可獲得導數光譜。第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五

對于多組分混合物、混濁試樣（如生物組織液）分析，以及存在背景干擾或共存組分吸收干擾的情況下，利用雙波長分光光度法，往往能提高方法的靈敏度和選擇性。雙波長BECKMAN-DU_640第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五四、試劑和反應的改進探索新的顯色試劑、離子和分子試劑、人工模擬酶和增效試劑，改造原有的分子結構、進行功能團修飾以及研究新的反應體系，優(yōu)化反應條件和控制反應速度等，力求進一步改善反應的分析性能，簡化操作步驟，這是光度分析的基礎，目前最活躍的研究領域，也是最基礎的研究工作。第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五4.1試劑雜環(huán)偶氮類、熒光酮類、腙類、三氮烯類和染料等新試劑的合成與應用仍然是研究的熱點。此類試劑的顯色反應已涉及周期表中絕大部分元素。多數金屬離子的有色多元絡合體系的ε可達105L/mol·cm級別，成為光度分析中最重要和最靈敏的分析體系。第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五大環(huán)化合物是近年來發(fā)展最迅速的一類試劑。大環(huán)化合物作為分析試劑，它可以是借助其分子腔來實現(xiàn)分子或離子的選擇性識別，也可以是以離子型分子或中性分子與客體形成可測定的絡合物，還可以是以金屬化合物作為模擬酶起作用。此類試劑通常選擇性均較高。第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五冠醚類試劑

目前冠醚類試劑已在生化及臨床分析中得到廣泛應用，如可測定血清、尿、魚肉等樣品中微量的Ca2+、Li+、Na+、K+、Ag+、Pb2+和Cu2+等。第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五卟啉類化合物

金屬卟啉絡合物通常水溶性差，反應速度慢，目前已有水溶性試劑合成，并將其與金屬反應速度的差異應用于動力學多組分同時測定。第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五杯芳烴類衍生物

杯芳烴衍生物因易于進行各種修飾劑調節(jié)空腔大小而成為受人注目的試劑，在化學分離、色譜分析、電化學分析及毛細管電泳中得到應用。在光度分析中，被修飾過的杯芳烴常被用作高選擇性顯色試劑。第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五4.2反應和方法多元絡合反應分子識別反應膠束介質反應第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五

由于多元絡合物分子的光吸收界面較相應二元體系增大，測定靈敏度通常可獲得明顯提高。某些痕量金屬元素是生物體內金屬蛋白及酶的組成部分，基于多元絡合反應的光度分析是測定這些痕量元素的有效手段之一。

應用多配位絡合反應、多核絡合反應，特別是金屬離子-陰離子-染料的締合反應結合膠束增敏、浮選富集等，可大大增加靈敏度。第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五五、

紫外可見分光光度技術與其他技術聯(lián)用試樣前處理、化學分離和富集是傳統(tǒng)光度分析操作中的薄弱環(huán)節(jié)，研究與其它分析和分離技術的良好結合和聯(lián)用，是現(xiàn)代光度分析的熱點，也是前沿課題之一。第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五5.1流動注射分析技術（FIA）光度法與FIA結合的優(yōu)點是試樣和試劑用量少，樣品的分解、溶液的稀釋、轉移、分離和富集均可由微機自動控制，且反應在密閉體系中進行，因而簡化了操作，避免了玷污及手工操作所引起的人為誤差，是準確度和精密度獲得提高，一般的進樣頻率達到每小時數十次到數百次，更易實現(xiàn)自動化。第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五5.2液相色譜和毛細管電泳光度檢測光度法是包括離子色譜在內的液相色譜及毛細管電泳最常用的檢測手段，它的靈敏度和選擇性好，而且對濕度、沖洗劑組成的變化不敏感。毛細管電泳法統(tǒng)指以高壓電場為驅動力，以毛細管為分離通道，依據樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異實現(xiàn)分離的一種液相分離技術。第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五5.3濁點萃取（CPE）CPE是近年來出現(xiàn)的一種新興的液-液萃取技術，其以表面活性劑膠束水溶液的溶解性和濁點現(xiàn)象為基礎，通過改變溶液pH值、離子強度、溫度等參數引發(fā)相分離，將疏水性物質與親水性物質分離，同時起到富集的作用。濁點萃取與紫外可見分光光度技術聯(lián)用，不僅能富集待測元素，降低干擾元素對測定元素的干擾，而且能降低檢出限。何微娜等將兩者相結合，成功測定了維生素Ｂ12片中鈷的含量，檢出限(3s)為0.4998μg·L-1。第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五5.4動力學光度法解決在光化學反應、輻射化學反應和酶催化反應中，能量轉化、酶的降解、生物合成等的反應變化。特點：時間辨別、快速掃描、測定生物化學瞬間產物的吸收光譜和隨時間變化值。第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五5.5固相光度法將有色絡合物吸附或萃取在固相離子交換樹脂上，再在固相上進行光度測定，往往是分離和富集同時完成，也可在HPLC和FIA中應用，利用導數技術降低或消除背景的影響。方法簡單、快速、靈敏度高、選擇性好，易于實現(xiàn)自動操作，特別適于環(huán)境水樣等樣品的分析。第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五結語光度方法作為一種常用檢測手段仍將會得到應用和發(fā)展。傳統(tǒng)分光光度法與各種高效分離方法，如色譜、毛細管電泳的連用和與仿生學、化學計量學、動力學和流動分析的結合將是廣度分析最具發(fā)展前景的研究方向，且將會在生命科學、環(huán)境科學、新材料科學及醫(yī)藥學的研究中繼續(xù)發(fā)揮作用。第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期五謝謝！第36頁，共38頁，2023年，2月20日，星