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納米化學分析范文1
關鍵詞：納米材料；化學化工領域；應用
基于現代科學技術不斷進步的基礎上，納米材料是一種新型材料，具有獨特的性質，在特殊結構層次的影響下，表面效應、小尺寸效應以及宏觀量子隧道效應是其主要的特點。在化學化工領域內，納米材料具有良好的應用價值，以下進行具體分析。
1納米材料及其特性
納米材料是一種新型材料，三維空間中至少有一維處于納米尺度，或者以納米尺度作為基本結構，該材料的尺寸結構特殊，相當于10-100個原子緊密排列在一起。納米科技將成為21世紀科學技術發展的主流，它不僅是信息技術、生物技術等新興領域發展的推動力，而且因其具有獨特的物理、化學、生物特性為涂料等領域的發展提供了新的機遇。
納米材料主要由納米晶粒和晶粒界面兩部分組成，其晶粒中原子的長程有序排列和無序界面成分的組成后有大量的界面（6×1025m3/10nm晶粒尺寸），晶界原子達15%～50%，且原子排列互不相同，界面周圍的晶格原子結構互不相關，使得納米材料成為介于晶態與非晶態之間的一種新的結構狀態。納米材料主要有四方面特性，分別是表面效應、小尺寸效應以及宏觀兩字隧道效應，以下分別進行具體分析：
一是表面效應，納米材料的表面效應是指納米粒子表面原子數與總原子數的比例值隨著粒徑變小而急劇增長后所導致的性質改變。根據相關研究表示，伴隨著粒子直徑的縮短，避免原子個數的增長速度迅猛，而表面原子由于周圍缺乏相鄰原子，呈現不飽和性狀態，強化了納米粒子的化學活性，從而使得納米材料能夠在吸附、催化等作用上明顯的優勢。
二是小尺寸效應。小尺寸效應即為納米粒子的粒徑小于或等于超導態的相干波長時，其周期性的邊界條件將被損害，從而使得納米材料的化學性質、催化性質相對于其他材料來說有著明顯的區別。小尺寸效應不單單顯著擴展了納米材料的物理與化學特性范圍，并且大大拓展了其應用領域。
三是宏觀量子隧道效應。該效應主要是指納米粒子能穿越宏觀系統的壁壘而出現變化的一種特征。這一效應對納米材料的基礎研究與實際應用都有著十分關鍵的作用。宏觀量子隧道效應限制了磁盤對信息存儲量的限制，明確了現代微電子元件微型化的極限。
四是量子尺寸效應。該效應主要是指納米粒子尺寸持續減少到某一數值時，納米能級周邊的電子能級可以轉變為分離能級粒。這一效應使得納米粒子擁有高水平的光學非線性、光催化性等特征。
總的來說，納米材料與其他材料不同，擁有眾多與眾不同的特性，這使得其在力學、磁學、熱學等各個領域都擁有十分重要的應用價值，并給資源利用拓展了更大的空間。
2納米材料在化學化工領域內的應用
2.1在環境保護方面的應用
納米材料以其自身基本特性在環境保護領域內發揮著重要的作用，為空氣污染與水體污染治理等提供了可靠的技術支持，改善了空氣與水體質量，滿足可持續發展理念下環境保護的基本要求。
就納米材料在空氣凈化方面的作用來看，其具有細微的顆粒尺寸，并且納米微粒表面形態特殊，粒徑大小各不相同，對著粒徑的減少納米微粒表面粗糙狀態加劇，最終形成凹凸不平的原子臺階，從而對空氣污染進行科學化治理，提高空氣凈化效果。納米材料與技術在汽車尾氣超標報警器與凈化設備中也具有良好的應用效果，能夠有效提高設備性能，從而切實減少汽車排放尾氣中所含的有毒物質，降低空氣污染指數，從而為社會群體的工作與生活提供優質的環境。除此之外，納米材料與技術在石油提煉工業中也具有良好的應用價值，能夠優化脫硫環節，從而提高石油煉化工業的生產效率。
就納米材料在污水治理方面的作用來看，其能夠有效提取污水中的貴金屬，去除污水中的有害物質、污染物質和細菌等，從而改善水質，并能夠實現循環利用，對于社會生態的穩定平衡發展具有重要意義。水體中的污染物均可以基于納米材料與技術來進行治理，在有機污染物與無機污染物上并沒有明顯差異，尤其是納米為例光催化作用，能夠將水體中的污染物制造為礦化物，從而促進改善水質，去除有害污染物的目標得以順利實現。
2.2在涂料領域內的應用
納米材料及技術在涂料領域內也發揮著重要的作用，由于納米材料存在一定表面效應，其結構層次特殊，與其他材料相比納米材料的性質比較特殊，并具有一定優勢與活力。納米材料在化學化工領域內的應用主要體現在表面涂層方面，并且受到社會群體的高度灌注。納米材料及其技術的合理應用，推進了涂料領域內表面涂層技術的不斷發展，為化學化工領域各項活動的規范進行提供可靠的技術支持?；趥鹘y涂層技術的基礎上，納米復合體系涂層得以實現，并促進了表面涂層技術的不斷發展進步。由于納米材料具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應和一些奇異的光、電、磁等性能，將其用于涂料中后，除了可以改性傳統涂料外，更為重要的是可以制備各種功能涂料，如具有抗輻射、耐老化、抗菌殺菌、隱身等特殊功能的涂料。
基于納米材料與技術的納米復合體系涂層的出現和應用，改善了涂料的防護能力，并使得涂料具備防紫外線等作用，使得涂料的使用價值得到明顯改善。在汽車裝飾噴涂行業中對納米材料與技術加以合理應用，能夠海山汽車漆面的色彩效果；將納米材料應用于建筑材料涂料中，能夠改善熱傳遞效果，并減少透光性，從而優化涂料性能，滿足實際使用需求。
2.3納米材料材料在催化領域中的應用
催化劑在眾多化工領域中都占據著十分重要的地位，其能夠控制反應時間、提升反應速度與效率，顯著提升經濟效益，減少對生態環境的污染。首先，光催化反應。納米粒子作為光催化劑擁有粒徑細、催化效率高等優勢，十分容易利用光學手段來對界面的電荷轉移進行等特點進行研究。例如，利用納米Ti02應用在高速公路照明裝置的玻璃罩面中，由于其擁有較高水平的光催化活性，能夠對其表面的油污進行分解處理，從而保證其良好的透視性。又例如，在火箭發射所使用的固體燃料推進器中，如添加大約為1wt%的超細鋁或鎳顆粒，可以使得其燃燒使用率增加100%。將表面為180m2/g的碳納米管直接應用在NO的催化還原中，從而可以增加NO的轉化率。
納米化學分析范文2
作為新陳代謝的活性中間體,正常狀態下自由基在生物體中保持相對穩定的動態平衡。細胞自身的細胞色素c(Cytochromec,Cyt.c)、超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase,SOD)等具有抗氧化能力，可以將自由基轉化為無害物質進行自我修復，這一系列的過程對細胞增殖、凋亡、損傷具有重要的影響,并在細胞信號轉導過程中起著十分重要的作用。當細胞受到外界剌激或發生病變過程中會產生過量O2'_自由基,使得細胞產生氧化應激，引起癌癥、神經性疾病、帕金森病等生理病變,從而對細胞的生理和病理功能產生重要的影響。因此,檢測生物體中O〗_自由基的濃度具有十分重要的現實意義。
然而，因為自由基具有氧化活性高、體內濃度低、壽命短等特點,所以需要發展原位、實時、活體的自由基檢測方法。電化學方法具有操作簡單、易微型化、靈敏度高、易于原位、實時、在體檢測等優點而備受關注,其中，基于酶傳感器的電化學分析方法最為引人注目。
2溶液/電極界面的設計及酶的直接電子傳遞
2.1溶液/電極界面的設計
針對自由基的電化學分析,對溶液/電極界面進行設計以改善和提高電極的分析性能是一個極其關鍵的問題^2?16。酶自身體積較大,而活性中心通常都深埋在其內部,從而加大了活性中心到電極表面的電子傳遞距離，不利于實現直接電子傳遞。第二代酶傳感器采用氧化還原電子媒介體在酶的氧化還原活性中心與電極之間傳遞電子，但存在媒介體的流失和干擾大的缺陷，給O〗_自由基的準確測定帶來干擾,從而極大限制了其實際應用。第三代酶傳感器的開發使這個領域向前邁進了一大步。通過界面設計優化,利用酶的直接電子傳遞機理克服了原先的不足，能夠實現細胞或生物體中自由基的直接檢測。界面設計優化是人為地設計電極表面微結構和其界面反應，通過將酶固定在電極表面上,使暴露的電活性中心更接近電極表面，實現酶與電極之間快速的電子傳遞,達到預期檢測的目標。2.1.1分子設計分子自組裝是對固體表面進行修飾最為有效的手段之一。高度有序、結構可控、定向密集的穩定分子層為保持酶蛋白質的天然結構和構象提供理想的微環境。同時，單分子作為加快電子傳遞的促進劑，可以用于探索電極表面分子微結構和宏觀電化學響應之間的關系。巰基化物在金屬表面自組裝是目前研究得最廣泛、最深入的一類物質。其自組裝膜有序性強,不易聚合,條件控制容易等優點擴展其在傳感方面研究和應用的范圍。Tian等^在金電極表面自組裝一層巰基半胱氨酸單分子膜來考察溶液中SOD的電化學活性，同時以裸金電極作為對比，實驗結果證實SOD能夠固定于分子修飾電極的表面上,使得電極反應更容易實現,這可能由于半胱氨酸在界面自發形成的一種熱力學穩定分子層，更有利于實現SOD“軟著陸”。隨后，他們又將3種SOD(Cu,Zn-SOD,Fe-SOD和Mn-SOD)分別固定在巰基半胱氨酸修飾的金電極界面上，首次同時實現3種SOD的直接電子傳遞；巰基半胱氨酸作為促進劑加快電子的傳遞。通過分子設計在界面上自組裝單分子體系考察電子轉移過程，為更深層次的分子設計和功能組裝反饋信息M。
此外,作為一種常用的選擇性結合組氨酸標記蛋白質的方式，次氮基三乙酸/組氨酸（NTA/HT)技術成為組氨酸結合最成功的模版。其將蛋白質定向有序固定在電極表面上,并加快電子傳遞。Joln_等㈣利用該通用模版技術成功將蛋白質固定在金電極表面上，通過大環效應使NTA衍生物的三氮雜環與金屬離子穩定反應,使得該體系具有更高的穩定性。Wang等^1首次利用NTA/HT技術將SOD修飾到電極表面上,極大提高了電子傳遞速率，電子傳遞常數為（24±1.1)S!1;同時，實現了SOD的直接電化學,并進一步應用于鼠腦在局部缺血和再灌注的過程中自由基濃度變化的檢測。
在簡單的蛋白質^分子仿生體系中，分子設計在提高傳感器檢測底物的靈敏度、控制活性中心與電極表面距離、加快長程電子轉移等電分析化學的應用和理論方面發揮了重要作用。
2.1.2納米材料利用酶的特異性檢測O2'_自由基時,往往受限于酶負載量過少或缺乏電子傳遞導體從而致使電信號過小或者電子傳遞過慢,影響傳感器的整體分析性能。納米材料是材料學中最基礎、最活躍的組成部分。不同于體材料和單個分子，納米材料具有小尺寸效應、表面效應和量子尺寸效應等獨特的物理化學性質,特別是良好的生物相容性和穩定性，可作為負載酶的良好基質，在傳感領域獲得廣泛的應用。
Brown等M將直徑12nm單層金溶膠顆粒修飾二氧化錫電極,實現了溶液中Cyt.c的直接、可逆電化學，且無需任何預處理步驟。金溶膠顆?？煽醋魇强臻g緊密而獨立的微電極組合體。但隨著納米顆粒的聚集,Cyt.c的電化學變的準可逆或者不可逆,表明納米金屬尺寸和形貌在實現蛋白質的直接電子傳遞中也起到極其關鍵的作用。Zhu等122首次利用1,5或二硫醇交替連接Au、Ag膠體制備多層Au/Ag膜,在溫和條件下通過氯金酸溶液去除成孔物質納米Ag,通過層層自組裝技術在氧化銦錫（ITO)電極表面制備了納米多孔金膜。Cyt.c保持其生物催化活性，電子轉移速率為3.9s!1。同時,該第三代傳感器具有良好的選擇性和穩定性,其檢出限達到6.3x106mol/L,線性范圍是1.0x105~1.2x102mol/L。
Bi等M通過將多壁碳納米管修飾玻碳電極上實現了SOD的固定。多壁碳納米管表面的晶格缺陷提供了較高的局部電子密度,有利于電子在酶蛋白和碳納米管之間傳遞；同時,特殊結構的碳納米管可以作為“分子導線”，加快電子傳遞到SOD的活性中心，以上兩方面因素致使SOD在電極表面上實現直接電子傳遞。
Deng等M利用蒸汽方法直接在預處理ITO表面沉積上一層花狀ZnO納米材料，設計出新型納米材料界面,增大了基底的比表面積和導電性。同時，生物相容性保持了SOD的高生物催化活性，結合ZnO作為“納米導線”加快電子的傳遞作用，實現了SOD的直接電子傳遞,構筑了第三代生物傳感器，異相電子傳遞常數可達（10.4±1.8)s!l。Zhu等123將Cyt.c固定在SiO:納米材料修飾的玻碳電極表面上，實現了Cyt.c的直接電化學。實驗數據證實Cyt.c的直接電子傳遞及微環境的改變與SiOi雙功能結構的空間幾何構象有關。該模型能夠定性的解釋納米材料的尺寸和濃度對氧化還原蛋白的直接電子傳遞的影響，同時也為廣泛應用無機納米材料來促進電子傳遞提供一種新思路。
隨著納米技術的不斷發展和壯大,各種納米材料在傳感器領域的應用日趨廣泛。納米材料所具有的高比表面積、高活性、特殊物理性質及生物相容等特性使其成為應用于傳感方面最有前途的材料之一。2.2基于酶直接電子傳遞的傳感器
直接電子傳遞是蛋白質分子與電極表面在沒有任何媒介和試劑的情況下直接進行電荷交換，這樣有利于電子傳遞效率的提高,更能反映生物體系內的氧化還原系統,為揭示生物體內電子傳遞的機理奠定了基礎。但是酶蛋白的活性中心通常是深埋在其內部，當其固定在裸電極表面時,沒有合適的界面微
環境來實現其直接電子傳遞,致使阻礙其在活體檢測方面的實際應用。通過界面設計使修飾電極可以建立理想的接觸界面,暴露酶的電活性中心，實現酶與電極之間快速的直接電子傳遞,并利用其對自由基的選擇性達到預期的檢測目的，對于預防和治療疾病以及抗氧化藥物的研發都具有現實意義。
2.2.1基于Cyt.c的傳感器Cyt.c是一種存在于線粒體內膜外側的金屬蛋白分子，是呼吸鏈中一個重要的電子載體。通過血紅素輔基中心鐵離子價態的變化來傳遞電子，在細胞呼吸鏈中具有舉足輕重的作用。研究其在電極上的電子傳遞及與O2'_自由基的生物作用，對于了解生命體內的能量轉化和物質代謝具有重要的意義。因此,探索實現Cyt.c與電極表面之間的直接電子傳遞成為電分析化學研究的方向之一?！ooper等將巰基半胱氨酸自組裝到裸金電極表面,通過碳二亞胺縮合反應固定Cyt.c,考察了yt.c與電極之間的電子傳遞情況,結果顯示Cyt.c在電極表面實現直接電子傳遞；其表觀電位為2mV(vs.SCE),表明此傳感器具有潛在實際應用的可行性。Cooper等M采用電化學分析方法檢測黃嘌昤/黃嘌昤氧化酶體系酶化反應產生的自由基，其原理如圖1所示。酶化反應產生O〗_自由基還原Cyt.c,自身被氧化成Oi;同時還原態的Cyt.c在電極表面正電位下迅速被氧化為氧化態。基于此反應機理,他們實現了嗜中性粒細胞中應激產生的02’_自由基的動態檢測，且引起的電流響應速率與02"自由基的產生速率成線性關系。-傳感器的靈敏度取決于負載活性酶的數量以及酶與自由基的反應速率。Wegrich等63利用定點誘變技術在Cyt.c活性位點附近引進帶正電荷的賴氨酸,考察其在巰基分子修飾的金電極上的分析性能。實驗數據表明誘變重組的Cyt.c均具有氧化還原圖10廠電流傳感器的作用機理示意圖電活性,能夠實現直接電化學，并且與O2’_自由基的Fig.1Mechanismofoperationofamperometric反應速率顯著加快?；谡T變Cyt.c構筑的電化學生sensor物傳感器在靈敏度和穩定性上都有不同程度的提
高。納米材料的不斷發展為電極界面設計提供了新的契機,其巨大的比表面積和良好的生物相容性,既
能增大酶的負載量,又能較好的保持酶蛋白的高催化活性，同時作為良好導體加快電子的傳遞。Rahimi
等M將多層碳納米管/室溫離子液體的納米復合材料與Cyt.c混勻后，直接滴涂到玻碳電極表面上,簡單有效地制備了O〗_第三代生物傳感器。首先,多層碳納米管作為電子促進劑,加快Cyt.c和電極之間的電子傳遞;其次,室溫離子液體保持了Cyt.c的空間構象結構和生物催化活性,二者協同提高了傳感器的
靈敏度、響應時間、檢測限等分析性能。正如人們所期望的，基于Cyt.c的O〗_傳感器可避免抗壞血酸、尿酸的干擾，能夠在低電位下檢測。然而,作為過氧化物酶的本質特點,Cyt.c同樣能夠還原來自酶化反應產生和體內共存的&O2,受其干擾。雖然Gobi等M報道可以通過設計電極來控制Cyt.c的過氧化酶活性,但Cyt.c不是O〗-的特異性酶,這極大限制了其在復雜生物體系中的選擇性檢測的作用。眾所周知，SOD可高活性和選擇性地將O〗-歧化為O:和H2O2M,從而完成O〗-高選擇性測定。因此,采用SOD替代Cyt.c來構筑高靈敏度和高選擇性的O〗_生物傳感器越來越受到業內人士的普遍關注。
2.2.2基于SOD與仿生SOD的O「傳感器SOD是廣泛分布于生物體內重要的抗氧化酶,也是生物體內清除自由基的首要物質。作為一種金屬蛋白酶，常見的幾種不同金屬中心SOD是Cu,Zn-SOD,n-SOD,Fe-SOD和Ni-SOD,它們都能將O；-自由基有效的歧化為%。2和。2保護機體不受毒性的侵害。但其電活性中心都包埋于蛋白質深處，致使SOD與電極表面的直接電子傳遞難以實現。
因此，實現SOD與電極之間的直接電子傳遞對第三代O2’_生物傳感器的構筑以及實際應用的發展具有現實意義。
Ohsaka等M首次將Cu,Zn-SOD修飾在半胱氨酸自組裝修飾的金電極表面上構筑了第三代傳感器。實驗結果表明，自組裝的半胱氨酸分子可作為SOD電極反應的促進劑。結合傳感器高靈敏度、高選擇性和快速響應的良好分析性能，實現對酶化反應產生O^自由基的檢測，這一工作是利用SOD直接電化學實現O;_自由基檢測的一個巨大突破。Ohsaka課題組M首次發現O;_自由基在SOD電極上能夠同時氧化和還原,并進行對比實驗證實了可以在氧化和還原電壓雙向檢測自由基，這為實現溶液中自由基的分析檢測提供了第一手資料，同時為實現持久和可靠的檢測生物體系里的O；-自由基奠定了基礎。接著，Tian等^首次在半胱氨酸膜修飾的電極上同時實現3種活性中心SOD(Cu,Zn-SOD,Fe-SOD和Mn-SOD)的直接電子傳遞。如圖2所示，通過活性中心的氧化還原循環，SODs能夠催化還原成H2O2和氧化成O2,使得陽極和陰極上的電流響應明顯增大，這說明SOD對O；-具有雙功能電催化活性。結合SOD快速電子傳遞的特性,該傳感器為雙向實現O^電化學檢測的提供了一條可行性路線。
Ge等M將Cu,Zn-SOD和Fe-SOD固定在巰基半胱氨酸修飾的裸金電極表面上,研究其動力學和吸附過程,結果表明通過不同動能學過程均能結合到電極表面上。
在實際應用檢測中，高靈敏、高選擇性的檢測方法越來越顯示出其重要性。納米技術的發展為高靈敏電化學分析方法的發展提供了機遇。例如，納米材料在生物分析檢測中得到了廣泛應用，已有多種信號放大方法用于高靈敏電化學分析方法的構建。
如圖3所示,Tian課題組[43首次在錐狀、棒狀和球狀3種不同形貌的納米金表面上同時實現了SOD的直接電化學。熱力學和動力學分析表明SOD在不同界面上的電子轉移速度，與納米金的形貌有關；同時，
良好的生物相容性讓納米金表面的SOD保持了其自身的生物催化活性，可用來構建既可在氧化電位又可在還原電位下進行0廠自由基檢測的生物傳感器。
無需其它步驟，結合良好的分析性能大大增加了其應用于實現生物體內O^測定的可行性。
綜上所述，分析檢測都是在體外分析體系中通過外來不斷加入O2'_自由基進行電分析，與體內的復雜生物環境截然不同。因此我們很有必要對體內O；-自由基進行準確的分析檢測，以便更好的深入理解O^自由基在生理和病理上中所發揮的作用。
3細胞釋放檢測
在細胞水平上，當細胞受到外界剌激或者生理病變過程中會產生過量自由基，從而對細胞生理功能產生重要影響，進而引起生理病變。因此，構筑適于檢測細胞內O2'_自由基的傳感器,原位、實時地檢測自由基濃度的變化,對疾病預防與治療的途徑具有重要的生理及病理意義。
Tanaka等[44利用碳纖維修飾電極檢測由免疫球蛋白G和卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯剌激單中性白細胞產生O^自由基的氧化電流。實驗證明自由基會在剌激1min后產生，5min達到最大值,20min后消失，這種方法獲得的電流4寸間關系與傳統方法獲得的結果一致。隨后,Tanaka課題組[45設計了一種檢測由單個噬菌細胞釋放自由基的電流方法,其靈敏度高達到fA級。
在實際樣品檢測時,天然酶的空間結構和構象變化容易致使其喪失催化活性,成為制約它們實際應用瓶頸。為了避免這些缺陷，基于活性位點■銅、鐵和錳設計的低分子量、具有SOD生物活性的仿生酶研究已陸續報道[4649]。Cabelli等^研究了錳磷酸鹽作為仿生SOD在有機活體內的抗氧化機理。為了證明結果的可靠性,他們采用兩種不同方法:脈沖輻射法和Co~60i輻射法產生自由基。實驗證明Mn2+與O「自由基反應生成暫態的MnO:+,然后MnO:+快速歧化生成O:和^O:。
Tian課題組利用M%(PO4)2具有仿生SOD的生物特性,在高導電納米針狀TiOi膜上構筑了一個具有選擇性高和穩定性好的第三代O〗_生物傳感器，提供了一種方便、快速原位直接檢測貼壁生長在修飾膜表面的正常人胚腎細胞HEK293T和CHO癌細胞釋放的O〗_自由基的電化學分析新方法。檢測原理如圖4所示,在M%(PO4)2仿生酶的催化作用下發生歧化反應的過程中，將Or分別轉化成Oi和&O2(如圖4A)。此過程可看成是分別在兩個電極上獨立進行的兩個反應。一方面,在陽極反應中圖（4B),電解液中的被MnOi+的氧化生成O2,同時MnOi+被還原成Mn2+。而生成的Mn2+能夠在電極上失去電子，重新被氧化成MnO2+。另一方面，在陰極反應中（圖4C),O；-氧化Mn2+生成MnO2+,而生成的MnO2+在電極表面得到電子被還原成Mn2+。因此,在O〗-存在的情況下,通過Mn2+修飾電極上的氧化或還原電流檢測O2'_。因此,通過兩極上氧化或還原電流信號的變化，即可實現對O2’_的檢測。電化學信號表明此生物傳感器可以實現細胞應激反應產生0廠自由基的可逆響應，暗示02'_自由基可作為_種癌癥生物標記物，為生理和病理方面的研究提供了基礎。
基于SOD生物仿生酶(PO4)2,Zhou等開發了一種可靠和持久原位實時檢測O-自由基的方法。Mn2+通過離子交換作用進入zeolite~ZSM-5的納米結構中，進一步被聚二烯丙基二甲基氯銨化覆蓋固定到電極表面上。沸石的納米微結構加快了Mn2+的直接電子傳遞，其表觀電位是（561±6)mV(vs.Ag/AgCl),位于O2'-/O2和O2'-/H2O2動力學電位內，可以將O〗_歧化為Oi和％O2。利用分子篩較好的生物相容性和細胞黏附性，讓細胞貼壁生長，
可靠、持久的原位實時測定了細胞釋放出來的O‘-自由基濃度,實現從理論到實踐應用的轉變。
作為細胞信號的傳導分子，自由基與金屬離子密切關系，包括Ca2+通道、K+通道、Na+通道等。
Tian課題組153基于Mn^TPAA(Mn-tris2-(2-pyridylmethyl)aminoethyl]amine)仿生酶構筑了O;生物傳感器,具有高的穩定性和良好的重現性。以Hela細胞為模型,他們進一步研究了細胞釋放O〗_自由基與細胞內Ca2+之間的依存關系。如圖5所示，在無抑制劑時，加入Ang后熒光強度明顯增強，說明Angn剌激細胞產生的O「促使細胞內Ca2+的釋放,Ca2+與Fluo4-AM結合,從而使熒光增強。然而，在實驗前先用NADPH氧化酶抑制劑Apo或陰離子通道阻滯劑DIDS處理10min,再進行的相同實驗時,AngH剌激細胞前后熒光強度沒有明顯變化。這說明Apo抑制細胞外O〗_的產生而影響熒光強度的增加，DIDS阻止細胞外O〗_進入細胞而抑制細胞Ca2+濃度的增大。這一研究對認識自由基信號的傳導與其它生理和病理的關系提供了一種新思路。
4活體電化學分析
電化學分析方法雖具有高靈敏性、原位、實時在線檢測等優點,適于活體內o2'_自由基的分析和檢測,但目前這方面鮮有文獻報道。
對于植物體內0廠自由基的檢測,Deng等M基于半導體ZnO納米材料成功構筑了第三代生物傳
感器，實現了豆芽體內O^的檢測。如圖6所示，活體實驗采用雙電極體系,ZnO/SOD微電極作為工作電極,鉑絲作為對電極。ZnO/SOD微電極的制備步驟如下：首先，ITO導電玻璃切割成剌狀；然后，將ZnO納米材料電沉積到導電玻璃表面上，并進一步負載Cu,Zn-SOD。結果表明，通過一步、無模版的電沉積得到新型六角形ZnO納米材料，可實現了SOD的直接電子傳遞;再結合SOD對O^自由基的催化歧化，實現了豆芽體內O^自由基的在線檢測。該項研究不僅為酶蛋白在納米結構半導體膜上構筑第三代生物傳感器建立了一個模型，也為研究生物體內O2’-作用機理開啟了一扇窗口，可以更深入的理解O；-自由基在生理學和病理學中的作用。
利用TTCA(5,2:5,2-terthiophene-3-carboxylicacid)聚合物膜依次共價鍵固定DGPD(1,2-Dipalmi-toylsn~glycero-3~phosphoethanolamine^i~dodecanylamine)和Cyt.c,Rahman等1551制備了一種高穩定、高靈敏的體內檢測O2_的第三代傳感器。他們通過持續不斷的往鼠腦注入可卡因溶液剌激產生O2_,并利用該傳感器對細胞外的o2’-進行檢測。如圖1所示，該傳感器在鹽水、急性和重復注射可卡因不同實驗條件下產生了不同程度的電流響應，其中重復注射可卡因操作下傳感器的靈敏度最高。-0.31V的低電位結合聚合物膜的屏蔽可使傳感器在測定0廠自由基時避免抗壞血酸、尿酸、過氧化氫、氧氣等干擾,從而保證此微型傳感器植入鼠腦成功測定體內02'-自由基的濃度，并且能夠實現動態檢測體內02-自由基濃度隨可卡因不斷急性注入的變化。該微型生物傳感器可以作為監測興奮劑藥物暴露引起細胞外0廠自由基濃度變化的一種有效工具。
近來，Tian等63提出了一種植入型微碳纖維電極直接實現活體內0廠自由基檢測的新思路。此碳纖維基底上固定的SOD在測定0廠上擁有顯著的高選擇性和良好的穩定性；同時背景電流的減小使得碳纖維微電極在高靈敏測定生物體內0廠自由基占有優勢。隨后,Tian課題組M首次利用NTA/HT技術實現了SOD在NTA修飾電極上的直接電化學,極大提高了電子傳遞。整個傳感器的制備過程如圖8(A和B)所示。結合傳感器的高靈敏度、高穩定性的分析性能以及碳纖維電極生物相容性和可微型化特點,該課題組成功實現鼠腦在缺血再灌注過程中0廠自由基濃度的變化檢測（圖8C)。該研究為體內活性氧的進一步研究提供了一種新思路，同時也為理解其在氧化應激和生理病理過程中的作用提供了獨特的視角。
建立基于納米材料與功能分子設計界面的02’-自由基檢測新方法和適于活體檢測的超微電極技圖8(A)NTA和SOD修飾電極過程示意圖；（B和C)碳纖維電極制備過程以及利用碳纖維電極檢測鼠腦內02’_過程示意圖
術,將為研究等活性氧在細胞信號轉導中的作用，進而解析0廠自由基等活性氧在生命活動中的作用機理,治療和預防與氧化應激等有關疾病,以及抗氧化物新藥的研制與開發等提供一種新的研究思路。
納米化學分析范文3
關鍵詞：數據處理 化學分析 運算分析
中圖分類號：C37 文獻標識碼：A
1、前言
隨著科學研究和實際生產技術的發展，人們在工作中接觸到的數據也越來越多。對這些數據的精準分析和判斷，并認識和總結事物的規律，是人們進行精準科研和高效生產的關鍵。所以，定量分析就成了化學分析中一個重要的部分。定量分析主要在于量的精準，而保證數據的精確和可靠的主要手段就是數據處理。數據處理主要能夠確定各種分析方法的允許誤差；估計總體真實值的所在范圍；考察分析人員的技術水平；對比不同儀器的精確度；尋找多個變量的相關關系。所以對于數據處理知識的熟練運用和掌握，就能夠大大提高結果的準確性，并且找出誤差的發生原因，使得結果準確性大大提升。本文主要通過在電力用油酸值測定中數據處理的應用，談一談它在化學分析中的應用。
2、對于有效數字的運算
2.1 有效數字的記錄和修約
一般來說，有效數字是由所有的準確數字和最后一位可疑數字組成的，而數字的位數則通常取決于實際測量中設備儀器自身的精確度。在對有效數字的處理中，應該特別注意三個方面：第一，在測量記錄有效數字的時候，可疑數字的位數只能保留一位，不能減少或者增加其位數；第二，有效數字的位數可以體現出相對誤差的多少，所以即便可疑數字是零，也不能將其省去，一定要保留；第三量的單位和小數點的位置與有效數字無關。并且在對有效數字的位數進行計算的時候，如果其第一位的數字大于或者等于8，那么它的有效數字應該增加一位。
對于數據中的零，要視具體的情況進行具體分析，即如果零存在于有效數字的最后一位，也屬于有效數字的范疇，不能把它忽略；如果零存在于數字的中間，則為有效數字；如果零存在于數字的前面，則不是有效數字，只是起到了定位的作用。
數字處理在pH值的應用中，小數部分的位數才是有效數字的關鍵部分，而它的整數部分只能代表原數值的方次。例如當pH=—2.09的時候，就表示氫離子的濃度為3.2X10-3mol/L，其有效數字一共有兩位；而當pH =13. 0的時候，就表示氫離子的濃度為1X10-13 mol/L，其有效數字一共有一位。
2.2 有效數字的計算
對于乘法運算。在進行乘法運算的時候，應該根據參加運算的各數據中有效數字位數最少（即絕對誤差最大）的數據作為標準，繼而確定最終結果的有效位數。
對于減法運算。在進行減法運算的時候，應該根據參加運算的各數據中小數點后位數最少（即絕對誤差最大）的數據作為標準，繼而確定最終結果的有效位數。
2.3 在酸值試驗中的應用
此處主要舉一個例子來說明數據處理在酸值試驗中的應用。
用分度值為0.01g的天平秤取9.82g乙醇回流后的油品，并用標準濃度0.02163mol/L的KOH-C2 H5 OH溶液進行滴定，隨后用分度值為0.01mL的微量滴定管對消耗的KOH-C2 H5 OH進行測量（大致為0.14ml），然后計算出油酸值（即每克油所消耗氫氧化鉀的毫克數，用P表示）。
在這個式子中，m為油品的質量(g)；V為消耗KOH-C2 H5 OH溶液的體積(mL) ；56. 1為KOH摩爾質量(g / mol ) ；而c為KOH-C2 H5 OH溶液的濃度(mol/L)。
因為此運算屬于乘法運算的范疇，所以應該找出相對誤差最大的數據。通過細致的觀察和認真的計算以后，可以知道相對誤差最大的是KOH-C2 H5 OH溶液體積，只有兩位有效數字。所以，油酸值也應該取兩位的有效數字作為標準。在這之中，我們可以看出影響酸值最終結果的是消耗KOH-C2 H5 OH溶液的體積，因此，一定要在KOH-C2 H5 OH溶液的滴定過程和讀數過程中嚴格的操作，提升測量溶液的精度，從而大大提升試驗結果的精準性。
3、可疑數據的處理
在進行實際分析工作的時候，對于同一樣品一般都要做多次的平行測定，以保證最終結果的準確可靠。對于在各次測定中得到的結果，首先應該對其進行科學的判斷，選擇出或大或小以及有顯著差異的可疑數據，然后按照相應的規則，先對其進行取舍，再報告分析的結果。對于有明顯差異的數值，也可以叫做可疑值?？梢芍荡_定了其原因以后，可以舍去不用；但如果不知道可疑值的原因，就應該按照相應的原則，對其進行取舍。其中最常用的方法就是Q檢驗法。它的主要檢驗流程分為三個部分：首先，要把測得的所有結果按照從大到小的順序進行排列；其次，計算它們的Q值，其公式為，其中xmin為最小值，xmax為最大值。x?為可疑值，而x則代表與x?相鄰的值。最后，把所得的Q值與Q表中的所得的值相互比較，留下在Q值范圍中的x?，棄掉在Q值范圍以外的x?。
4、分析結果的報告
一般來說，一個試樣的平行測定要進行兩次，如果兩次的結果不超過其公差的兩倍，那么就取其平均值進行報告分析結果工作；但如果結果超出了公差的兩倍，那么就要再做一份，然后取兩個差值小于兩倍公差的數據，求其平均值進行報告分析結果的工作。
如果分析結果的要求較高，那么就要進行多次的平行測量工作。此外，可以用標準偏差來報告結果，有時候還要給出測量值所在的范圍以及在此范圍的概率，以得出借測量值的可靠程度。在報告中，不僅要有x的平均值，還要有置信度和置信區間。
置信區間=±t
在這個式子中，s為標準偏差；是各次測量值的算術平均值；t代表著置信系數；n為測定次數。
在實際的計算中，首先應該先對于所有計算數據求其平均值，并記錄下來；其次根據相關的公式求的標準偏差；最后把所有的數據整合起來，代入到置信度的計算公式中，求得置信度的數值。在計算中，不能把試驗數據得到的可疑數據隨隨便便就舍去，這樣很容易得到錯誤的數據，從而造成了人為的誤差；此外，對于試驗數據分析的次數越多，得到的試驗結果也就越準確。因此在條件允許的情況下，應該對于測定的次數進行合適的增加，減小t的數值，從而縮小置信區間，達到提高數據可靠性的目的。但是也不能沒有限制的增加測定次數，一般來說，當測定次數在20到30之間的時候，得出的數據已經和次數無限多時很接近了。所以，平行測定的次數大于30的時候，再進行測定已經沒有了實際的意義，只會浪費時間和材料。
5、結束語
隨著科技的高速發展，其產生的數據量也會越來越多，也給數據的處理帶來了更多的困難。在這種形勢下，未來的數據處理在化學分析中必定會有新的意義和內涵，以適應社會的需求。作為一名化學分析中的工作人員，在當下更應該對數據處理在化學分析中應用的核心內容進行深入的了解，結合以往數據處理在化學分析中應用的先進經驗，做好化學分析中的數據處理工作，給化學分析的精度化做出自己的貢獻。
6、參考文獻
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納米化學分析范文4
1（略）。
2、物理性質
（1）折射率。采用點測法，利用中國地質大學（武漢）珠寶學院生產的折射儀測得折射率為1.60。（2）摩氏硬度。利用硬度筆測得摩氏硬度為3±。（3）相對密度。利用靜水力學法［2］測得其相對密度為2.74。（4）發光性。紫外燈下不發光。（5）吸收光譜。不具特征的可見光吸收光譜。
3、偏光顯微鏡
偏光顯微鏡下可見微晶結構（見圖2），主要礦物為方解石［3］，形粒狀，局部呈土狀，正中突起，高級白干涉色，可見兩組斜交菱形解理，解理夾角75°，礦物粒度0.01mm±，含量90%±，局部具重結晶結構；次要礦物為石英10%，并含少量鐵質，鐵質呈環帶狀。
4、X射線衍射儀
經X射線衍射分析，礦物成分主要為方解石(75%)、白云石（25%）及石英（5%）。該結果與鏡下鑒定結果基本一致。謝先德等通過拉曼光譜研究證實樣品還含有微米級黃鐵礦、銳鈦礦及納米晶石墨。從其礦物組成來看，石英及鐵質應是陸源碎屑，泗濱砭石不是純粹的內碎屑深海沉積相。
5、化學分析
為了搞清泗濱砭石與普通微晶灰巖的區別，對兩種巖石（共3個樣品）的稀土元素含量進行了化學分析，結果見表1。從表1可以看出，與普通微晶灰巖相比，泗濱砭石的稀土元素含量明顯較高，尤其是鍶的含量最為明顯，而鍶是對人體健康最為重要的微量元素之一。
6、成因
納米化學分析范文5
[關鍵詞]鈾酰離子、電化學分析、伏安法、電極材料
中圖分類號：TL241.2；O646 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0048-02
1 引言
鈾是一種放射性物質，若受到輻射后人體的多個器官如腎臟、大腦、肝臟和心臟都會受損。與其他放射性元素不同，鈾的半衰期幾乎與地球的年齡同樣大小，因此，幾乎所有的土壤、巖石和水體中都分布有少量的鈾。另外，鈾離子的化學毒性也很強，攝入一定劑量后可產生以腎損害為主的全身性疾病，嚴重時出現急性腎衰竭等。因此，對水質中鈾含量的精確測定是環境監測和保護的重要指標[1，2]。
隨溶液的pH值不同或者其他離子種類與濃度不同，鈾會以多種氧化態形式存在，但通常最穩定的價態是+6價。在此價態下，水溶液中的鈾（VI）與氧離子絡合形成穩定的鈾酰離子（UO22+）。世界衛生組織（WHO）將U（VI）認定為強致癌物質，并規定其在水溶液中的濃度不能超過50 mg/L；美國環境保護組織也規定飲用水中U（VI）濃度不能超過20 mg/L。
各種質譜、光譜等儀器分析方法廣泛地用于檢測U（VI）[3，4]，但通常來說，這些檢測技術的操作較復雜、儀器設備昂貴、維護運行成本高，相比較而言，電化學分析技術具有快速、簡便、高靈敏、低成本等優點，已在重金屬離子、有機、生物和藥物、環境分析中顯示出很大的潛力和優越性。近年來，不少文獻先后報道將電化學分析技術應用到UO22+的檢測中，并取得了較好的結果，其中尤以伏安法為主。本文以電化學電極材料的發展為主線，總結了近十年來國內外采用電化學伏安法檢測UO22+離子的研究進展。
2 UO22+電化學伏安法檢測的原理
伏安法是電化學分析技術中的一種基本方法，它是記錄電化學反應過程中的電流-電壓（I-V）曲線（也稱為伏安曲線）來進行定量和定性分析的方法。根據電壓加載方式的不同，可分為循環伏安法、階梯伏安法、差分脈沖伏安法、方波伏安法等。在電化學伏安法中，為了提高檢測的信號（靈敏性），一般需要將待檢測物質在電極表面進行富集，根據富集方式的不同又可以分為陽（陰）極溶出伏安法、吸附溶出伏安法等。在UO22+的電化學伏安檢測中，經常采用的是吸附溶出差分脈沖伏安法或吸附溶出方波脈沖伏安法等。由于UO22+離子在電極表面的吸附能力有限，需要額外的加入一些絡合劑先形成UO22+的絡合物，所形成的絡合物在電極表面具有較強的吸附能力，從而獲得高的電化學伏安法檢測的電流信號。
在UO22+離子中，U（VI）居中，兩個氧原子分別從軸向的兩端靠近，與U（VI）形成較強的鈾-氧雙鍵，呈線性結構，且往往作為一個整體參與配位。同其他金屬一樣，UO22+可以和O、N、S、P等多種電子給體配位。在吸附溶出伏安技術中，常用的絡合物主要有：銅鐵靈試劑、氯冉酸、沒食子酸丙酯、8-羥基喹啉、偶氮胂-III、席夫堿、試鋁靈、吡啶二羧酸、苯均四酸等，其中所形成的絡合物在不同的電極材料表面的吸附能力各有差異，因此本文的第三部分我們將重點以電極材料的種類為主線展開論述和比較。
3 電極材料
3.1 汞電極
由于汞的化學性質穩定，在水溶液中汞的析氫電位高，可在相當寬的負電勢范圍內進行進行極化而不發生電極反應，被發展為一種常用的電化學電極。在UO22+的電化學伏安檢測研究中，最常用的是懸汞電極（hanging mercury drop electrod， HMDE），它既具有滴汞電極的優點，如重現性好、析氫電位高等；又具有固體電極的優點如電容電流小，靈敏度高等特點。近十年來，先后有不少于20篇的文獻報道了利用HMDE電極檢測UO22+離子的工作，主要的研究方向集中在選擇不同的絡合劑以獲取更高的靈敏性、更寬的線性檢測范圍、更強的抗其他離子干擾能力以及將其應用到真實水體環境中的UO22+檢測等[6-11]。Amini等人采用N-苯基鄰氨基苯甲酸為絡合劑，通過差分脈沖-陰極吸附伏安（DP-AdCSV）技術檢測UO22+離子，獲得的線性檢測范圍為0.75 ～ 30 ng/mL和檢測限為0.036 ng/mL；在高濃度陽離子和陰離子共存的情況下，該方法表現出良好的抗干擾能力，比如Mn（II）、Co（II）、Ni（II）、Zn（II）等的濃度超過UO22+的100倍時仍未見明顯干擾[6]。Grabarczyk等人以懸汞滴電極（HMDE）為工作電極，嘗試采用銅鐵靈試劑作為絡合劑，通過DP-AdCSV技術分析含有高濃度表面活性劑的實際環境水樣的UO22+檢測，利用樹脂吸附劑XAD-7或XAD-16吸附水樣中的表面活性劑后，在UO22+離子濃度為5.0 ？ 10-10 ～ 2.0 ？ 10-8 mol/L范圍內保持線性關系，以此推測其檢測限可至1.4 ？ 10-10 mol/L[7]。此外，通過選用針對性的絡合劑（如銅鐵靈試劑、3-（3，4-二羥基苯基）-L-丙氨酸、試鋁靈試劑等），開展UO22+離子與其他金屬離子如Bi3+、Cd2+、Zn2+等的同時檢測也是近年來HMDE電極研究的熱點之一[8，9，10]。
3.2 金屬電極
盡管懸汞滴電極在UO22+離子的電化學伏安法檢測方面被證明是一種有效的電極材料，但由于汞電極自身的化學毒性特性，從環境的角度來考慮，汞電極仍然存在明顯的缺陷和不足，在未來的環境檢測中難以廣泛應用，因此發展新型的電極材料是UO22+離子電化學伏安法檢測領域的研究趨勢之一。近幾年來，金屬（薄膜）電極如Bi膜、Pd膜以及Pb膜等先后被用于替代傳統的懸汞滴電極以電化學檢測UO22+離子，并展現了較為理想結果[12-15]。比如，Economou等人發現將Bi薄膜涂覆在旋轉碟形電極表面，利用UO22+與銅鐵靈試劑的絡合物在Bi薄膜表面的吸附富集特性，通過探測U（VI）？U（V）還原反應的電流信號，建立起電流強度與UO22+離子濃度的線性關系，從而獲得了0.1 ng/mL的檢測限值[12]。Wang等人將Bi薄膜涂覆在碳纖維電極表面，利用方波伏安技術研究了UO22+離子的電化學響應行為，獲得了3 ng/mL的檢測限。Pournaghi-Azar等人將金屬Pd沉積在Al棒的表面制備了一種新型的鈀膜電極，在K3Fe（CN）6存在的溶液中，先將UO22+還原并以K2UO2[Fe（CN）6]的形式沉積在鈀膜電極上，然后采用陽極溶出伏安技術獲得UO22+離子濃度與氧化電流的關系，獲得的檢測限約為6.2 ？mol/L[13]。2014年，Korolczuk等人以Pb膜為電極，采用新穎的兩步富集法，將UO22+離子的檢測限降低至1.1 ？ 10-11 mol/L；在該方法中，首先將U（VI）-銅鐵靈試劑的絡合物吸附富集到較大面積的Pb膜表面，隨后一個非常小面積的Pb膜電極（相當于微電極）在近大Pb膜電極表面原位形成，然后將大面積Pb膜溶出后所有的U（VI）將富集在小面積Pb膜電極表面，從而獲得非常高的局部濃度[14]。
3.3 表面修飾復合電極
除了以上兩種電極材料以外，近十年來，采用有機絡合劑、生物大分子等對傳統電極表面“嫁接”修飾后形成復合電極也是UO22+離子電化學檢測的研究熱點。在這些研究中，常見的被修飾電極材料主要有石墨電極、Au電極、玻碳電極、碳糊電極、石墨絲網印刷電極等，而常見的表面修飾分子主要含有DNA分子、L-抗壞血酸棕櫚酸酯、碳納米管、氨基甲?；姿嵝揎椀慕榭譙iO2、苯并-15-冠醚-5、寡核苷酸等[16-22]。Becker等人先用巰基乙醇修飾Au電極表面形成單分子層，然后用POCl3或POBr3進行表面“嫁接”后在Au電極表面形成了表面磷活性的單分子修飾層，以此作為復合電極進行UO22+離子的特異性檢測[16]。Dimovasilis等人采用抗壞血酸棕櫚酸酯對傳統石墨電極表面修飾后，利用表面修飾分子對UO22+離子的強選擇性絡合能力進行預濃縮，然后采用差分脈沖伏安技術分析發現可以獲得0.26 ng/mL的檢測限[17]。Tang等人將具有UO22+離子特異性的DNA酶化學修飾到Au電極發展了一種高靈敏度、高選擇性的復合電極，其中RNA（rA）作為DNA酶的“基體”，含有二茂鐵的酶（TDNA）作為表面“站立端”，獲得的線性檢測范圍為2 ～ 14 nM[18]。總體來看，該種表面嫁接修飾的復合電極的檢測限相對于懸汞滴電極而言較差一點，但其選擇性更好，其他金屬離子對其的干擾更低，同時，盡管該復合電極的制備過程較為復雜，但它在實時在線監測方面具有明顯的優勢，因此在實體水質環境監測方面具有廣泛地應用前景。
4、新型電極材料
研究表明，硼摻雜金剛石（Boron-doped diamond， BDD）電極具有寬的電化學勢窗、低的背景電流、高的化學和電化學穩定性、低的有機物和生物分子吸附性等特點，這些特性使得BDD電極成為用于無機離子、有機分子、生物分子等電化學檢測的理想電極，在重金屬離子、藥物分子等方面取得了較好的結果，但截至目前，仍未見將BDD電極用于UO22+離子電化學檢測的報道。筆者所在研究小組近年來嘗試了以BDD電極為工作電極，通過DP-AdCSV技術檢測UO22+離子，系統地比較了多種有機小分子絡合劑對UO22+離子檢測性能的影響，最終發現若以鄰苯二酚為絡合劑的話，可以獲得極寬的線性響應（1 ppb ～ 10 ppm）和極低的檢測限（～ 0.012 ppb）[23]，該結果表明BDD電極有望成為UO22+離子檢測的新型、高效電化學電極材料。
4 結語與展望
隨著我國核事業的快速發展，放射性廢水中鈾的監測和處理是我們所必須面臨的關鍵問題。目前我國對鈾在水體環境中的痕跡量檢測的研究還較少，這與我國核事業的發展是不相稱的。本文總結了國內外的電化學檢測U（VI）的研究進展，分析了各種電化學電極材料的特點和優勢等，今后還需要在提高電極材料的檢測靈敏度的同時，盡可能提高U（VI）離子的檢測選擇性，降低其他離子或表面活性劑的干擾，從而將電化學伏安法檢測U（VI）離子應用到實際水體環境中。
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納米化學分析范文6
關鍵詞：分光光度計；紅外光譜儀；建筑材料檢測
中圖分類號：O434.3 文獻標識碼：A
引言
可見分光光度計與紅外光譜儀都是現代測試儀器，通過傳統的技術不斷進行創新改革，已經發展成為功能廣泛、應用穩定的設備，在我國的多個行業已經開始進行運用，如食品、衛生與科學研究行業，并逐漸成為主要測試方法。
在建筑材料檢測過程中，對于以上提到的可見分光光度計與紅外光譜儀應用也已經開始成為常見現象。通過多年的實踐，工程師對于分光光度計與紅外光譜儀在化學分析與隔熱涂料與玻璃檢測方面都有了很好的掌握。不同的分析目的利用了設備的不同性質?；瘜W分析則主要是利用分光光度計定量分析物質的含量，如空氣污染物的含量等。
儀器簡介
2.1分光光度計
分光光度計主要是對光的強度進行檢測的儀器，主要作用基理是通過對不同波長的混合光進行分離檢測的方式。比色法是分光光度法檢測的基礎，分光光度計法測試主要對可見光區、紫外光區與紅外光區進行檢測。要求光譜帶的寬度低于35nm，在紫外線區域可以達到1nm以下，具有非常高的精度。根據使用波長的不同，可以分為紫外光區分光光度計、可見光光區分光光度計與紅外光區分光光度計、萬用分光光度計。[1]
2.2紅外光譜儀
紅外光譜儀最開始發展是起源于二十世紀的七十年代，它的作用原理是光的相干性，根據這種基理而進行設計的干涉型紅外分光光度計，與一般的根據光衍射而設計成的色散型紅外分光光度計大大不同，稱為第三代紅外光譜儀。光源發出的輻射經干涉儀轉變為干涉光，經過試樣后，包含的光信息傳輸到計算機，經過數學上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。
從結構上來講，紅外光譜儀主要由以下幾部分組成，首先是紅外光源，其次是干涉儀，另外還需要樣品室、檢測器、電子計算機。完善的組成讓紅外光譜儀發揮了更高效的功能。
建筑材料檢測應用
分光光度計與紅外光譜儀的應用范圍十分廣泛，第一種是測定某溶液內的物質含量，第二是通過光譜分析做物質的定量分析與純度分析；第三是根據物質的紅外吸收光譜特性進行定性分析與結構分析，第四是根據物質的組分吸收峰強度對物質進行光譜定量分析。
在建筑行業內，分光光度計與紅外光譜儀主要是在三個方面應用廣泛，一是化學分析，二是玻璃陶瓷，第三是隔熱材料。[2]
3.1化學分析
可見光分光光度計與紅外光譜儀主要對室內某種氣體的質量進行檢測，隨著現代材料的出現，對于家居裝飾安全起到巨大的安全隱患，含有不合格氣體的建筑產品將不允許被使用。裝飾材料的不合格將會對業主起到極大的健康威脅。采用可見光分光光度法可以對空氣中的甲醛與氨氣進行測量。當裝飾材料中的甲醛散發到空氣中時，這種氣體將會與水進行溶合，之后與酚試劑產生化學反應，生成的嗪將會在酸性溶液中與鐵離子形成藍綠化合物，通過使用分光光度計對溶液的吸光度進行測試。按照顏色的深與淺，來與水進行對比。而氨氣則可以通過硫酸來進行吸收，在亞硝基鐵氰化鈉及次氯酸鈉存在下，與水楊酸生成藍綠色的靛酚藍染料，根據顏色深淺，比色定量。形成的銨酸溶液，與次氯酸鈉溶液將也會形成化學反應，通過一定的催化劑形成良好的色彩變化，在697.5nm波長處，采用分光光度計進行比色分析，確定氨氣濃度。[3]
分光光度計在衛生方面的應用主要是對二氧化氮、硫酸、氯氣等進行含量測定。空氣中的二氧化硫被甲醛緩沖溶液吸收后，生成穩定的羥甲基磺酸加成化合物。在樣品溶液中加入氫氧化鈉使加成化合物分解，釋放出的二氧化硫與副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫紅色化合物，根據顏色的深淺用分光光度計在577nm處進行測定，確定物質含量。
建筑行業中對鋼材的應用較為廣泛，鋼鐵中對于猛、硅、磷等物質含量要求較高，而一些鋼的命名也是根據這些內含物質的量來進行確定的。利用分光光度計所進行的吸光度測試，與相應的標準進行對比，確保了測定的準確度與精確性。在建筑行業中已經取得了不錯的成績。
3.2玻璃光學性能檢測
分光光度計與紅外光譜儀結合對于玻璃光學性能的檢測起著重要的作用。當前在建筑物表面使用玻璃的情況越來越多，尤其是一些政府機構與展示建筑、地標性建筑等大型建筑物對玻璃的需求技術含量與玻璃需求總量都非常高。這就對玻璃的光學性能提出了較高的要求。玻璃的節能指標主要有玻璃可見光透射比、遮陽系數。利用分光光度計與紅外光譜儀檢測的透射值與反射值來進行計算，從而對玻璃的光學性能進行評估。目前國家已經相關的標準對光學性能的計算方法進行了明確。對于可見光與紫外光，要通過分光光度計測得玻璃相應光譜范圍的透反射值，再根據權重進行卷積，算出光學數據。而太陽光則需要這兩種設備結合使用，透反射與二次輻射熱諸多數據進行結合，才能計算出總透射比與遮陽系數。[4]
3.3隔熱涂料檢測
在我國建筑行業，隨著人們生活水平的提高，對于家居裝修的質量也提出了更高的要求，美觀大氣成為未來裝飾行業發展的目標。在家居裝飾中，不可缺少的就是對墻壁的噴涂。使用的涂料中就很可能會加有甲醛，同時在一些木質家具上同樣也會有甲醛存在。當涂料噴涂完成、家具已經搬進室內后，將會把甲醛散發到室內的空氣中。對于涂料中的甲醛含量測定，與空氣中的甲醛含量測試有著相同的基理。分光光度計與紅外光譜儀二者結合，對于檢測相關的國家室內裝飾裝修材料中的有害物質，可以測試出精確數據。
4.其他建筑檢測行業中技術的應用
雖然分光光度計與光譜儀對空氣中的甲醇含量可以進行準確的檢測，但由于存在其它的客觀因素或是設備的條件影響，只能在環境相對較好的實驗場所進行，測試費用較高，變色酸分光光度法操作簡單可行，獲得一致好評?？諝庵械募状急凰任?，在酸性條件下，甲醇被高錳酸鉀氧化成甲醛，再與變色酸作用生成紫色化合物，以變色分光光度法測定甲醇含量。一般來講，甲醇在0.5-85ug/5mL范圍時會符合朗伯比爾定律，摩爾吸光系數約為二萬級，對于環境空氣與工業污染排放中的氣體質量進行檢測。采用這種方法進行檢測的結果相對準確，值得采納。
對于同一個顏料樣品采用不同單位測量，雖然取樣方法相同，但標準光源不同，波長間隔與結果的表達方式都會有所不同，結果自然不一樣。目前在建筑材料檢測中出現了光電積分測色儀，精度約為1%，但它有一定的缺陷，如標準光源的誤差大；照明光源與光電池的老化對于測量的準確度影響大，不利于正確判斷。目前采用自動記錄的分光光度計是最新的趨勢，可以對透反射光均進行測定。分光光度計測量精度一般為0.1%，功能齊全，精度非常高。[5]
現代建筑的外墻多采用隔熱材料，這種材料可以讓建筑主體在夏天不至于受外界高溫的影響，室內能夠保持一個較低的溫度，而在冬天室內的溫度則可以進行有效的保持，形成資源節約，節能減排，是未來的一大趨勢。熱反射隔熱涂料是一種典型的隔熱材料，在陽光照射下，可以讓物體的溫度升溫低，大大降低了熱輻射危害。分光光度計對反射值進行測量，根據不同的權重進行計算，得出最終的太陽光透射比。
另外在遮陽產品的性能檢測方面，這種檢測手段也起到重要的作用。現代建筑的屋頂多采用玻璃結構，在帶來美觀的同時，也會帶來采暖與制冷上的能源消耗問題，采用建筑遮陽結構將會起到重要的節能意義。利用分光光度計對遮陽織物在紫外區域的光譜透射值，利用不同的權重進行卷積計算，最后得出紫外線的透射比。[6]
5.結語
分光光度計與紅外光譜儀除了在傳統的行業檢測外，在建筑行業的材料檢測方面同樣存在著極大的優勢，通過多個方面的分析，分光光度計與紅外光譜儀將會在包括建筑行業在內的多個行業進行深入發展。分光光度計與紅外光譜儀技術在建筑材料檢測領域也將會發揮更大的作用,推動行業的技術進步與質量提升。
參考文獻：
[1]陳浩偉.分光光度計與紅外光譜法在建筑材料檢測中的應用[J].科技風,2010,12:174.
[2]平建峰.基于納米功能材料的乳品安全和品質快速檢測方法與儀器研究[D].浙江大學,2012.
[3]袁玉峰.基于激光拉曼光譜和紅外光譜技術分析生物材料的應用研究[D].廣西師范大學,2011.
[4]周香珍.紫外-可見分光光度法及近紅外光譜技術在甘草質量快速分析中的應用研究[D].北京中醫藥大學,2012.
