專利名稱：一種廣紅外波段比色皿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外光譜檢測(cè)領(lǐng)域所用的比色皿及其制備方法，更具體的說(shuō)是一種用于液體樣品的紅外吸收測(cè)試的廣紅外波段比色皿及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前傳統(tǒng)的比色皿多用石英材質(zhì)制成，由于其在800 CnT1IOOO cnT1之間具有較強(qiáng)吸收，導(dǎo)致羥基、羰基等多種功能基團(tuán)不能測(cè)試，影響了傅里葉紅外光譜法在測(cè)試液體樣品中的使用范圍。以傅里葉紅外光譜儀應(yīng)用于測(cè)油方法為例國(guó)外廣泛使用的紅外測(cè)油方法為EPA (1978) Method 418. UASTM(2003)Method D 3921-96和APH/U2000)Method 5520C，國(guó)內(nèi)為現(xiàn)行國(guó)標(biāo)GB/T 16488-1996及其即將完成的修訂版(已推出征求意見稿)，這些方法均可以用石英比色皿來(lái)測(cè)定總油類/石油類的C-H鍵濃度，但受動(dòng)植物油(甘油三酯)酯基鍵C=O 紅外特征吸收1750-1735 cnT1，無(wú)法用石英等傳統(tǒng)比色皿測(cè)定的影響，測(cè)試過(guò)程均必須包括一次掃描測(cè)定總油類濃度、硅酸鎂凈化、二次掃描測(cè)定石油類濃度這三步，耗時(shí)長(zhǎng)，測(cè)試濃度也不夠準(zhǔn)確?；趧?dòng)植物油(甘油三酯)酯基鍵C=O在1750-1735 cm—1處紅外特征吸收來(lái)確定動(dòng)植物油濃度，用同樣利用紅外掃描方法確定的總油類濃度減去動(dòng)植物油濃度即可得到石油類濃度，一次掃描即可同時(shí)測(cè)定總油類、動(dòng)植物油和石油類，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油類的快速準(zhǔn)確測(cè)定。實(shí)現(xiàn)這一快速測(cè)定方法的關(guān)鍵光學(xué)裝置就是需要有低紅外吸收范圍可以覆蓋 1750-1735 cnT1等波段的廣紅外波段比色皿。廣紅外波段光學(xué)裝置的窗片常選用KBr等材料，但由于KBr等材料的易溶性，會(huì)造成比色皿的不耐用，同時(shí)由于窗片的逐漸變薄會(huì)影響光線的透射光路，進(jìn)而影響到紅外吸收光度，給測(cè)定結(jié)果造成較大影響。硒化鋅作為一種重要的紅外光學(xué)材料，由于其低紅外吸收、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特性，被廣泛用于紅外成像、紅外制導(dǎo)、紅外對(duì)抗等領(lǐng)域，其與硫化鋅組成的復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)波紅外窗口和整流罩。CN200720068337. 1公開了一種表面增強(qiáng)紅外光譜裝置，該裝置由電解池、參比電極、對(duì)電極、金屬納米薄膜電極、硅片和硒化鋅半圓柱組成，其中，金屬納米薄膜電極鍍上硅片上面，硅片的下側(cè)面與半圓柱形硒化鋅之間設(shè)有水膜層，由石碏在四周縫隙處將水膜層密封，構(gòu)成工作電極；金屬納米薄膜上面為電解池，中間有硅橡膠圈密封，金屬納米薄膜由導(dǎo)線銅膜引出；對(duì)電極和參比電極置入電解池中，構(gòu)成電化學(xué)光譜測(cè)試的電極體系。但本發(fā)明中硒化鋅只是作為電極材料的一部分，與硅片形成了水薄膜層，沒有將硒化鋅晶體材料用于紅外分析測(cè)試。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)檢索，還沒有發(fā)現(xiàn)將硒化鋅應(yīng)用到紅外分析比色皿的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種廣紅外波段比色皿及其制備方法，本發(fā)明廣紅外波段比色皿能廣泛用于傅里葉紅外光譜法等紅外光譜測(cè)試方法。
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2.技術(shù)方案
本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種廣紅外波段比色皿，其透光部分窗片材料為硒化鋅的光學(xué)晶體(用作光學(xué)介質(zhì)材料的晶體材料)。上述的窗片材料透射范圍0. 5 20 μ m，ZnSe窗片材料在632. 8nm處的折射率不均勻性< 6X 10_6。比色皿池體采用低羥基石英材質(zhì)。窗片材料在10. 6 μ m處的吸收系數(shù)為 0. 0005/cm士0. 0001。一種廣紅外波段比色皿的制備方法，其包括以下步驟
(1)選用作光學(xué)介質(zhì)材料的晶體材料光學(xué)晶體，對(duì)晶體進(jìn)行光學(xué)拋光、不鍍膜，制成厚2 3 (士 0. l)mm，寬5 ；35 (士 0. 1 )mm，高10 40 (士 0. 1 )mm的長(zhǎng)方形窗片或厚2 4(士0. l)mm，直徑5 40(士0. l)mm圓形窗片；；
(2)比色皿U型或圓形池體采用低羥基石英材質(zhì)，尺寸寬(對(duì)應(yīng)比色皿高或直徑)20 40 (士 0.1) mm,長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)比色皿光程)有10匪、40匪、70 100 (士 0. 1) mm三種規(guī)格；
(3)利用膠粘劑將池體與窗片連接在一起，制成比色皿。本發(fā)明步驟(1)中的光學(xué)晶體，要求透射范圍0. 5 20 μ m，折射率不均勻性 <6X10— (632. 8nm)，體吸收系數(shù) 0. 0005/cm士0. 0001 (10. 6μπι)。本發(fā)明步驟(2)制成的窗片材料要求厚度均勻，為2 3 (士0.1) mm。本發(fā)明步驟(3)和步驟(4)制成的比色皿要求長(zhǎng)、寬、高必須均勻、一致。尺寸寬 (對(duì)應(yīng)比色皿高或直徑)20 40 (士0. l)mm，長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)比色皿光程)有10mm、40mm、70 100 (士0. 1) mm三種規(guī)格。3.有益效果
本發(fā)明公開了一種廣紅外波段比色皿及其制備方法，可以用于水中油類的快速定性定量檢測(cè)，可以對(duì)液體樣品在δΟΟοπ^-δΟΟΟ cm"1處的紅外吸收極低，可用于近紅外波段的基團(tuán)進(jìn)行識(shí)別和濃度測(cè)定，定量測(cè)定液態(tài)條件下的羰基、羥基等使用常規(guī)石英比色皿無(wú)法測(cè)定的基團(tuán)。本發(fā)明所得到的紅外比色皿，可以用于石油類和動(dòng)植物油的定量分析、藥物、化學(xué)反應(yīng)的原位檢測(cè)，在紅外分析領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為硒化鋅IOOmrn光程比色皿結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為硒化鋅40mm光程比色皿結(jié)構(gòu)示意圖3為硒化鋅IOmm光程比色皿結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為不同濃度(0. 2、2、5、10、20、50ppm)橄欖油的紅外吸收峰圖； 圖5為50ppm椰子油與IOOppm姥鮫烷紅外對(duì)比圖6為50ppm椰子油硒化鋅比色皿與石英比色皿紅外吸收?qǐng)D，其中圖6 — 1為空氣做參比，掃描石英比色皿的紅外吸收?qǐng)D；圖6 — 2為空氣做參比，掃描比色皿紅外吸收?qǐng)D； 圖7為五種植物油譜圖的疊加譜圖8為五種植物油譜圖的疊加的放大圖(2600Cm_"3100 cnT1)； 圖9為五種植物油譜圖的疊加的放大圖(1600Cm_"2200 cnT1)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1 (硒化鋅比色皿的制作)
一種廣紅外波段比色皿，由比色皿蓋1、比色皿石英池體2和比色皿窗片3構(gòu)成， 其透光部分窗片材料為硒化鋅的光學(xué)晶體(用作光學(xué)介質(zhì)材料的晶體材料)。ZnSe窗片材料透射范圍0. 5 20 μ m,ZnSe窗片材料在632. 8nm處的折射率不均勻性< 6X 1(Γ6。比色皿池體采用低羥基石英材質(zhì)。ZMe窗片材料在10. 6 μ m處的吸收系數(shù)為0. 0005/cm士0. 0001。廣紅外波段比色皿的制備方法，其包括以下步驟
(1)選用作光學(xué)介質(zhì)材料的晶體材料光學(xué)晶體，對(duì)晶體進(jìn)行光學(xué)拋光、不鍍膜，制成厚2 3 (士 0. l)mm，寬5 ；35 (士 0. 1 )mm，高10 40 (士 0. 1 )mm的長(zhǎng)方形窗片或厚2 4(士0. l)mm，直徑5 40(士0. l)mm圓形窗片；；
(2)比色皿U型或圓形池體采用低羥基石英材質(zhì)，尺寸寬(對(duì)應(yīng)比色皿高或直徑)20 40 (士0.1) mm,長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)比色皿光程)有10謹(jǐn)、40謹(jǐn)、70 100 (士0. 1)謹(jǐn)三種規(guī)格，三種規(guī)格的產(chǎn)品如圖1 圖3所示；
(3)利用膠粘劑將池體與窗片連接在一起，制成比色皿。實(shí)施例2 (A1750 1735—橄欖油質(zhì)量-體積濃度標(biāo)曲繪制)
以橄欖油為基準(zhǔn)做標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定各濃度的峰面積值(儀器積分)，結(jié)果如表1
表1 A1750 1735—橄欖油質(zhì)量-體積濃度
使用高純度四氯化碳配置不同濃度(0.2、2、5、10、20、50ppm)的椰子油溶液，使用無(wú)水硫酸鈉干燥后，測(cè)定在2930011^2960 cm"\3030 cm-1和1750 1735 cnT1處的吸光度(A1), 紅外光譜如圖4所示。所測(cè)油類峰高與濃度呈正比關(guān)系。 實(shí)施例4 (不同類型油類的測(cè)定)
使用高純度四氯化碳配置動(dòng)植物油(以椰子油為例)和石油類(以姥鮫烷為例)，使用無(wú)水硫酸鈉干燥后，測(cè)定在^30011-^2960 cm"\3030 cm-1和1750 1735 cnT1處的吸光度 (A1)，紅外光譜如圖5所示。動(dòng)植物油在1750 1735 cnT1處有明顯吸收，而石油類在此處基本無(wú)吸收。 實(shí)施例5 (不同比色皿的測(cè)定)
使用高純度四氯化碳配置50ppm椰子油溶液，使用無(wú)水硫酸鈉干燥后，分別用硒化鋅比色皿和石英比色皿，測(cè)定在2930cm"\2960 cm"\3030 cnT1和1750 1735cm-1處的吸光度(A1)，紅外光譜如圖6所示。石英比色皿在1750 1735CHT1處的吸收峰完全被背景峰掩蓋，無(wú)法測(cè)定OH基團(tuán)的振動(dòng)吸收。 實(shí)施例6 (橄欖油、大豆油、棕櫚油、椰子油、菜籽油紅外光譜掃描)
將少量動(dòng)植物油(橄欖油、大豆油、棕櫚油、椰子油、菜籽油)倒入燒杯，各用微量注射器移取5μ L動(dòng)植物油入50ml的容量瓶中，定容，用國(guó)標(biāo)法測(cè)定各配置溶液濃度。適量稀釋， 配制50mg/L溶液，掃描各動(dòng)植物油溶液紅外光譜吸收。詳見圖7 圖9。
權(quán)利要求
1.一種廣紅外波段比色皿，其特征在于透光部分窗片材料為硒化鋅的光學(xué)晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣紅外波段比色皿，其特征在于窗片材料透射范圍 0. 5 20 μ m，ZnSe窗片材料在632. 8nm處的折射率不均勻性< 6X 1θΛ
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廣紅外波段比色皿，其特征在于比色皿池體采用低羥基石英材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廣紅外波段比色皿，其特征在于窗片材料在 10. 6μπι 處的吸收系數(shù)為 0. 0005/cm士0. 0001。
5.一種廣紅外波段比色皿的制備方法，其步驟為(1)對(duì)的光學(xué)晶體進(jìn)行光學(xué)拋光、不鍍膜，制成厚2 3mm，寬5 35mm，高10 40m的長(zhǎng)方形窗片或厚2 4mm，直徑5 40mm圓形窗片；(2)比色皿U型或圓形池體采用低羥基石英材質(zhì)，尺寸對(duì)應(yīng)比色皿高或直徑的寬為 20 40_，對(duì)應(yīng)比色皿光程的長(zhǎng)為10mm、40mm、70 IOOmm三種規(guī)格；(3)利用膠粘劑將池體與窗片連接在一起，制成比色皿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廣紅外波段比色皿及其制備方法，屬于紅外光譜檢測(cè)領(lǐng)域。廣紅外波段比色皿透光部分窗片材料為硒化鋅的光學(xué)晶體；其制備方法為對(duì)ZnSe的光學(xué)晶體進(jìn)行光學(xué)拋光、不鍍膜，制成厚2～3mm，寬5～35mm，高10～40m的長(zhǎng)方形窗片或厚2～4mm，直徑5～40mm圓形窗片；比色皿U型或圓形池體采用低羥基石英材質(zhì)，尺寸對(duì)應(yīng)比色皿高或直徑的寬為20～40mm,對(duì)應(yīng)比色皿光程的長(zhǎng)為10mm、40mm、70～100mm三種規(guī)格；利用膠粘劑將池體與ZnSe窗片連接在一起，制成比色皿。本發(fā)明用于水中油類的快速定性定量檢測(cè)，用于近紅外波段的基團(tuán)進(jìn)行識(shí)別和濃度測(cè)定，定量測(cè)定液態(tài)條件下的羰基、羥基等基團(tuán)。
文檔編號(hào)G01N21/03GK102213671SQ20111013882
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者呂小勇, 唐松林, 張艷艷, 王經(jīng)順, 章勇, 鐘聲 申請(qǐng)人:唐松林, 李揚(yáng), 江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心