日前,國家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布了2014年第一批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知。其中采用了分子光譜方法的標(biāo)準(zhǔn)有3項(xiàng),分別是:《珍珠粉鑒別方法--近紅外光譜法》、《納米技術(shù)單壁碳納米管的紫外可見近紅外吸收光譜法表征》、《拉曼光譜法表征石墨烯層數(shù)》。
近年來,由于巨型計(jì)算機(jī)與化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件的發(fā)展,特別是化學(xué)計(jì)量學(xué)的深入研究和廣泛應(yīng)用,使其成為發(fā)展最快、最引人注目的光譜技術(shù)。而且由于該技術(shù)方便快速,無需對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理,適用于在線分析等特點(diǎn),在分析領(lǐng)域中正不斷得到重視與應(yīng)用。
近紅外(NearInfrared,NIR)光譜的波長范圍是780~2526nm(12820~3959cm-1),通常又將此波長范圍劃分為近紅外短波區(qū)(780~1100nm)和近紅外長波區(qū)(1100~2526nm)。由于該區(qū)域主要是O-H,N-H,C-H,S-H等含氫基團(tuán)振動(dòng)光譜的倍頻及合頻吸收,譜帶寬,重疊較嚴(yán)重,而且吸收信號(hào)弱,信息解析復(fù)雜,所以雖然該譜區(qū)發(fā)現(xiàn)較早,但分析價(jià)值一直未能得到足夠的重視。
《珍珠粉鑒別方法--近紅外光譜法》
目前,我國還沒有頒布珍珠粉的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),市場(chǎng)上珍珠粉產(chǎn)品魚龍混雜,低價(jià)的貝殼粉常常被不良商戶以珍珠粉名義出售,嚴(yán)重危害了消費(fèi)者利益。本標(biāo)準(zhǔn)將利用近紅外技術(shù)結(jié)合數(shù)學(xué)模型對(duì)珍珠粉進(jìn)行定性、定量檢測(cè),方法簡單、快速、可靠。建立微米/納米級(jí)珍珠粉精確檢測(cè)方法,為市場(chǎng)監(jiān)管提供有效的、可操作的方法。
《納米技術(shù)單壁碳納米管的紫外可見近紅外吸收光譜法表征》
碳納米管在復(fù)合材料、儲(chǔ)氫、電子器件、傳感器和探頭、電子發(fā)射、電池和電容器等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,而決定這些性能的主要是碳納米管的直徑、純度和金屬性等。但采用單一方法對(duì)碳納米管進(jìn)行表征時(shí),往往由于離心條件、制樣過程和所使用的計(jì)算和處理方法的不同,而導(dǎo)致表征結(jié)果之間存在很大的差異,從而阻礙了碳納米管的研究和廣泛應(yīng)用。紫外/可見/近紅外吸收光譜法是一種簡便、快速的檢測(cè)方法,通過對(duì)測(cè)試結(jié)果的計(jì)算分析,能夠獲得單壁碳納米管的直徑、純度和金屬性等有價(jià)值的信息。因此制定本標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范單壁納米管的光譜表征方法。
《拉曼光譜法表征石墨烯層數(shù)》
石墨烯是納米材料領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)的功能材料熱點(diǎn)之一。它具有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,數(shù)十倍于鋼鐵的強(qiáng)度和極好的透光性等性能,可以廣泛應(yīng)用于觸摸屏、太陽能電池和復(fù)合材料等領(lǐng)域。目前工業(yè)界中把層數(shù)小于10層的石墨片層都約定俗成地統(tǒng)稱為石墨烯。
根據(jù)有關(guān)披露信息顯示,我國已有多家公司正在積極開展石墨烯材料的研制工作,部分公司已進(jìn)入了中試階段。中國寶安集團(tuán)、江南石墨烯研究院以及中科院系統(tǒng)各研究所等企業(yè)與機(jī)構(gòu)都在積極探索石墨烯的量產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)研究。
在石墨烯的制備、研究和技術(shù)交流中,石墨烯物理特性的精確表征技術(shù)和方法是關(guān)注的重點(diǎn)之一,其中石墨烯層數(shù)的測(cè)定更是表征石墨烯材料的首要核心指標(biāo)。目前,可用于檢測(cè)石墨烯層數(shù)的方法很多,但各種方法基于的原理和表征值不盡相同,造成了某些情況下測(cè)量結(jié)果不具有可比性。因此制定本國家標(biāo)準(zhǔn),可為石墨烯材料的質(zhì)量檢驗(yàn)以及技術(shù)交流提供的科學(xué)、統(tǒng)一、廣泛的技術(shù)交流平臺(tái)。
現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)不是通過觀察供試品譜圖特征或測(cè)量供試品譜圖參數(shù)直接進(jìn)行定性或定量分析,而是首先通過測(cè)定樣品校正集的光譜、組成或性質(zhì)數(shù)據(jù)(組成或性質(zhì)數(shù)據(jù)需通過其它認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定),采用合適的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立校正模型,再通過建立的校正模型與未知樣品進(jìn)行比較,實(shí)現(xiàn)定性或定量分析。
盡管光譜分析在藥物分析領(lǐng)域顯現(xiàn)出勃勃生機(jī),但目前它還存在一定的弱點(diǎn)。首先,它是一種間接的相對(duì)分析技術(shù),通過收集大量具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)樣品,通過嚴(yán)格細(xì)致的化學(xué)分析測(cè)出必要的數(shù)據(jù),再通過計(jì)算機(jī)建立數(shù)學(xué)模型,預(yù)測(cè)未知樣品的結(jié)果。而模型的建立需耗用大量的人力、物力和財(cái)力;其次,由于NIR譜區(qū)為分子倍頻與合頻的振動(dòng)光譜,信號(hào)弱,譜峰重疊嚴(yán)重,所以目前還僅能用于常量分析,被測(cè)定組分的量一般應(yīng)大于樣品重量的0.1%;此外,在進(jìn)行近紅外光譜分析時(shí),應(yīng)考慮樣品的特征、分析實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理等多方面的問題,才能取得正確的分析結(jié)果,建立可靠的校正模型是近紅外光譜成功的關(guān)鍵,而合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和恰當(dāng)?shù)姆治瞿P蛣t是建立校正模型的關(guān)鍵。
光譜分析的最大特點(diǎn)是操作簡便、快速,可不破壞樣品進(jìn)行原位、在線測(cè)量;測(cè)量信號(hào)又可以遠(yuǎn)距離傳輸和分析;特別是與計(jì)算機(jī)技術(shù)和光導(dǎo)纖維技術(shù)相結(jié)合,采用NIR透射、散射、漫反射光譜學(xué)檢測(cè)方法,可以不使用化學(xué)試劑,不必進(jìn)行預(yù)處理,可直接對(duì)顆粒狀、固體狀、糊狀、不透明的樣品進(jìn)行分析。這些特點(diǎn)正逐漸被制藥界所認(rèn)識(shí),并顯示出極大潛力,在制藥工作和質(zhì)量控制分析中具有廣闊的應(yīng)用前景。此外,NIR用于生產(chǎn)過程中的含量與水分分析也表現(xiàn)出獨(dú)特的魅力。目前NIR已成為AOAC(Association of Official Analytical Chemists)一種標(biāo)準(zhǔn)分析方法應(yīng)用于檢測(cè)中。儀器生產(chǎn)商和藥物分析專家的合作開發(fā)已使FDA、歐洲和加拿大藥物管理局正式研究用近紅外光譜分析技術(shù)取代繁瑣費(fèi)時(shí)的常規(guī)分析方法的可行性,部分測(cè)試項(xiàng)目已被FDA批準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)方法。
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