非均质体系拉曼光谱定量分析理论与应用研究

摘要

拉曼光谱分析技术具有试样制备简单（如:对固体样品进行分析时不需要或很少需要预处理）、化学特异性强、与光纤技术相结合可实现复杂过程的无损原位实时在线分析等特点，备受广大科研工作者的关注。然而，当被分析对象为复杂非均相体系时（例如:乳浊体系或悬浊体系），体系中存在的散射物质会严重影响样本的拉曼光谱信号。这种由混浊体系中散射物质引起的样本拉曼光谱信号的变化会对校正模型产生不利的影响，损害校正模型对样本中目标分析物质含量的预测性能。因此目前迫切需要发展一种新颖的拉曼光谱校正分析理论。该理论应能准确地描述样本浊度对其拉曼光谱信号的贡献，进而可实现混浊体系中目标物质的拉曼光谱准确定量分析。本论文致力于发展一种先进的复杂非均相体系拉曼光谱定量分析理论，并考察其应用潜力，其主要内容包括以下几个方面:
　　 本文第二章考察了乳浊体系中散射粒子对样本拉曼光谱信号的影响，提出了一种先进的乳浊样本拉曼光谱准确定量分析校正模型。在该校正模型中，通过引入一乘子参数来描述散射粒子变化对样本拉曼光谱信号的贡献，然后采用本研究小组发展的“双校正策略”，消除散射粒子对乳浊样本拉曼光谱定量分析结果的影响。将上述光谱校正模型应用于乳浊模型体系的拉曼光谱定量分析，获得了令人满意的分析结果。
　　 本文第三章考察了悬浊体系中固体溶质颗粒对样本拉曼光谱信号的影响，提出了一种新型的悬浊样本拉曼光谱准确定量分析校正模型，并将该校正模型及“双校正策略”应用于含有固体谷氨酸钠的悬浊体系的拉曼光谱定量分析。实验结果表明该校正模型能从这种存在大量的固体谷氨酸钠的悬浊体系的拉曼光谱信号中准确地预测出液相中谷氨酸钠的含量。
　　 本文第四章考察了拉曼光谱增强基底的物理性质（如:粒径大小、形状以及聚集度等）、激光光源功率以及聚焦位置的变化对模型分析物（罗丹明6G）的表面增强拉曼光谱信号的影响。实验结果表明增强基底的物理性质以及激光光源功率与聚焦位置的变化都会对罗丹明6G的表面增强拉曼光谱信号强度产生不同程度的影响，并且它们的影响基本符合乘子效应模型。这一研究成果为如何提高SERS定量分析结果的准确性提供了新的思路。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1化学计量学简介

1．2 拉曼光谱技术

1．2．1 拉曼光谱

1．2．2 表面增强拉曼光谱

1．3 拉曼光谱结合化学计量学方法在非均质体系中的应用

1．4 本论文研究内容及意义

第2章 乳浊体系拉曼光谱准确定量分析方法

2．1 引言

2．2 理论部分

2．2．1 乳浊体系的乘子效应模型，Multiplicative Effects Model for Emulsion System(MEMES)

2．3 实验部分

2．3．1 实验仪器与试剂

2．3．2 实验参数设置

2．3．3 实验方法

2．4 数据分析

2．5 结果与讨论

2．5．1 乳浊体系中散射粒子变化对样本拉曼光谱强度的影响

2．5．2 乳浊体系中散射粒子变化对拉曼光谱定量结果影响的消除

2．6 小结

第3章 悬浊体系的拉曼光谱准确定量分析方法

3．1 引言

3．2 方法原理

3．2．1 悬浊体系乘子效应模型，Multiplicative Effects Model for Suspension System(MEMSS)

3．3 实验部分

3．3．1 仪器与试剂

3．3．2 实验参数设置

3．3．3 实验方法

3．4 数据分析

3．5 结果与讨论

3．5．1 固相谷氨酸钠颗粒对样本拉曼信号的影响

3．5．2 固相谷氨酸钠颗粒对样本拉曼光谱定量分析结果影响的消除

3．6 小结

第4章 表面增强拉曼光谱定量分析方法的初探

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器与试剂

4．2．2 参数设置

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 银纳米粒子的表征

4．3．2 金纳米粒子的表征

4．3．3 SERS基底物理性质及仪器光学参数变化对SERS光谱信号的影响

4．3．4 新型SERS光谱定量模型

4．4 小结

结论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文

致谢