研究生仪器分析实验.docx

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研究生仪器分析实验

实验6-1紫外可见分光光度法检测柔红霉素

一、实验目的

1、学习UV2550的操作。

2、了解紫外可见分光光度法测定药物的基本原理。

二、实验原理

紫外可见吸收光谱是分子价电子能级跃迁产生的，是有机化合物结构确定的辅助工具。

有机化合物的紫外可见吸收光谱，反映的是结构中生色团和助色团的特性，不完全反映整个分子特性。

三、仪器和试剂

1、一定浓度的柔红霉素溶液（由实验室配制）。

2、UV2550（岛津）紫外可见光谱仪。

四、实验步骤

1、开机

⑴打开计算机，打印机；

⑵打开主机开关，双击软件图标UVProbe，点击“连接”与仪器联机，仪器开始自检，通过后按“确定”。

2、液体样品测量

2.1光谱扫描

⑴选择“窗口”-“spectrum”，打开光谱模块；

⑵选择编辑-method，设定测定波长范围，扫描速度（高），采样间隔（1.0），扫描方式（自动/单个），测定方式（吸光度/透过率/反射率）；

⑶样品池和空白池均放上3.0ml缓冲液，点击光度计按键条中的“baseline”，启动基线校正操作，点击确定。

注：

在开始基线校正之前，确认样品或参比光束无任何障碍物，且样品室中没有样品。

（4）测量样品光谱

（a）样品池架中放入DNR溶液，点击仪器条中的“开始”，启动扫描；

（b）扫描完成后，在弹出的新数据集对话框中输入样品名，点击确定；

（c）保存数据：

选择文件>另存为，在对话框顶部的保存位置中选择适当的路径，输入文件名，保存类型中选择Spc，点击保存.

2.2光度测定

⑴选择“窗口”-“photometric”，打开光度模块；

⑵选择method，设定合适的wavelength，如350nm，点击next；将选定的wavelength选入，点击next，next，next，方法设定保存路径，保存。

⑶样品池和空白池均放上3.0ml缓冲液，点击光度计按键条中的“cellblank”，校正背景。

注：

在开始基线校正之前，确认样品或参比光束无任何障碍物，且样品室中没有样品。

（4）标准曲线法

（a）样品池架中放入某标准品溶液，在standardtable里输入sampleID，如01，sampleconcentration，即样品浓度，点击下面“readstandard”，此刻会在选择的波长”WL350”下出现吸光度值。

将一系列标准品依次测定。

（b）样品池中放入未知浓度的样品溶液，在sampletable里输入sampleID，点击下面“readsample”，此刻会在选择的波长”WL350”下出现吸光度值以及浓度栏出现样品浓度。

4、关机

先点击“断开”，然后再关仪器主机，最后关电脑。

五、数据处理

1、如何判断每个光谱图中各峰的归属？

2、如何从光谱的变化来判断发生相互作用？

实验6-2纳米TiO2粉末的固体紫外表征

一、实验目的

1、学习UV2550测量固体紫外的操作。

2、了解紫外可见分光光度法对固体粉末进行表征的基本原理。

二、实验原理

由于固体表面很粗糙，生产漫反射，所以用积分球收集反射光进行测量。

使用积分球，各个方向的反射光，经过多次反射，最后几乎都能进入检测器。

积分球可用来检测微弱透光或完全不透光的样品的光谱。

分析对象为：

具有平面的固体例如纸张、布、印刷品、陶瓷器以及玻璃等的色泽；粉末样品，例如化学药品、化妆品、粘土以及颜料等的色泽；柔软物质，例如奶油、果酱、化妆品以及染料等的色泽。

三、仪器和试剂

1、纳米TiO2粉末、稀土掺杂的纳米TiO2粉末（由化学系老师提供）；

2、UV2550紫外可见光谱仪（岛津），积分球附件。

四、实验步骤

1、开机

（1）拆下仪器中的溶液检测装置，装上积分球，并连接好电缆，样品侧和空白侧均放上BaSO4片；

（2）打开计算机，打印机，打开主机开关，双击软件图标UVProbe，点击“连接”与仪器联机，仪器开始自检，通过后按“确定”。

2、操作

⑴选择“窗口”-“光谱”，打开光谱模块；

⑵选择编辑-方法，设定测定波长范围，扫描速度（高），采样间隔（1.0），扫描方式（自动/单个），测定方式（吸光度/透过率/反射率）；

⑶点击光度计按键条中的“基线”，启动基线校正。

3、测量光谱

（1）将样品放入空盒中，并压紧成薄片；

（2）样品侧放入样品，点击仪器条中的“开始”，启动扫描；

（3）扫描完成后，在弹出的新数据集对话框中输入样品名，点击确定；

（4）保存数据：

选择文件>另存为，在对话框顶部的保存位置中选择适当的路径，输入文件名，保存类型中选择Spc，点击保存。

4、关机

先点击“断开”，关仪器主机，再关电脑，最后拆下积分球部件，换上溶液检测装置。

五、数据处理

（1）分析TiO2在什么波段有吸收，峰值在什么位置?

（2）分析稀土离子掺杂对TiO2峰的影响。

实验6-3荧光法测定柔红霉素

一、实验目的

1、学习RF5301荧光光度仪的操作方法；

2、了解激发光谱和发射光谱的扫描方法，以及如何确定最大发射波长和激发波长；

三、试剂与仪器

1、RF5301荧光光度仪（日本岛津）；

2、葛根素溶液由实验室配制。

四、操作步骤

1、开机：

打开计算机，打开仪器电源开关（拨向标“I”的方向），把Xe灯拨至ON位置，点亮氙灯，双击桌面上的RF-530XPC图标，仪器自检后，进入操作界面。

2、激发和发射光谱扫描

（1）点击Configure→Parameters，进入SpectrumParameters设置；

（2）发射光谱曲线扫描：

选择Emission，输入合适的参数后，点击OK，接着点击Start进行扫描，找到最大发射波长Emmax；

（3）激发光谱曲线扫描：

同样在SpectrumParameters设置界面上，选择Excitation，在EMWavelength处输入

（2）找到的Emmax，再输入合适的参数后，点击OK，接着点击Start进行扫描，找到最大激发波长Exmax；

（4）数据保存和转换，点击File→save，保存文件到适当位置，点File→DataTranslation→ASCⅢ进行数据格式转换。

3、葛根素的测定

（1）在比色皿中加入3mlPBS缓冲溶液，用微量注射器加入一定体积的葛根素溶液。

在室温下，将其置于RF-5301PC荧光分光光度计中，在最大激发波长下，激发和发射光谱狭缝宽度都为5.0nm，在290～500nm波长范围内对样品进行发射光谱扫描，记录荧光光谱；

（2）不断增加柔红霉素的体积，记录相应的荧光光谱。

4、关机

（1）点击File→Channel→EraseChannel退出通道

（2）关闭软件

（3）关闭Xe灯，冷却30min

（4）关闭主机电源

五、数据处理

实验6-4柔红霉素红外吸收光谱的测定

一、实验目的

1、熟悉固体样品压片技术。

2、掌握红外光谱测试方法与仪器使用规程。

3、练习红外光谱解析方法。

二、实验原理

物质分子中的各种不同基团，在有选择地吸收不同频率的红外辐射后，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。

据此可对物质进行定性、定量分析。

特别是对化合物结构的鉴定，应用更为广泛。

基团的振动频率和吸收强度与组成基团的原子质量、化学键类型及分子的几何构型等有关。

因此根据红外吸收光谱的峰位置、峰强度、峰形状和峰的数目，可以判断物质中可能存在的某些官能团，进而推断未知物的结构。

如果分子比较复杂，还需结合紫外光谱、核磁共振谱以及质谱等手段作综合判断。

最后可通过与未知样品相同测定条件下得到的标准样品的谱图或已发表的标准谱图（如Sadtler红外光谱图等）进行比较分析，做出进一步的证实。

三、仪器与试剂

1、AVATAR360FT-IR型红外光谱仪（美国Nicolet公司），压片机，玛瑙研钵；

2、光谱纯KBr，柔红霉素。

四、实验步骤

1、开机

⑴开启电脑，运行OMNIC操作软件。

检查电脑与主机的通讯。

⑵仪器稳定后，方可进行测量。

2、测量

⑴确认样品室无样品，选择合适的背景，按samplecollection，按提示以空气做背景进行背景扫描；

⑵准备样品（如用压片机或液体池等）取干燥样品1~2mg与200mg光谱纯KBr放入玛瑙研钵中，混匀研细，取适量放入压片模具中，将模具置于压片机中，20MPa压2min。

减压、退模。

即得一透明片子；

⑶将待测样品放在样品架上后放入样品室的光路中，再按提示，进行样品扫描；

⑷对图谱进行“Adsorb”变换后，再“AutoBaseline”进行基线校正，之后回到“Transmission”。

调用“Findpeak”进行自动找峰，或者进行手动找峰等处理。

⑸按print打印光谱图

五、数据处理

实验6-5气相色谱定性分析

一、实验目的

1、了解气相色谱仪的基本结构和工作原理。

2、学习和熟悉气相色谱仪的基本操作。

3、了解氢火焰离子化检测器和电子俘获检测器的原理和特点。

二、实验原理

各种物质在一定的色谱条件（固定相与操作条件等）下有各自确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。

对于简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为已知且它们的色谱峰均能分开，则可将各个色谱峰的保留值与各相应的标准试样在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质，这就是纯物质对照法定性的原理。

该法是气相色谱分析中最常用的一种定性方法。

以保留时间作为定性指标，虽然简便，但由于保留时间的测定受载气流速等色谱操作条件的影响较大，可靠性较差；若采用仅与柱温和固定相种类有关而不受其他操作条件影响的相对保留值ris作为指标，则更适合用于色谱定性分析。

相对保留值ris定义为：

式中

分别为死时间、被测组分 i及标准物质s的调整保留时间；

为被测组分i及标准物质s的保留时间。

氢火焰离子化检测器（FID）是典型的破坏性、质量型检测器，是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场的定向作用下，形成离子流，微弱的离子流（10-12～10-8A）经过高阻（106～1011Ω）放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。

本实验以丙酮作为标准物质，利用保留时间和相对保留值进行甲苯和乙酸乙酯的定性分析。

三、仪器与试剂

1、Agilent6890NGCsystem，FID检测器

2、氮气、氢气、空气

3、微量注射器：

1L和50L

4、试剂：

甲醇、甲苯、乙酸乙酯

5、配制混合试样在2只10mL的容量瓶内，按1：

1的比例分别配制甲苯：

丙酮、乙酸乙酯：

丙酮溶液，摇匀备用。

四、实验步骤

1、开机

（1）打开气源（按相应的检测器所需气体）；分析化学博客_]1a_[

W___U（}

（2）打开计算机；

（3）打开6890NGC电源开关；

（4）待仪器自检完毕，双击InstrumentOnline图标，化学工作站自动与6890N通讯，此时6890N显示屏上显示“Loading…”。

2、编辑方法

（1）从“View”菜单中选择“Methodandruncontrol”画面，单击“Showtoptoolbar”，“Showstatustoolbar”，“Instrumentdiagram”,“SamplingDiagram”，使其命令前有“√”标志，来调用所需的界面。

（2）设定参数

（a）流动相：

氮气，流量为1mLmin-1；

（b）柱温：

起始温度：

70C，升温速度5Cmin-1升至120C，保持1min；

（c）气化温度：

110C；

（d）检测器温度：

180C；

（e）进样量：

1.0L

（f）分流比：

100：

1

（g）H2流量40mLmin-1，空气流量400mLmin-1。

（3）单击“Method”菜单，选中“SaveMethodAs…”，输入方法名，单击OK。

（4）从“RunControl”菜单中选择“SampleInfo…”选项，输入操作者名称，在“Datafile”中选择“Manual”或“Prefix”。

（5）单击Ok，等仪器Ready，基线平稳。

3、色谱分析

（1）tr的测定待仪器稳定后，分别吸取上述各种混合溶液1.0L，依次进样，记录色谱数据。

（2）吸取1.0L已加入丙酮的未知试样（未知试样与丙酮按其它体积比配制）进样，记录色谱数据。

分析化学博客（@_q_~_x_L_Z:

E"T_H-L4、关机分析化学博客_d*W/DJ_g!

x

（1）实验结束后，调出一提前编好的关机方法,此方法内容包括同时关闭FID/NPD/FPD/ECD/μECD/TCD检测器，降温各热源（Oventemp，Inlettemp，Dettemp）,关闭FID/NPD/FPD气体（H2，Air）分析化学博客5zk$Q_p_g'w-H

（2）待各处温度降下来后（低于50℃），退出化学工作站，退出Windows所有的应用程序（3）关闭PC,关闭打印机电源

（4）关GC电源，最后关载气。

五、数据及处理

1、记录实验条件

2、记录各色谱图中各组分的保留时间

死时间tM，计算各组分的调整保留时间及相对保留时间（以丙酮作标准物质），并把数据列于下表中。

tM/min

丙酮：

甲苯

丙酮：

乙酸乙酯

（min）

（min）

（min）

（min）

ris

3、测量未知试样中各组分的tR ，并计算

和ris值，然后与上表数据进行对照比较，确定未知试样中的各个组分。

六、思考题

1、为什么可以利用色谱峰的保留值进行色谱定性分析？

2、在利用相对保留值进行色谱定性时，对实验条件是否可以不必严格控制，为什么？

实验6-6高效液相色谱法测定芹菜中芹菜素的含量

一、实验目的

1、学习高效液相色谱仪的操作。

2、了解高效液相色谱法测定芹菜素的基本原理。

3、掌握高效液相色谱法进行定性及定量分析的基本方法。

二、仪器和试剂

1、Agilent1100高效液相色谱仪。

2、色谱柱：

ZorbaxC18，5µm，250×4.6mm，20μL定样环。

3、流动相：

H2O和CH3OH

4、葛根素标准溶液：

精密称取芹菜素标准品2.5mg（购于江西本草天工科技有限公司），至25ml容量瓶中，加入甲醇约15ml，微热溶解，溶解后呈淡黄色，冷却至室温，加入5滴冰醋酸，加甲醇稀释至刻度，摇匀，获得浓度为100mg/L的对照品储备溶液，取对照品储备溶液用甲醇稀释，制成浓度（mg/L）分别为4、6、10、12、15mg/L的对照品溶液，放入冰箱备用。

5、平头微量注射器。

四、实验步骤

1、开机

（1）检查流动相、废液瓶和色谱柱；

（2） 打开打印机和计算机的电源；

（3） 自上而下打开个组件电源，BootpServer里显示有信号时（有六行字符）；

（4）打开工作站。

2、编辑方法

（1）选择“Method”菜单，然后“EDITMETHOD”依屏幕提示进入以下设定：

（a）泵对话框：

设定泵的流速：

1.0mL/min；H2O和CH3OH线性梯度洗脱：

H2O0min：

10%；1min：

20%；3min：

30%；4min：

30%；

     （b）检测器对话框：

设定波长337nm。

（2）单击“Method”菜单，选中“SaveMethodAs…”，输入方法名，单击OK。

（3）从“RunControl”菜单中选择“SampleInfo…”选项，输入操作者名称，在“Datafile”中选择“Manual”或“Prefix”。

（4）单击Ok，等仪器Ready，基线平稳。

3、进样

（1）用样品洗注射器；

（2）先进标准样品，绘制标准曲线；

     （3）再进葛根提取液，测定含量。

4、分析结束，打印结果报告。

5、关闭检测器。

6、如果使用缓冲溶液，则先用90%水清洗色谱系统30分钟以上，再用甲醇清洗30分钟以上。

7、退出工作站，关闭“CAGBootUpServer”。

8、依次关闭主机、稳压电源、计算机和打印机。

五、结果处理

1、确定未知样中芹菜素的出峰时间。

2、绘制标准曲线。

3、求样品中芹菜素的浓度。

六、思考题

1、用标准曲线法定量的优缺点是什么？

2、高效液相色谱柱一般可在室温进行分离，而气相色谱柱则必须恒温，为什么？

高效液相色谱柱有时也实行恒温，这又为什么？

实验6-7差热分析法测定草酸钙的差热谱图

一、目的要求

1、了解差热分析法的一般原理和差热分析仪的基本构造；

2、掌握差热仪的使用方法；

3、测定草酸钙的差热谱图，并根据所得到的差热谱图分析样品在加热过程中所发生的化学变化。

二、实验原理

　　许多物质在被加热或冷却的过程中，会发生物理或化学等的变化，如相变、脱水、分解或化合等过程。

与此同时，必然伴随有吸热或放热现象。

当我们把这种能够发生物理或化学变化并伴随有热效应的物质，与一个对热稳定的、在整个变温过程中无热效应产生的基准物（或叫参比物）在相同的条件下加热（或冷却）时，在样品和基准物之间就会产生温度差，通过测定这种温度差可了解物质变化规律，从而确定物质的一些重要物理化学性质，称为差热分析（DifferentialThermalAnalysis，DTA）。

差热分析是在程序控制温度下，试样物质S和参比物R的温度差与温度关系的一种技术。

本实验所测的草酸钙CaC2O4·H2O，在室温－1000C之间有四个失重平台。

三、实验仪器

1、仪器：

日本SHIMADZUDTG-60型差热-热重分析仪（TA-60工作站），镊子；铝钳锅；石英坩埚，研钵2个（φ60mm）

2、试剂：

参比物：

A.R.A1203，900C的高温灼烧过；被测样：

A.R.CaC2O4·H2O，研钵中碾成粉末（粒度为100-300目）。

四、实验步骤

1、熟悉差热仪和记录仪上各个旋钮的作用。

2、开启主机电源，整机预热30分钟。

3、取两个坩埚，用特制的小耳匙将其中一个装入A12O3，并小心准确地将装有参比物A1203的坩埚放在支架左边，另一空坩埚放右边支架，炉子降下，参比调零。

4、空坩埚装入CaC2O4·H2O，使装样后的质量十分接近A12O3参比，一般样品体积不超过坩埚体积的2/3。

装有CaC2O4·H2O的坩埚轻轻放在样品支架的右边，炉子降下。

5、调节测定参数。

加热速度调到10C/min，开启程序"START"。

6、待炉温下降到50C以下，升起炉子。

（注意手不要接触炉体，以免烫伤手）。

用小镊子取出样品放在规定处，关闭电脑，电控器的开关，再关闭总电源开关，还原、归位一切物品。

五、注意事项

1、被测样品应在实验前碾成粉末，一般粒度在100-300目。

装样时，应在实验台上轻轻敲几下，以保证样品之间有良好的接触。

2、设置好参数后，再启动程序。

3、放坩埚用镊子搁放（待测样，参比样），动作要轻巧、稳、准确，切勿将样品洒落到炉膛里面。

4、升起炉子时，手不要接触炉体，否则会遭烫伤。

六、结果处理

1、由差热曲线找出各峰的开始温度和峰温度。

2、由热重曲线找出各次失重率及起始失重温度。

3、分析热分解产物。

实验6-8循环伏安法电聚合制备普鲁士蓝修饰电极

一、目的要求

1、了解循环伏安法的基本原理；

2、了解电化学工作站、循环伏安法的基本操作；

3、了解扫描速度与峰电流的关系；

4、了解传感器的制作。

二、实验原理

化学修饰电极（chemicallymodifiedelectrode）是由导体或半导体制作的电极，在电极表面涂敷了单分子，多分子的，离子的或聚合物的化合物薄膜，改变了电极界面的性质，电极呈现的性质与电极材料本身任何表面上的性质不同，通过改变电极/电解液界面的微观结构而调制成某种特性。

三、仪器与试剂

1、CHI-660C电化学工作站，上海辰华仪器公司；

2、三电极体系：

工作电极为金电极（电极直径为0.2mm），参比电极为饱和Ag/AgCl电极,Pt丝为辅助电极；

3、0.1molL-1的H2SO4：

用1mL的移液管量取98%的浓H2SO4溶液0.53mL到100mL的容量瓶中，加去离子水定容至刻度线。

4、配制含有1.5mmolL-1K3Fe（CN）6、2mmolL-1FeCl3·6H2O和1mmolL-1HCl的0.1molL-1KCl溶液。

四、操作步骤

1、金电极预处理：

将金电极置于0.1molL-1的H2SO4溶液中，在0.05V/s的扫描速度、扫描电压0～1.5V、灵敏度1×10－7的条件下循环伏安法扫描电极10圈以除杂。

然后用大量的去离子水冲洗电极。

2、普鲁士蓝修饰电极的制备：

在含有1.5mmolL-1K3Fe（CN）6、2mmolL-1FeCl3·6H2O和1mmolL-1HCl的0.1molL-1KCl溶液中，从-0.1V到0.5V以50mV/s的扫描速度电沉积PB。

3、不同扫描速度的影响：

将制备后的PB修饰膜电极放入0.1molL-1KCl溶液中，改变扫描速度，记录相应的循环伏安图。

五、数据处理

1、描述PB沉积过程电流随时间变化的规律。

2、描述在循环伏安图中不同扫描速度对电流的影响。

实验6-9固体比表面和孔径分布的简要原理

1.背景

细小粉末中相当大比例的原子处于或靠近表面。

如果粉末的颗粒有裂缝、缝隙或在表面上有孔，则裸露原子的比例更高。

固体表面的分子与内部分子不同，存在剩余的表面自由力场。

同样的物质，粉末状与块状有着显著不同的性质。

与块状相比，细小粉末更具活性，显示出更好的溶解性，熔结温度更低，吸附性能更好，催化活性更高。

这种影响是如此显著，以至于在某些情况下，比表面积及孔结构与化学组成有着相当的重要性。

2.孔的定义及分类

固体表面由于多种原因总是凹凸不平的，凹坑深度大于凹坑直径就成为孔。

孔的吸附行为因孔直径而异。

IUPAC定义的孔大小（孔宽）分为：

微孔（micropore）<2nm中孔（mesopore）2～50nm大孔（macropore）50～7500nm巨孔（megapore）>7500nm（大气压下水银可进入）此外，把微粉末填充到孔里面，粒子（粉末）间的空隙也构成孔。

虽然在粒径小、填充密度大时形成小孔，但一般都是形成大孔。

3.等温吸附平衡——吸附等温线

在恒定温度下，对应一定的吸附质压力，固体表面上只能存在一定量的气体吸附。

通过测定一系列相对压力下相应的吸附量，可得到吸附等温线。

吸附等温线是对吸附现象以及固体的表面与孔进行研究的基本数据，可从中研究表面与孔的性质，计算比表面积与孔径分布。

吸附等温线有以下六种（图1）。

吸附等温线的形状直接与孔的大小、多少有关。

图1吸附等温线的基本类型

4.各类孔径相应的测试方法

微孔：

低温静态容量法测定。

液氮温度下，用氪气作为吸附气体。

（在液氮温度下，氪气的饱和蒸气压为3—5mmHg，P/P0的P就可以很小）。

中孔：

低温静态容量法测定。

液氮温度下，以氮气作为吸附气体。

5.比表面的测