[发明专利]一种基于整体材料富集的微量近红外光谱分析方法

说明书

【技术领域】

本发明主要涉及分析化学的样品预处理领域，具体地说，是一种基于整体材料富集的微量近红外光谱分析方法。

【背景技术】

近红外光谱分析技术是近年来发展速度最快的光谱分析技术，其突出优点是无需制样、操作简便、无损分析、不消耗试剂等，这些使该技术在越来越多的领域得到了广泛应用，且具有良好的应用前景。不过，近红外光谱技术的分析灵敏度不高，不适合于低含量组分的检测，因此被认为是常量分析技术。另外，由于无机元素对近红外光谱没有明显的吸收，所以无法使用近红外光谱直接测定金属元素，虽然有用近红外光谱测定烟草、草料、饲料、谷物等农业产品中无机金属元素的报道，但是这些方法所测样品的金属元素均已经在作物较长时间的生长过程中，与样品基体以络合、螯合等复杂的衍生形式结合在一起，金属元素的测定实际上是通过测量与金属结合在一起的有机基体达到的。

在分析化学中，提高分析方法灵敏度的常用方法是富集。富集就是采用特定的富集材料将待测组分吸附在材料上，达到分离和富集的目的。常用的富集材料包括氧化铝、硅胶、离子交换树脂、键合固定相等。这些常用富集材料一般都是颗粒型，能够提供较高的分离和富集效果，样品通透量和分离效率也较好。20世纪80年代末，Hjerten及其同事发展了一种新型分离材料合成技术，在反应器中加入单体、引发剂和制孔剂，在无搅拌情况下合成制备了聚丙烯酰胺凝胶，将其注入色谱柱中制得一种新型色谱柱，并成功用于蛋白质和多肽的分离。随后，Frechet等进一步发展了该技术，在空柱中原位聚合制备一体的色谱柱，叫做整体柱。20世纪90年代Nakani shi等率先采用溶胶-凝胶技术合成了硅胶整体柱，并用于液相色谱分离分析。此后，整体色谱柱在液相色谱领域得到广泛应用。整体材料具有双孔分布的特殊结构，这决定了其卓越的吸附性能。除了在分离和吸附富集方面的优良性能以外，与普通吸附材料不同，整体材料不是颗粒型的，而是具有一定强度的整体，这对于某些分离和富集操作具有特殊意义。

本发明采用整体材料作为富集材料，在特殊设计的富集器件上富集溶液中的微量组分，然后用近红外光谱仪器直接在富集材料表面测量富集浓缩后的被测组分，达到提高分析灵敏度的目的，为近红外光谱分析开辟了一条新途径。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于整体材料富集的微量近红外光谱分析方法，近红外光谱分析微量被测组分的困难之处主要体现在微量组分的近红外信号低，以及大量溶剂的严重干扰；本发明采用整体材料作为富集材料，溶液中的微量组分在材料上进行富集，一方面浓缩了被测组分，另一方面也去除了绝大多数的溶剂，使溶剂的干扰大大降低，分析灵敏度大幅度提高；该发明使得用于常量分析的近红外光谱技术可以用于微量组分的分析检测；在特定的磨具中制备出具有一定孔径分布的棒状整体材料，并根据需要对材料进行接枝改性，使得其对被测物质具有高的富集效率；将制备好的整体材料切成合适的形状，固定于内径合适的柱状富集器件中；特殊设计的富集器件中整体材料固定在一端，富集时从另一端施加真空，使溶液从器件的外面流过材料(参见附图1)进入富集器件内部，然后排出；经此操作后，被测组分在整体富集材料表面的浓度最大，在该表面用漫反射模式测量近红外光谱，保证了测量灵敏度最大。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于整体材料富集的微量近红外光谱分析方法，其具体步骤为：

(1)富集用整体材料在富集器件中原位聚合，或者在固定的模具中制备；

其中：在模具中制备整体材料，模具为内径3mm～50mm的玻璃管、金属管或塑料管，长度10mm～1000mm；模具的内径与富集器件的内径一致或稍大，以保证能顺利固定在富集器件内部；

所述的整体材料包括无机整体材料、有机整体材料以及无机有机杂化整体材料，如：硅胶基质整体材料；聚丙烯酸酯整体材料等；整体材料内部的孔径范围在10nm～1mm，孔径有不同的分布是指大孔和小孔两个分布，可以交叉，也可以不交叉；

(2)根据需要对材料进行改性，合成的整体材料应该对被测物质具有高的富集效率，不发生化学反应，容易用溶剂洗脱去除；

(3)原位聚合材料的厚度为5mm～10mm；对于在模具中预先合成的材料，根据需要将整体材料切成厚度为5mm～10mm的圆片，圆片的外径应与富集器件内径相吻合，在保证足够强度和不影响近红外光谱检测的条件下，厚度越小越好；