由公式( 6)分析知, 傳統(tǒng)的2n 階導數光譜向右平移n????, 該結果表示傳統(tǒng)的2n階導數光譜存在著n???? cm 的波長位置偏移。相反, n 次雙向導數光譜包含了傳統(tǒng)的2n 階導數光譜的幅值信息, 而且能消除傳統(tǒng)導數光譜的位置偏移。由此可得, 雙向導數光譜包括了傳統(tǒng)的偶數階導數光譜的幅值信息,最重要的是消除了相移的影響。在相移的影響下, 傳統(tǒng)的導數光譜可能發(fā)生群時延, 導致導數光譜波形畸變和波長位置的偏移。傳統(tǒng)的2n階導數光譜向右平移且平移量為n????, 則可假設ai 為波長點??i的2n 階導數值?？紤]相移的影響, ai 應該為波長點??i - n????的導數值, 相移使得吸收光譜的導數值不精確。雙向導數光譜法無相移, 能消除導數值與真實波長點的位置誤差, 得到的物質吸收光譜具有更精確地吸收細節(jié)。因此, 雙向導數光譜法更加有利于紫外可見分光光度計的定性和定量分析。

2?? 實驗驗證

2??1?? 實驗設備及操作

UV??2100PC 型分光光度計(上海尤尼柯公司) , 波長掃描范圍200~ 1 000 nm, 光譜帶寬為5 nm,波長精確度為?? 2??0 nm且波長的重復性為1??0 nm。電子天平ScoutTM SL(奧豪斯國際貿易(上海)有限公司)。水楊酸和磷酸三鈉(國藥集團化學試劑有限公司)。實驗用水為二次蒸餾水。

水楊酸溶液: 稱取0??1 g的水楊酸, 溶于200 mL磷酸鹽緩沖液中, 配成0??5 g /L的儲備液。再配制40mg /L的水楊酸溶液。用紫外可見分光光度計掃描上述溶液,取磷酸鹽緩沖液為參比, 可得232~ 328 nm 的吸收光譜。

2??2?? 結果分析

水楊酸溶液的紫外可見吸收光譜相對簡單(圖2 ),表明水楊酸在波長260~ 320 nm 之間的最大吸收峰在299 nm。原始的掃描譜缺少吸收細節(jié), 而導數光譜則能提供更多的吸收信息。因此, 用傳統(tǒng)的導數光譜法和雙向導數光譜法同時對原始吸收數據進行處理。設定波長差????為1 nm, 可以處理得到傳統(tǒng)的一、二、四、六階導數光譜和一、二、三次雙向導數光譜。圖3比較了傳統(tǒng)的一階導數光譜和一次雙向導數光譜。由圖可得, 傳統(tǒng)的一階導數光譜信號重疊和低頻成分的信號多, 圖形相對簡單, 分辨率較低, 缺少吸收細節(jié)。相反, 一次雙向導數光譜在該波長范圍內有更多的圖3?? 傳統(tǒng)的一階導數光譜( A) 與一次雙向導數光譜( B)吸收細節(jié), 且消除了低頻成分的影響。雙向導數由兩個一階導數系統(tǒng)串聯而成, 實際上是一個二階系統(tǒng), 因此, 雙向導數光譜應與傳統(tǒng)的偶數階導數光譜相比較。

雙向導數光譜具有零相移, 因此得到的吸收細節(jié)相對原始吸收光譜沒有偏移。圖4~ 6分別為傳統(tǒng)二、四、六階導數光譜和一、二、三次雙向導數光譜。圖中標記的是水楊酸最大吸收峰299 nm 處的導數值。圖4 中,原始吸收光譜中299 nm 處的最大吸收峰在一次雙向導數光譜中得到了保留。由圖分析可得, 一次雙向導數光譜與傳統(tǒng)的二階導數光譜具有相同的幅值, 但傳統(tǒng)的二階導數在相移的影響下振幅值正負反向, 且光譜向右平

移了1 nm, 使得該吸收峰對應的波長點變?yōu)?00 nm。圖4?? 傳統(tǒng)的二階導數光譜和一次雙向導數光譜

二次雙向導數光譜與傳統(tǒng)的四階導數光譜具有相同的幅值, 而后者向右平移了2 nm。三次雙向導數光譜與傳統(tǒng)的六階導數光譜也具有相同的幅值, 但傳統(tǒng)的六階導數光譜向右平移了3 nm。此外, 三次雙向導數光譜同樣消除了傳統(tǒng)導數光譜振幅值的正負反向。由此可得, 每個波長點的傳統(tǒng)2n 階導數均會右移n???? nm。而n 次雙向導數光譜的相移為零; 與傳統(tǒng)的2n 階導數具有相同的導數值, 同時也能避免振幅值的正負反向。利用圖4中傳統(tǒng)的二階導數光譜和一次雙向導數光譜分析水楊酸的濃度。傳統(tǒng)的二階導數光譜在300 nm有1個吸收峰, 而一次雙向導數光譜的吸收峰在299

nm。運用以上兩種方法均可計算待測物水楊酸溶液的質量濃度為40??816mg /L, 相對誤差為2??04% , 但是選擇的波長點不同。傳統(tǒng)的導數光譜法存在相移, 使得導數光譜中導數值對應的波長位置與其真實的波長位置存在偏差, 且偏差會隨著導數階數的增加而成n????倍右移。雙向導數光譜法能有效地消除相移, 很大程度上提高了紫外可見分光光度計定性分析的精確度。當使用兩種方法分別處理吸收光譜數據時, 掃描范圍兩端的波長點會隨著階數的增加而逐漸丟失。因此在設定掃描范圍時, 應適當擴大波長掃描范圍。圖4~ 6充分說明了傳統(tǒng)的導數光譜具有相移, 相移值隨著階數的增高而增大。傳統(tǒng)導數光譜的相移與波長差????成比例關系。相反, 雙向導數光譜的相移為零, 包含了更精確的吸收細節(jié)。此外, 雙向導數光譜法無光譜畸變和波長位置偏移。

3?? 結?? 論

本文提出了紫外可見分光光度計的雙向導數光譜法。通過對水楊酸溶液的紫外可見分光光度計吸收光譜的分析, 認為雙向導數光譜法能有效消除傳統(tǒng)導數光譜法中的相移, 避免了振幅值正負反向以及群時延效應帶來的波形畸變和波長位置偏移。因此, 雙向導數光譜法能夠提供更準確的波長吸收細節(jié), 更好地解決紫外可見分光光度計復雜組分定性、定量分析結果不理想的難題。