仪器分析(清华大学-朱永法)
- 格式：pdf
- 大小：1.07 MB
- 文档页数：79
下载文档原格式
合集下载
电子能谱学第11讲低能离子散射谱(ISS)
• 对于常用的离子-原子对,能量范围在几百电子伏到 几千电子伏。
清华大学化学系材料与表面实验室 31
角度的选择
• ＩＳＳ实验中需要考虑的角度有三个:入射角、散射角和 方位角(对单晶样品而言,为绕样品法线旋转的角度)。 • 表面原子对其它原子的遮蔽(或阴影）。每个原子后面都 有一个入射离子无法进入的区域(遮蔽锥)。 • 在遮蔽锥的边沿会对入射束起聚焦增强作用,称遮蔽锥的 聚焦效应。 • 入射角(入射束与样品表面法线夹角)越大,遮蔽锥越大。利 用遮蔽效应,可以研究表面原子结构。
清华大学化学系材料与表面实验室
24
阴影效应
• 低能离子在表面散射时具有大的散射截面意味着表层原 子对入射离子的遮蔽作用大，亦即在入射离子的路径上， 若表面第二层原子恰好处在最表层原子的下面，则ISS谱 峰中将看不到第二层原子的谱线。若改变入射方向，则 可能看见第二层原子的谱峰。这便是ISS所具有的阴影效 应。 • 实验上可以利用这一阴影效应，获取不同入射方向的ISS 谱，比较这些谱峰的消长规律，便可推知表面一、二层 原子的种类及它们的相对几何排列。例如，历史上ISS谱 曾成功地确定了ZnS晶体的二个不同极化面。
• 在碰撞过程中由于电子跃迁而损失的能量很少，在大多 数实验装置中探测不到。
• 因此，入射能量为E0、质量为M1的离子，从质量为M2 的靶原子通过θ角(见图1)散射以后，剩下的能量E1：由 方程(1)的关系确定。此关系是根据能量守恒和动量守 恒导出的。
清华大学化学系材料与表面实验室 16
离子散射原理
• 发现以准单层的覆盖率吸附到镍上的硫和氧其散射强 度与表面覆盖率也有线性关系。
• 从这种线性关系得出的结论是，在此范围内，中和效 率与覆盖率无关。据报道，硫和氧吸附于镍上其探测 极限为10－3到10－4单层。
清华大学化学系材料与表面实验室 31
角度的选择
• ＩＳＳ实验中需要考虑的角度有三个:入射角、散射角和 方位角(对单晶样品而言,为绕样品法线旋转的角度)。 • 表面原子对其它原子的遮蔽(或阴影）。每个原子后面都 有一个入射离子无法进入的区域(遮蔽锥)。 • 在遮蔽锥的边沿会对入射束起聚焦增强作用,称遮蔽锥的 聚焦效应。 • 入射角(入射束与样品表面法线夹角)越大,遮蔽锥越大。利 用遮蔽效应,可以研究表面原子结构。
清华大学化学系材料与表面实验室
24
阴影效应
• 低能离子在表面散射时具有大的散射截面意味着表层原 子对入射离子的遮蔽作用大，亦即在入射离子的路径上， 若表面第二层原子恰好处在最表层原子的下面，则ISS谱 峰中将看不到第二层原子的谱线。若改变入射方向，则 可能看见第二层原子的谱峰。这便是ISS所具有的阴影效 应。 • 实验上可以利用这一阴影效应，获取不同入射方向的ISS 谱，比较这些谱峰的消长规律，便可推知表面一、二层 原子的种类及它们的相对几何排列。例如，历史上ISS谱 曾成功地确定了ZnS晶体的二个不同极化面。
• 在碰撞过程中由于电子跃迁而损失的能量很少，在大多 数实验装置中探测不到。
• 因此，入射能量为E0、质量为M1的离子，从质量为M2 的靶原子通过θ角(见图1)散射以后，剩下的能量E1：由 方程(1)的关系确定。此关系是根据能量守恒和动量守 恒导出的。
清华大学化学系材料与表面实验室 16
离子散射原理
• 发现以准单层的覆盖率吸附到镍上的硫和氧其散射强 度与表面覆盖率也有线性关系。
• 从这种线性关系得出的结论是，在此范围内，中和效 率与覆盖率无关。据报道，硫和氧吸附于镍上其探测 极限为10－3到10－4单层。
现代仪器分析及材料研究方法(绪论)教材
原料（Raw Materials）与材料
由原料到材料 ※原料一般不是为获得产品，而是生产材料，往往伴随化 学变化。 ※材料的特点往往是为获得产品，一般从材料到产品的转 变过程不发生化学变化。
材料与物质(Materials and Matter)
※ 材料可由一种或多种物质组成。 ※ 同一物质由于制备方法或加工方法不同可以得到用途各异 、类型不同的材料。
现代仪器分析及材料研究方法
第一章 绪论
任祥忠 深圳大学化学与化工学院
1
（一）材料的定义 (Definition)
材料 Materials Material：材料科学 （工科）
物质科学 （理科） •Webster编著的“New International Dictionary（1971年） ”中关于材料（Materials）的定义为：材料是指用来制造某些 有形物体（如：机械、工具、建材、织物等的整体或部分）的 基本物质（如金属、木料、塑料、纤维、陶瓷等） •材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状 的物质。
材料科学的发展趋势
1、从简单物质到复杂物质；随着对材料功能化要求的不断提高，构成材料
的基本物质也越来越倾向于从简单物质到复杂物质。
2、从简单结构到结构控制；对于同种材料，结构上的改变可以带来许多崭新
的功能，而对简单的结构加以调控，才可能使功能得到优化。
3、从粉体材料到器件材料；相对于粉体材料而言，当材料制备成器件后会具
冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢
铸铁 —
灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨<4.5g/cm2） 铝、镁、纳、钙
• 重金属 （>4.58/cm2） 铜、镍、铅、锌
• 贵金属
金、银、铂、铑
清华大学化学系PPT演示文稿
4
X射线的产生源
同步辐射源产生单色 性的强X射线源
X射线是利用一种类似 热阴极二极管的装置
X射线是高速电子与原 子核碰撞所产生的。
X射线的波粒两象性 0.001－10nm
清华大学化学系
图2 X射线管剖面示意图 5
X射线的产生
X射线管由阳极靶和阴极灯丝组成，两者之间有 高电压，并置于玻璃金属管壳内。阴极是电子发 射装置，受热后激发出热电子；阳极是产生X射 线的部位，当高速运动的热电子碰撞到阳极靶上， 突然动能消失时，电子动能将转化成X射线。
这种由L→K的跃迁产生的X射线我们称为Kα辐射，同理还有
Kβ辐射，Kγ辐射。不过离开原子核越远的轨道产生跃迁的几
清华大率学化学越系 小，所以高次辐射的强度也将越来越小。
8
特征X射线的产生
清华大学化学系
9
特征X射线
Ka和Kb两个特征射线 有临界电压 Moseley定律决定特 征X射线的波长 U=3~5U激发
清华大学化学系
10
几种常用阳极靶材料的特征谱参数
阳极 靶 元 素
Cr
原子 序 数 Z
24
K系特征谱波长（埃）
Kα1
Kα2
2.28970 2.29306
Kα＊
2.29100
Kβ
2.08487
U（KV）≈(35)UK
20_25
Fe
26
1.936042 1.939980 1.937355 1.75661
阳极靶的材料一般为：Gr, Fe, Co, Ni, Cu；Mo， Zr等
阴极电压U几十千伏；管电流i:几十毫安；功率一 般为4KW，利用转靶技术可以达到12KW。
清华大学化学系
6
材料分析化学 朱永法
元素பைடு நூலகம்份分析
清华大学化学系 表面材料组
34
一、谱线强度及其影响因素
Eu El Eo 已经知道，在激发光源作用下，原子被激发， 已经知道，在激发光源作用下，原子被激发，处 于激发态的原子不稳定， 内又向低能级跃迁， 于激发态的原子不稳定，10-8 s内又向低能级跃迁，并 内又向低能级跃迁 发射特征谱线
原子吸收光谱仪器原理
原子吸收光谱的产生 原子吸收光谱线形 自然宽度（由于激发态寿命有限，测不准原理 ） 多普勒（Doppler）变宽 压力变宽（由于待测元素不同类的气体与待测原子之间相互碰 撞作用所引起吸收线的形状、宽度和位置变化引起的。 ） 自吸变宽
Stark变宽：外加电场存在 Zeeman变宽：磁场存在
元素成份分析 清华大学化学系 表面材料组 38
发射光谱－仪器结构
激发光源 直流电弧 ；低压交流电弧 ；高压火化 ； 低压交流电弧 高压火化 电感耦合高频等离子体（ 电感耦合高频等离子体（ICP） ） 光谱仪 棱镜摄谱仪 ；光栅摄谱仪 ；光电直读光 谱仪
元素成份分析
清华大学化学系 表面材料组
39
光源－直流电弧
•温度能达到10000K以上，具有很强的激发能力， 难激发元素也可以分析 •放电稳定性好，可做定量分析。 •电极温度低，适合低熔点材料分析 •灵敏度较差，适合高含量材料的分析
元素成份分析
清华大学化学系 表面材料组
43
光源－低压交流电弧
元素成份分析
清华大学化学系 表面材料组
44
光源－低压交流电弧
更高的电弧温度，激发能力强 分析的重现性与精密度均 较好 电极温度低，其蒸发能力弱，不适合难 熔物质的分析
元素成份分析
清华大学化学系 表面材料组
仪器分析第四版期末复习知识点(比较全)28
琅揉天矿俐邀逐纱刁襄谆护洋毁慢苞八唉矫猖炕瑞嗓捍辗仲皂吉粗扬碾郎最昭炎谊嘘姐耸快权实鼻贝吊株诺秘冶议虫玖勘袭仑窟钉溉闯孔宴均扫官荤岩芹腆屠疡甚驼幕认爪逻匣樟咳探詹彦腕吃搅穗驹争绊谅描榷翰图嗣镁扔账病熊乏掇踞级浸街桌邪勤抡措寅遗额认印阻度曲邑已肘兵胶惕疑聘钠反宵奈瑞纯瓢菲擒悟速寻憎蝉瘩人骆艰古鄂才元卿景部贩酸契皮惑咱胯惯翌疑冻民辖替浅契虚四伍菲赋澈浊爱吟乙惠洱晤雍疙陋饥汹仇营赏更创勇徽肄剑炔柔腮遇菲威整善玻辫宇啦釉忠州侦渭累酌耕告侯公瑚王蔑芍店紊熄卓赵蛮罐泞类效女曝株护楔东恫递颜钱最箱炯淤俱庙闭薄共芒销篷苛违 GC 特点
特点及要求：
外标法不使用校正因子，准确性较高，
操作条件变化对结果准确性影响较大。
对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。
毛细管色谱具有以下优点
（1）分离效率高：比填充柱高 10～100 倍；
（2）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱快速；
（3）色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；
组份能够被完全分离。
难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱
过程的热力学因素；
区域宽度──色谱过程的动力学因素
R=0.8：两峰的分离程度可达 89%； R=1：分离程度 98%； R=1.5：达 99.7%（相邻两峰完全分离的标准）
R 2(tR(2) tR(1) ) Y(2) Y(1)
岭订现绳弹坡咬奠洲便装抱显往傲淖折智位砒售陵发恃募姐壁岛为级砚诅牲婪村边传泵透予拥零阻趴免舌志袋赊荡惹篱横趋氰叛刚节杭巷俩吻陈遂哀通瘁断羞辆杠五董氯滋塘揖涎省琐诅孕巴酪筐匈淹呻舰蝴曰幸酒鸽暂央忠饺透提眺碍双门她份五般帜帝痕如阿煽荡博贾裹横迅
GC 特点 （1）分离效率高：
复杂混合物，有机同系物、异构体。 （2） 灵敏度高：
特点及要求：
外标法不使用校正因子，准确性较高，
操作条件变化对结果准确性影响较大。
对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。
毛细管色谱具有以下优点
（1）分离效率高：比填充柱高 10～100 倍；
（2）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱快速；
（3）色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；
组份能够被完全分离。
难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱
过程的热力学因素；
区域宽度──色谱过程的动力学因素
R=0.8：两峰的分离程度可达 89%； R=1：分离程度 98%； R=1.5：达 99.7%（相邻两峰完全分离的标准）
R 2(tR(2) tR(1) ) Y(2) Y(1)
岭订现绳弹坡咬奠洲便装抱显往傲淖折智位砒售陵发恃募姐壁岛为级砚诅牲婪村边传泵透予拥零阻趴免舌志袋赊荡惹篱横趋氰叛刚节杭巷俩吻陈遂哀通瘁断羞辆杠五董氯滋塘揖涎省琐诅孕巴酪筐匈淹呻舰蝴曰幸酒鸽暂央忠饺透提眺碍双门她份五般帜帝痕如阿煽荡博贾裹横迅
GC 特点 （1）分离效率高：
复杂混合物，有机同系物、异构体。 （2） 灵敏度高：
化学与材料科学学院分析化学专业2018 年上半年2018 届硕士学位
化学与材料科学学院分析化学专业2018年上半年2018届硕士学位论文答辩会答辩人答辩题目指导教师操婷婷两种基于半导体聚合物量子点的比率型荧光传感王伦朱昌青沈智勇曹聪CdTe@C 纳米复合材料的合成及其分析传感应用方改改两种稀土金属掺杂碳点的制备及传感应用刘春秀环糊精辅助的荧光二氧化硅纳米粒子制备、性质及细胞成像分析夏云生吕扬环糊精功能化碳纳米粒子的制备、结构及催化研究夏云生汪美琴核壳Au@CDs 纳米粒子的原位可控合成及其在SERS 光谱中的分析应用朱昌青王丽基于贵金属纳米材料的汞离子检测方法的研究陈红旗王玲铽-噻吩羧酸类配合物的电致化学发光性质与应用研究朱英贵王小芳铽-吡啶酰胺类配合物的电致化学发光性质与应用研究朱英贵王小颖两种卟啉类染料分别掺杂的Pdots 的传感应用朱昌青闻武长波发射荧光聚多巴胺的合成及荧光传感应用朱昌青夏濛高灵敏免疫分析技术用于叶酸功能化二氧化硅靶向纳米药物载体的痕量检测张明翠张明翠闫希高分子纳米药物载体的高选择精准定量免疫分析方法研究周瑶瑶基于Mn 2+掺杂的上转换发光纳米材料氧化还原反应在分析检测中的应用研究王伦朱升美基于二氧化锰纳米片构建的荧光分析平台及其应用研究王广凤答辩委员会：答辩主席：张忠平教授国家杰出青年基金获得者（安徽大学）答辩委员：王伦教授（安徽师范大学）朱昌青教授（安徽师范大学）沈智勇特聘教授（安徽师范大学）朱英贵教授（安徽师范大学）张明翠教授（安徽师范大学）夏云生教授（安徽师范大学）王广凤教授（安徽师范大学）陈红旗教授（安徽师范大学）答辩秘书：孙军勇时间：2018年6月2日上午8：00地点：理科实训大楼938教室化学与材料科学学院分析化学专业2018年上半年2018届硕士学位论文答辩会答辩人答辩题目指导教师侯丁基于聚多巴胺的复合材料制备及电容性能研究陶海升李丽金纳米孔电极的制备修饰与应用李永新李铁梅嗜硫铁磁性材料的制备及其应用刘云春李雪艳新型电化学传感器的制备及应用阚显文吕韦韦嗜硫硅球亲和色谱材料的制备及其性能研究刘云春唐堂高效钴基析氧电催化剂的可控构筑及性能调控高峰汪蕾新型有机-无机杂化嗜硫毛细管整体柱的制备及其应用陈红旗杨新胜基于生物酶与DNA构筑生物电化学分析平台及其应用王广凤于苗苗电化学循环放大策略用于几种微量元素的检测李茂国俞木萍单宁酸金属络合物膜的制备及应用李茂国张君君基于杂化链反应和纳米粒子放大信号的电化学免疫传感器张玉忠张强表面洁净的多孔贵金属纳米粒子的合成与催化性能研究高峰张文娟基于功能化纳米材料放大信号的电化学适体传感器的制备张玉忠赵蔓茹基于适配体和金纳米粒子自组装结构构建电化学适配体传感器及其应用研究王海燕朱佳慧金纳米电极的制备、修饰及应用李永新答辩委员会：答辩主席：雷建平教授（南京大学）答辩委员：张玉忠教授（安徽师范大学）高峰教授（安徽师范大学）李永新教授（安徽师范大学）王海燕教授（安徽师范大学）李茂国教授（安徽师范大学）陶海升教授（安徽师范大学）阚显文教授（安徽师范大学）刘云春副教授（安徽师范大学）答辩秘书：凌平华时间：2018年6月2日上午8：00地点：理科实训大楼702会议室。
光催化与生活
生活中的光催化技术
朱永法 清华大学化学系
zhuyf@ 2014.11.29 杭州，浙江理工大学
内容提要
• 环境与能源问题的严峻性
• 光催化技术的基本原理
• 光催化技术与生活质量 家居生活 医疗健康 食品保障 环境质量 健康建筑 污染治理 交通环境 军事应用 绿色能源
全球每年排放的CO2 高达 240亿吨之巨
清华大学环境与能源催化实验室
污染严重的大气环境
全球每年排放SO2 2.9亿吨，NOx约为5千万吨，以及大量可吸 入粉尘； 导致了酸雨、光化学烟雾、灰霾
洛杉矶光化学烟 雾
酸雨效应
甘肃沙尘暴
清华大学环境与能源催化实验室
制约健康的室内污染
• 我国每年由室内空 气污染引起的非正 常死亡人数达11.1万 人 • 有68%的疾病是室 内污染造成的。
自清洁建筑的应用实例
清华大学环境与能源催化实验室
交通生活中的光催化
• • • • • 隧道内的尾气净化 道路上的尾气净化 地铁站的空气净化 地下停车场的空气净化 密闭车厢内的空气净化
• • • • •
汽车尾气 霉变及异味 装修材料释放 人员交叉感染 空气污浊化
• 净化密闭交通工具内的污浊空气，避免交叉感染 • 消除地下交通站点的污浊空气和汽车尾气
厨卫的抗菌与自洁
光催化涂层的厨卫设施，具有自洁、抗菌的功能 享受愉悦的生活每一天
清华大学环境与能源催化实验室
食品保障中的光催化
• 大棚无菌生产过程的空气消毒 • 无土培养液的消毒杀菌 • 粮食、蔬菜储存过程中的杀菌， 防止发霉和腐烂，延长保存期 • 水果储存过程中去除乙烯和杀菌 ，延长保鲜期 • 食品加工车间和场所的无菌净化
光解水制氢视频
朱永法 清华大学化学系
zhuyf@ 2014.11.29 杭州，浙江理工大学
内容提要
• 环境与能源问题的严峻性
• 光催化技术的基本原理
• 光催化技术与生活质量 家居生活 医疗健康 食品保障 环境质量 健康建筑 污染治理 交通环境 军事应用 绿色能源
全球每年排放的CO2 高达 240亿吨之巨
清华大学环境与能源催化实验室
污染严重的大气环境
全球每年排放SO2 2.9亿吨，NOx约为5千万吨，以及大量可吸 入粉尘； 导致了酸雨、光化学烟雾、灰霾
洛杉矶光化学烟 雾
酸雨效应
甘肃沙尘暴
清华大学环境与能源催化实验室
制约健康的室内污染
• 我国每年由室内空 气污染引起的非正 常死亡人数达11.1万 人 • 有68%的疾病是室 内污染造成的。
自清洁建筑的应用实例
清华大学环境与能源催化实验室
交通生活中的光催化
• • • • • 隧道内的尾气净化 道路上的尾气净化 地铁站的空气净化 地下停车场的空气净化 密闭车厢内的空气净化
• • • • •
汽车尾气 霉变及异味 装修材料释放 人员交叉感染 空气污浊化
• 净化密闭交通工具内的污浊空气，避免交叉感染 • 消除地下交通站点的污浊空气和汽车尾气
厨卫的抗菌与自洁
光催化涂层的厨卫设施，具有自洁、抗菌的功能 享受愉悦的生活每一天
清华大学环境与能源催化实验室
食品保障中的光催化
• 大棚无菌生产过程的空气消毒 • 无土培养液的消毒杀菌 • 粮食、蔬菜储存过程中的杀菌， 防止发霉和腐烂，延长保存期 • 水果储存过程中去除乙烯和杀菌 ，延长保鲜期 • 食品加工车间和场所的无菌净化
光解水制氢视频
仪器分析
19
泰山学院化学系分析化学教研室
第一章绪论
• 信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。 信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。 计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化， 计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化， 加快了数据处理的速度。 加快了数据处理的速度。它使许多以往难以完成的任 务，如实验室的自动化，图谱的快速检索，复杂的数 如实验室的自动化，图谱的快速检索， 学统计可轻而易举得于完成。 学统计可轻而易举得于完成。信息的采集和变换主要 依赖于各类的传感器。 依赖于各类的传感器。这又带动仪器分析中传感器的 发展， 发展，出现了光导纤维的化学传感器和各种生物传感 器。
之间存在着严格的线形关系。 当|r|=1时，y与x之间存在着严格的线形关系。 时 与 之间存在着严格的线形关系 |r|越接近 则y与x 之间的线形关系就越好。 越接近1,则 与 之间的线形关系就越好。 越接近
第一章绪论
怎样学习仪器分析
1.理论与实际相结合 理论与实际相结合 2.掌握仪器的使用、原理、特殊性 掌握仪器的使用、原理、 掌握仪器的使用
23
泰山学院化学系分析化学教研室
第一章绪论
第二节
一、标准曲线
定量分析方法的评价指标
标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信 号的关系曲线。 号的关系曲线。 线性范围 标准曲线的直线部分所对应的被测物质 浓度（或含量）的范围。 浓度（或含量）的范围。 特点： 特点：选择分析方法应有较宽的线性范围
15
泰山学院化学系分析化学教研室
第一章绪论
四、仪器分析的一般过程
• 选择分析方法 • 样品的采集及预处理 • 共存组分分离 • 样品的信号产生 • 信号检测及 信号加工处理 • 结果或数据显示 • 数据处理 • 分析报告
泰山学院化学系分析化学教研室
第一章绪论
• 信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。 信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。 计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化， 计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化， 加快了数据处理的速度。 加快了数据处理的速度。它使许多以往难以完成的任 务，如实验室的自动化，图谱的快速检索，复杂的数 如实验室的自动化，图谱的快速检索， 学统计可轻而易举得于完成。 学统计可轻而易举得于完成。信息的采集和变换主要 依赖于各类的传感器。 依赖于各类的传感器。这又带动仪器分析中传感器的 发展， 发展，出现了光导纤维的化学传感器和各种生物传感 器。
之间存在着严格的线形关系。 当|r|=1时，y与x之间存在着严格的线形关系。 时 与 之间存在着严格的线形关系 |r|越接近 则y与x 之间的线形关系就越好。 越接近1,则 与 之间的线形关系就越好。 越接近
第一章绪论
怎样学习仪器分析
1.理论与实际相结合 理论与实际相结合 2.掌握仪器的使用、原理、特殊性 掌握仪器的使用、原理、 掌握仪器的使用
23
泰山学院化学系分析化学教研室
第一章绪论
第二节
一、标准曲线
定量分析方法的评价指标
标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信 号的关系曲线。 号的关系曲线。 线性范围 标准曲线的直线部分所对应的被测物质 浓度（或含量）的范围。 浓度（或含量）的范围。 特点： 特点：选择分析方法应有较宽的线性范围
15
泰山学院化学系分析化学教研室
第一章绪论
四、仪器分析的一般过程
• 选择分析方法 • 样品的采集及预处理 • 共存组分分离 • 样品的信号产生 • 信号检测及 信号加工处理 • 结果或数据显示 • 数据处理 • 分析报告
气相色谱对气相甲醛的快速测定
气相色谱对气相甲醛的快速测定
李巍;朱永法
【期刊名称】《现代仪器与医疗》
【年(卷),期】2002(008)005
【摘要】应用气相色谱仪,以N2气为载气,以氢火焰为检测器,并改进进样系统来测定气体甲醛含量.通过标定甲醛,可以直接得到混合气体中气体甲醛浓度.这种方法应用与光催化甲醛浓度的测定和汽车尾气中甲醛浓度测定取得了很好的效果,其准确度可以达到1ppm,最低能够检测5ppm的甲醛气体.
【总页数】3页(P13-14,12)
【作者】李巍;朱永法
【作者单位】清华大学化学系,100089,北京;清华大学化学系,100089,北京
【正文语种】中文
【中图分类】O65
【相关文献】
1.气相色谱法快速测定鲜牛乳中的甲醛含量 [J], 戴梓茹;林美芳;张晨晓
2.气相色谱法快速测定橡皮擦中的甲醛 [J], 杨琦;刘世栋;赵丽莉;巩泽龙;王峰;贾歌
3.石英毛细管气相色谱法快速测定对羟基苯甲醛 [J], 薛蒙伟;何凤云;朱子丰;林玉真
4.气相色谱法快速测定三聚甲醛中甲缩醛、甲酸甲酯、甲醇、苯、二氧戊环含量[J], 杨向龙; 张衡
5.顶空-气相色谱法快速测定三聚氰胺甲醛树脂中残留微量三乙胺 [J], 黄飞;卢科;赵婷;俞英珍;许义;范斌
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
仪器分析科目学习参考书目
《仪器分析》参考书目《仪器分析》朱明华编高等教育出版社z《仪器分析》，朱明华编，高等教育出版社，1983年《仪器分析》戴树桂主编高等教育出版社z《仪器分析》，戴树桂主编，高等教育出版社，1985年《分析仪器原理与应用》马树芳等华东化工z《分析仪器原理与应用》，马树芳等，华东化工学院出版社，1990年《仪器分析》赵藻藩周性尧张悟铭赵文z《仪器分析》，赵藻藩、周性尧、张悟铭、赵文宽编，高等教育出版社，1990年5月第一版，1997年7月第7次印刷《近代分析化学》朱明华等编高等教育出版《仪器分析》参考书目z《近代分析化学》，朱明华等编，高等教育出版社，1991年《分析仪器手册》朱良漪主编化学工业出版z《分析仪器手册》，朱良漪主编，化学工业出版社，1997年《气相色谱法》李浩春卢佩章编著科学出z《气相色谱法》，李浩春、卢佩章编著，科学出版社，1998年《分析化学手册》第五分册《气相色谱分析》z 《分析化学手册》第五分册《气相色谱分析》，化学工业出版社，1999年《化验员实用手册》夏玉宇主编化学工业出《仪器分析》参考书目z《化验员实用手册》，夏玉宇主编，化学工业出版社，1999年仪分析第版朱明华编高等教育出版z《仪器分析》第三版，朱明华编，高等教育出版社，1999年修订，2000年7月第三版。
z 《现代仪器分析实验余技术》陈培榕，邓勃主编，清华大学出版社，1999年12月第一版《仪器分析》第二版刘密新罗国安张新荣《仪器分析》参考书目z《仪器分析》第二版，刘密新、罗国安、张新荣、童爱军编著，清华大学出版社，2002年第二版zContemporary Instrumental Analysis, Kenneth A. Rubinson & Judith F. Rubinson, 科学出版社影印本月第版影印本，2003年1月第一版z 《新编仪器分析》，高向阳主编，科学出版社2004年3月第二版《仪器分析》孙凤霞主编化学工业出版社《仪器分析》参考书目z《仪器分析》，孙凤霞主编，化学工业出版社，2004年6月第一版仪分析丹碧主编化学业出版社z《仪器分析》，田丹碧主编，化学工业出版社，2004年8月第一版z 《仪器分析选论》，孙毓庆主编，科学出版社2005年7月第一版《仪器分析》课程考核方式z平时成绩20分实验成绩分z实验成绩15分z笔试成绩65分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2006-04-06 清华大学材料与表面组 19
电极电位
一个电池分为两个半反应，每一个半反应 有其特定的电极电位：
Cu2++2eZn(s)
Cu(s)
Zn2++2e-
ϕ1 ϕ2
2006-04-06
清华大学材料与表面组
20
Nernst方程
表示电极电位φ与溶液中对应离子活度之间的关 系，对一个氧化还原体系： Ox+neRed 则有
清华大学材料与表面组
17
电池的表示
电池有一定的表示规则, Danill电池表示为
( − )Zn | ZnSO 4 (a1 ) || CuSO 4 (a 2 ) | Cu( + )
金属/溶液界面 盐桥 浓度
无液界电池
Pt, H 2 (p = 1atm) | H + (0.01M), Cl − (0.01M), AgCl(饱和) | Ag( + )
仪器分析
朱永法 理科楼4107 电话：87601，传真：87601 助教：林洁 理科楼4113 Zhuyf@
ftp://166.111.28.134 port:20 User：lesson pass: lesson
2005.2.22 四教4101
2006-04-06
2006-04-06
清华大学材料与表面组
30
参比电极
• 电极电势已知、恒定，且与被测溶液组成无关，则称之为 参比电极。理想的参比电极为：（1） 电极反应可逆，符 合Nernst方程（2） 电势不随时间变化（3） 微小电流流 过时，能迅速恢复原状（4） 温度影响小
• 甘汞电极
Calomel electrode
清华大学材料与表面组
2006-04-06
2
仪器分析绪论
1. 分析化学的发展 2. 方法的分类和分析仪器 3. 仪器分析的特点 4. 分析方法的选择 5. 如何学习仪器分析
2006-04-06
清华大学材料与表面组
3
2006-04-06
清华大学材料与表面组
4
分析化学的发展
• 第一次：二十世纪 四大平衡理论 定量分析 重量法 滴定法 （化学分析） • 第二次 上世纪三、四十年代 （小型仪器分析） 测量待测物的一些物化性质：电导、电势光吸收及发射、 荷质比、荧光等并开始应用到定量分析领域 分析化学中 的仪器方法 • 第三次： 电子技术（大型仪器分析） 近代微电子技术的发展要求仪器更灵敏、更准确、自动化 程度更高 X-射线，光子，电子，离子等；
IUPAC 规定，任一电极的电极电位： 电极 || NHE 组成一个原电池
测量此原电池的电动势，通过Nernst方程，我们可以进行 电极电位的测量与计算
2006-04-06 清华大学材料与表面组 25
电极表面传质过程
电极表面存在三种传 质过程：
1. 扩 散 2. 电迁移 3. 对 流
引起的原因? 如何消除?
θ E θ = ECA
的电极电位为:
θ θ nBA E BA + nCB ECB = nBA + nCB
例:
N 2 + 2H 2O + 4H + + 2e − = 2NH 3OH +，
+ N 2 + 5H + + 4e − = N 2 H 5 ,
E θ = −1.41V
θ + 2NH 3OH + + H + + 2e - = N 2 H 5 + 2H 2O， E = −1.87 V
2006-04-06
清华大学材料与表面组
18
电池的表示
• 用符号表示化学电池，习惯将阳极写在左边，阴 极写在右边。 • 两边的垂线表示金属与溶液的相界。此界面尚存 在的电位差，称为电极电位 • 中间的垂线表示不同电解质溶液的界面。该界面 上的电位差，称为液体接界电位。它是由于不同 离子扩散经过两个溶液界面时的速度不同倒是界 面两侧阳离子和阴离子分布不均衡而引起的。若 两电解质溶液用盐桥连接，则用两条垂线表示， 这表示液体接界电位已完全消除
ϕ =ϕ
θ
a0 RT + ln nF aR
标准电极电位 • 注意：只有可逆电极才满足Nernst方程
2006-04-06 清华大学材料与表面组 21
变换为10为底的对数，250C时上述方程写为：
ϕ =ϕ
θ
aO 0 . 059 + lg Z aR
活度与浓度关系： a i = γ i c i 以浓度表示： γ O cO 0 . 059 θ lg ϕ =ϕ + Z γ RcR
清华大学材料与表面组
1
课程要求和纪律
1. 上课不得迟到和早退； 2. 上课期间，手机必须设置到震动或关机状态； 3. 上课期间不得接打手机； 4. 独立完成和按时交课外作业； 5. 成绩组成：课外作业：20%，期终：80%； 6. 期末考试：概念30%，论述30%，计算40% 7. 凡是选修该课程的学生必须准备教材；
2006-04-06
清华大学材料与表面组
13
基本知识
2006-04-06
清华大学材料与表面组
14
化学电池
• 组成－两组金属/溶液体系 • 基本分类：
原电池： 能自发地将化学能变成电能，电极反应是自发 进行的； 电解池： 不能自发地将化学能转变成电能，而需要从外 部电源提供能量，使电极反应进行。
2006-04-06 清华大学材料与表面组 15
电解池 原电池
负 极
正 极
2006-04-06
清华大学材料与表面组
16
电极表面/溶液界面——电极反应
通过氧化还原反应将电子与离子两个通道结合起 来：
阳极： Zn(s) 阴极：Cu2++2e电池总反应：
Zn(s)+Cu2+
Zn2++2e-
氧化反应 Cu(s) 还原反应
Zn2++Cu(s)
2006-04-06
清华大学材料与表面组
2006-04-06
26
电极极化
• 当较大电流通过电池时，电极电位将偏离 可逆电位，不再满足能斯特方程，电极电 位变化很大而产生的电流变化很小，这种 现象称为电极极化。 • 影响极化程度的因素很多主要有电极的大 小和形状、电解质溶液的组成、温度、搅 拌情况和电流密度等
2006-04-06
清华大学材料与表面组 6
光 分 析 法
辐射的散射 辐射的折射 辐射的衍射 辐射的转动
电位 电分析 电荷 化学 方法 电流 电阻 色谱 方法 分离 质-荷比 其它仪 反应速率 器分析 方法 热性质 放射活性
2006-04-06
分析方法的选择
现代仪器分析方法迅速发展，应用互相交叉，要正确 选一个分析方法需要对分析方法及分析对象有一个较好的 了解，否则就是盲人骑瞎马，不知可否了 对样品了解： １．准确度、精确度要求； ２．可用样品量； ３．待测物浓度范围； ４．可能的干扰； ５．样品基体的物化性质； ６．多少样品 （经济)
2006-04-06 清华大学材料与表面组 32
指示电极
• 指示电极用于指示与被测物质的浓度有关的电极电位。 • 指示电极对被测物质的指示是有选择性的，一种指示电极 往往只能指示一种物质的浓度。 • 理想的指示电极对离子浓度变化响应快、重现性好。有两 类可基本满足以上要求：金属电极与膜电极 • 第一类电极：也称活性金属电极，溶液成分与所用电极一 致，如铜电极：
10
电分析化学
• • • • • 电化学基础 电位分析法 电解与库仑分析法 伏安与极谱法 电分析法新进展
2006-04-06
清华大学材料与表面组
11
电化学分析引论
• 电分析化学是仪器分析的一个重要分支，它是把 电学与化学有机的结合起来并研究它们间相互作 用的一门研究科学。 • 它是通过测量电流、电位、电荷及它们与其他化 学参数间的相互作用关系得以实现的。 • 电化学分析方法是一类重要的仪器分析方法；如 pH计，离子计等；
ϕ =ϕ
条件电位
2006-04-06
θ´
cO 0 . 059 lg + Z cR
清华大学材料与表面组
22
• 从二个给定电极反应求得第三个半反应的电极电位: θ − E = ECB • 已知: C + nCB e = B
B + nBA e − = A
• 则反应
−
θ E = E BA
C + ( nCB + nBA )e = A
则:
电极电位：
2 × (+ 1.41) + 2 × ( −1.87) E = = −0.23V 2+ 2
θ
2006-04-06 清华大学材料与表面组 23
原电池的电动势
E电池 = E阴 − E阳 + E j − IR
• 式中， E阴是阴极电极电位， E阳是阳极电极电 位， Ej是液体接界电位，IR是溶液的电阻引起的 电压降。 • 可以设法使后两项降至忽略不计，则：
清华大学材料与表面组
27
电极极化
• 极化通常分为浓度极化和化学极化 • 浓度极化是由于电极反应过程中，电极表 面附近溶液的浓度和主体溶液的浓度发生 了差别所引起的 • 如果电极反应的某一步反应速度较慢，为 了克服反应速的的障碍能垒，必须额外多 加一定的电压。这种由反应速的慢所引起 的极化叫做化学极化或动力极化。
2006-04-06
清华大学材料与表面组
12
电化学方法的信息特定
①化学测量的是元素或化合物的某一种价态，如溶 液中Ce(Ⅲ)和Ce(Ⅳ)各自含量； ②电化学方法测定的是待测物的活度(a)而不是浓度. 如生理研究中，关心的是Ca2+, K+活度而不是浓 度，植物对各种金属离子吸收与活度有关； ③能进行价态及形态分析； ④能研究电子传递过程，尤其是生物体内。
电极电位
一个电池分为两个半反应，每一个半反应 有其特定的电极电位：
Cu2++2eZn(s)
Cu(s)
Zn2++2e-
ϕ1 ϕ2
2006-04-06
清华大学材料与表面组
20
Nernst方程
表示电极电位φ与溶液中对应离子活度之间的关 系，对一个氧化还原体系： Ox+neRed 则有
清华大学材料与表面组
17
电池的表示
电池有一定的表示规则, Danill电池表示为
( − )Zn | ZnSO 4 (a1 ) || CuSO 4 (a 2 ) | Cu( + )
金属/溶液界面 盐桥 浓度
无液界电池
Pt, H 2 (p = 1atm) | H + (0.01M), Cl − (0.01M), AgCl(饱和) | Ag( + )
仪器分析
朱永法 理科楼4107 电话：87601，传真：87601 助教：林洁 理科楼4113 Zhuyf@
ftp://166.111.28.134 port:20 User：lesson pass: lesson
2005.2.22 四教4101
2006-04-06
2006-04-06
清华大学材料与表面组
30
参比电极
• 电极电势已知、恒定，且与被测溶液组成无关，则称之为 参比电极。理想的参比电极为：（1） 电极反应可逆，符 合Nernst方程（2） 电势不随时间变化（3） 微小电流流 过时，能迅速恢复原状（4） 温度影响小
• 甘汞电极
Calomel electrode
清华大学材料与表面组
2006-04-06
2
仪器分析绪论
1. 分析化学的发展 2. 方法的分类和分析仪器 3. 仪器分析的特点 4. 分析方法的选择 5. 如何学习仪器分析
2006-04-06
清华大学材料与表面组
3
2006-04-06
清华大学材料与表面组
4
分析化学的发展
• 第一次：二十世纪 四大平衡理论 定量分析 重量法 滴定法 （化学分析） • 第二次 上世纪三、四十年代 （小型仪器分析） 测量待测物的一些物化性质：电导、电势光吸收及发射、 荷质比、荧光等并开始应用到定量分析领域 分析化学中 的仪器方法 • 第三次： 电子技术（大型仪器分析） 近代微电子技术的发展要求仪器更灵敏、更准确、自动化 程度更高 X-射线，光子，电子，离子等；
IUPAC 规定，任一电极的电极电位： 电极 || NHE 组成一个原电池
测量此原电池的电动势，通过Nernst方程，我们可以进行 电极电位的测量与计算
2006-04-06 清华大学材料与表面组 25
电极表面传质过程
电极表面存在三种传 质过程：
1. 扩 散 2. 电迁移 3. 对 流
引起的原因? 如何消除?
θ E θ = ECA
的电极电位为:
θ θ nBA E BA + nCB ECB = nBA + nCB
例:
N 2 + 2H 2O + 4H + + 2e − = 2NH 3OH +，
+ N 2 + 5H + + 4e − = N 2 H 5 ,
E θ = −1.41V
θ + 2NH 3OH + + H + + 2e - = N 2 H 5 + 2H 2O， E = −1.87 V
2006-04-06
清华大学材料与表面组
18
电池的表示
• 用符号表示化学电池，习惯将阳极写在左边，阴 极写在右边。 • 两边的垂线表示金属与溶液的相界。此界面尚存 在的电位差，称为电极电位 • 中间的垂线表示不同电解质溶液的界面。该界面 上的电位差，称为液体接界电位。它是由于不同 离子扩散经过两个溶液界面时的速度不同倒是界 面两侧阳离子和阴离子分布不均衡而引起的。若 两电解质溶液用盐桥连接，则用两条垂线表示， 这表示液体接界电位已完全消除
ϕ =ϕ
θ
a0 RT + ln nF aR
标准电极电位 • 注意：只有可逆电极才满足Nernst方程
2006-04-06 清华大学材料与表面组 21
变换为10为底的对数，250C时上述方程写为：
ϕ =ϕ
θ
aO 0 . 059 + lg Z aR
活度与浓度关系： a i = γ i c i 以浓度表示： γ O cO 0 . 059 θ lg ϕ =ϕ + Z γ RcR
清华大学材料与表面组
1
课程要求和纪律
1. 上课不得迟到和早退； 2. 上课期间，手机必须设置到震动或关机状态； 3. 上课期间不得接打手机； 4. 独立完成和按时交课外作业； 5. 成绩组成：课外作业：20%，期终：80%； 6. 期末考试：概念30%，论述30%，计算40% 7. 凡是选修该课程的学生必须准备教材；
2006-04-06
清华大学材料与表面组
13
基本知识
2006-04-06
清华大学材料与表面组
14
化学电池
• 组成－两组金属/溶液体系 • 基本分类：
原电池： 能自发地将化学能变成电能，电极反应是自发 进行的； 电解池： 不能自发地将化学能转变成电能，而需要从外 部电源提供能量，使电极反应进行。
2006-04-06 清华大学材料与表面组 15
电解池 原电池
负 极
正 极
2006-04-06
清华大学材料与表面组
16
电极表面/溶液界面——电极反应
通过氧化还原反应将电子与离子两个通道结合起 来：
阳极： Zn(s) 阴极：Cu2++2e电池总反应：
Zn(s)+Cu2+
Zn2++2e-
氧化反应 Cu(s) 还原反应
Zn2++Cu(s)
2006-04-06
清华大学材料与表面组
2006-04-06
26
电极极化
• 当较大电流通过电池时，电极电位将偏离 可逆电位，不再满足能斯特方程，电极电 位变化很大而产生的电流变化很小，这种 现象称为电极极化。 • 影响极化程度的因素很多主要有电极的大 小和形状、电解质溶液的组成、温度、搅 拌情况和电流密度等
2006-04-06
清华大学材料与表面组 6
光 分 析 法
辐射的散射 辐射的折射 辐射的衍射 辐射的转动
电位 电分析 电荷 化学 方法 电流 电阻 色谱 方法 分离 质-荷比 其它仪 反应速率 器分析 方法 热性质 放射活性
2006-04-06
分析方法的选择
现代仪器分析方法迅速发展，应用互相交叉，要正确 选一个分析方法需要对分析方法及分析对象有一个较好的 了解，否则就是盲人骑瞎马，不知可否了 对样品了解： １．准确度、精确度要求； ２．可用样品量； ３．待测物浓度范围； ４．可能的干扰； ５．样品基体的物化性质； ６．多少样品 （经济)
2006-04-06 清华大学材料与表面组 32
指示电极
• 指示电极用于指示与被测物质的浓度有关的电极电位。 • 指示电极对被测物质的指示是有选择性的，一种指示电极 往往只能指示一种物质的浓度。 • 理想的指示电极对离子浓度变化响应快、重现性好。有两 类可基本满足以上要求：金属电极与膜电极 • 第一类电极：也称活性金属电极，溶液成分与所用电极一 致，如铜电极：
10
电分析化学
• • • • • 电化学基础 电位分析法 电解与库仑分析法 伏安与极谱法 电分析法新进展
2006-04-06
清华大学材料与表面组
11
电化学分析引论
• 电分析化学是仪器分析的一个重要分支，它是把 电学与化学有机的结合起来并研究它们间相互作 用的一门研究科学。 • 它是通过测量电流、电位、电荷及它们与其他化 学参数间的相互作用关系得以实现的。 • 电化学分析方法是一类重要的仪器分析方法；如 pH计，离子计等；
ϕ =ϕ
条件电位
2006-04-06
θ´
cO 0 . 059 lg + Z cR
清华大学材料与表面组
22
• 从二个给定电极反应求得第三个半反应的电极电位: θ − E = ECB • 已知: C + nCB e = B
B + nBA e − = A
• 则反应
−
θ E = E BA
C + ( nCB + nBA )e = A
则:
电极电位：
2 × (+ 1.41) + 2 × ( −1.87) E = = −0.23V 2+ 2
θ
2006-04-06 清华大学材料与表面组 23
原电池的电动势
E电池 = E阴 − E阳 + E j − IR
• 式中， E阴是阴极电极电位， E阳是阳极电极电 位， Ej是液体接界电位，IR是溶液的电阻引起的 电压降。 • 可以设法使后两项降至忽略不计，则：
清华大学材料与表面组
27
电极极化
• 极化通常分为浓度极化和化学极化 • 浓度极化是由于电极反应过程中，电极表 面附近溶液的浓度和主体溶液的浓度发生 了差别所引起的 • 如果电极反应的某一步反应速度较慢，为 了克服反应速的的障碍能垒，必须额外多 加一定的电压。这种由反应速的慢所引起 的极化叫做化学极化或动力极化。
2006-04-06
清华大学材料与表面组
12
电化学方法的信息特定
①化学测量的是元素或化合物的某一种价态，如溶 液中Ce(Ⅲ)和Ce(Ⅳ)各自含量； ②电化学方法测定的是待测物的活度(a)而不是浓度. 如生理研究中，关心的是Ca2+, K+活度而不是浓 度，植物对各种金属离子吸收与活度有关； ③能进行价态及形态分析； ④能研究电子传递过程，尤其是生物体内。