氣相色譜與紅外光譜的聯用摘要本文簡要闡述了氣相色譜和紅外光譜聯用的概況，介紹了它的系統組成和工作原理；重點綜述了氣相色譜和紅外光譜聯用的應用領域以及研究進展。關鍵詞氣相色譜和紅外光譜聯用 工作原理 應用 進展一、氣相色譜與紅外光譜聯用的概況20世紀60年代就有人嘗試氣相色譜與紅外光譜的在線聯用，但當時的色散型紅外光譜儀因掃描速度慢、靈敏度低等不足，難以做到同步跟蹤掃描，也難以勝任微量組分的檢測。干涉型傅立葉變換紅外光譜儀的出現為GCFTIR聯用創造了條件。1967年Low和Freeman首次演示了氣相色譜一傅立葉變換紅外光譜聯用實驗。與色散型紅外光譜儀相比，干涉型傅立葉變換紅外光譜儀光通量大，檢測靈敏度高，能夠檢測微量組分，而且由于多路傳輸，可同時獲取全頻域光譜信息，其掃描速度快，可同步跟蹤掃描氣相色譜餾分。70年代，窄帶汞鎘碲(MCT)檢測器代替了熱釋電(TGS)檢測器，內壁鍍金硼硅玻璃光管代替了早期的不銹鋼光管，這兩項關鍵技術使氣相色譜-紅外光譜聯用技術進入了實用階段。這些突破性的發展，使GC-FFIR聯用儀器的檢測限降低了大約3個數量級，進入商品化生產階段。二氣相色譜與紅外光譜聯用系統組成及工作原理 GC-FIR聯用系統主要由氣相色譜、接口、紅外光譜、計算機數據系統四個單元組成，其工作原理是：紅外光線被干涉儀調制后會聚到加熱的光管氣體池入口，經過光管鍍金內表面的多次反射到達探測器；另一方面，樣品經過色譜柱的分離，色譜餾分將按照保留時間順序通過光管，在光管中選擇性吸收紅外輻射，計算機系統采集并存儲來自探測器的干涉圖信息，并作快速傅立葉變換，最后得到樣品的氣相紅外光譜圖。在色譜紅外聯用系統中, 從色譜柱中洗脫出來的組分被自動地輸送到樣品池,讓實驗人員擺脫了以往從色譜餾分中收集樣品的麻煩，也保證了樣品在不受破壞的條件下進行紅外光譜分析，這是“脫機”檢測無法比擬的。試樣經氣相色譜分離后各餾分按保留時間順序進入接口。1接口是聯用系統的關鍵部分。目前已有光管接口和冷凍捕集接口兩種類型，后者可以使聯機系統具有更高的信噪比，但由于其價格昂貴，至今普遍使用的仍是相對廉價的光管接口。目前普遍采用的是Azarrag光管，為內表面鍍金的硼硅毛細管。紅外光線經鍍金內壁的多次反射，有效地增加了光管的長度。根據Beer定律，光程增加，吸收值相應增加，提高了檢測靈敏度，而且金的化學惰性可以防止樣品在高溫下分解。因為光管型GCFIR操作簡便，價格相對低廉，所以至今普遍使用的仍是光管接口。光管接口一般包括傳輸線(transfer line)、光管(1ight pipe)、加熱裝置及汞鎘碲(MCT)檢測器。接口的出口端可直接放空或進一步聯接到氣相色譜儀的氫火焰檢測器或熱導檢測器等，可同時得到各種氣相色譜圖。 三 GC-FTIR數據處理系統提供的信息 (一)色譜圖 色譜圖是由GC-FTIR得到的色譜圖譜稱重建色譜圖，它是將檢測器記錄的干涉圖經過計算機處理后的結果，主要有官能團色譜圖、總吸收度重建色譜圖、Gram-Schmidt重建色譜圖。 (二)紅外光譜圖 紅外光譜圖表征著化合物分子中各基團的吸收頻率及其強度。利用紅外光譜圖可以鑒定其化學結構。 (三)色譜保留值 色譜保留值可以作為紅外光譜定性的重要輔助依據。特別是當鑒定象同系物等分子結構內有不同數目的重復單元的化合物時，尤為重要。因為這類化合物的紅外光譜特征十分相似，而它們的色譜保留值卻存在著顯著差異。 (四)GC-FTIR譜庫檢索 目前，商用GC-FTIR儀器一般都帶有譜圖檢索軟件，可以對GC餾分進行定性檢索。將得到的GC餾分氣態紅外光譜圖與計算機中儲存的氣態紅外標準譜圖進行比較，以實現未知組分的確認。但目前由于化合物的氣態紅外標準譜圖數目有限，使其應用受到限制。四氣相色譜與紅外光譜聯用的應用領域GC-FTIR廣泛應用于天然產物揮發油分析(藥用揮發油分析)，例如中草藥的揮發油成分一般都很復雜，常常含有異構體，在對其進行結構鑒別時GC-MS具有一定的局限性，而GC-FTIR可以提供準確的信息。還應用于香精香料分析，石油化工分析、環境污染分析(包括毒物檢測、廢水分析、空氣污染物分析、農藥分析)等。另外，燃料分析(煤與石油分餾產物的分析)也廣泛使用了GC-FTIR聯用技術。 (一)在鑒定芳香族聚酯纖維中的應用 劉文莉等2運用紅外光譜和熱裂解氣相色譜質譜技術對芳香族聚酯纖維所進行鑒別。單純的紅外光譜鑒別有一定的局限性，難以鑒別那些含有相同化學特征基團的合成纖維，例如芳香族聚酯類中的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。對于這類特征基團相同的物質，熱裂解氣相色譜質譜聯用技術能夠對材料高溫裂解后的小分子進行定性和定量分析，再結合各種聚酯纖維的熱分解機理以及分解后的特征產物情況能夠快速準確鑒別這三種纖維。 (二) 在石油方面的應用 多年來氣相色譜的發展推動了石油和石化的發展，反過來石油和石化的發展又促進了氣相色譜的前進和發展，氣相色譜在石油和石化領域有著極大的應用場所。所以氣相色譜在石油和石化分析中的應用長盛不衰，近年來氣相色譜和紅外光譜在石油和石化分析中的應用研究頗受青睞。氣相色譜法被廣泛用于溢油品特性的分析，該技術鑒別溢油具有分離效能高、選擇性好、靈敏度高、快速等特點，但氣相色譜法有時掩蓋了不同油種之間的細微差別且重油的色譜也難以分辨,對各類機油和沸點在300 以上的成分難以區分。 (三)在微生物中的應用 楊華等3色譜/紅外光譜聯用法鑒定厭氧菌，該方法由色譜部分實現對混合組分的分離, 由紅外部分實現對單一組分的定性、定量分析。武俊等9應用GC-MS和GC-FIIR對細菌CDS-1降解呋喃丹的產物進行了分析，確定在呋喃丹降解后期產生的具有刺激性氣味的物質的主要成分為藏茴香酮。五氣相色譜與紅外光譜聯用的研究進展隨著儀器與計算機的發展，計算機差譜技術得到應用，通過光譜差減，可以把混峰光譜進行剝離，從而有可能對混峰進行完全鑒定，甚至也有可能對GC本身沒有分開的峰進行剝離鑒定。GC-FTIR聯用技術得到了空前的發展，應用領域越來越廣泛，發揮著重要作用，尤其在異構體的分離與鑒定方面有其他分析方法無可比擬的優越性。GC/FTIR在藥物分析中已得到廣泛應用，并具有美好前景。GC-FTIR聯用技術在化合物定性方面是GC-MS的重要輔助手段，GC-MS在化合物定性中廣泛使用主要基于的優點有：靈敏度高，具有強大的標準譜圖數據庫方便檢索。但是，僅僅依靠GC-MS得到的結果對化合物進行定性并不十分充分，其缺點有：不能夠區分異構體；有時候計算機給出的幾個化合物具有相似的檢索相似度，難以判斷結果。而紅外光譜在化合物定性方面的優點有：能夠提供化合物完整的結構信息，能夠區分異構體，每種化合物都具有唯一的紅外光譜圖。這些特性使得GC-FTIR成為GC-MS的重要補充，二者的結合是化合物定性更加準確。而且紅外檢測器是非破壞性的，組分在經過紅外檢測后可以繼續進行質譜檢測，實現GC-FTIR-MS聯用，進一步提高檢測結果的可靠性。六結論色譜聯用技術還有著很大的發展空間，新的色譜聯用技術有待探索使用，如色譜聯分離技術和元素特征檢測技術的聯用形成了HPLCICPMS。色譜聯用技術已克服了傳統色譜檢測器信息量不夠的缺點，提供了可靠、精確的相對分子質量及結構信息，并簡化了試驗步驟，節省了樣品的準備時間和分析時間，有著廣泛的應用前景，可以相信，各種新型色譜聯用技術的廣泛應用必將對現代研究起到重要的推動作用。 參考文獻1 徐新元，氣相色