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原文传递一种测定羧酸分子与金属基材的表面结合形态的方法

专利名称：	一种测定羧酸分子与金属基材的表面结合形态的方法
摘要：	本发明提供一种测定羧酸分子与金属基材的表面结合形态的方法，所述方法包括如下步骤：(1)采集完全质子化羧酸、吸附至金属基材的羧酸以及完全去质子化羧酸的红外光谱；(2)将测得的红外光谱去除干扰；(3)采用傅里叶去卷积法处理去干扰后的红外光谱，得到干涉谱图；(4)用截断函数处理干涉谱图，再重新进行傅里叶变换，得到傅里叶去卷积分峰拟合光谱；(5)根据傅里叶去卷积分峰拟合光谱中峰面积的相对大小，判断羧基的自由态与结合态，从而获得羧酸分子与金属基材的表面结合形态。本发明所述方法能通过傅里叶去卷积分峰拟合法确定各个拟合峰的归属，实现羧酸分子在金属基材表面的结合形态的半定量化检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	国家纳米科学中心
发明人：	葛广路;张晓锐;陈岚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910157168.6
公开号：	CN109870422A
代理机构：	北京品源专利代理有限公司
代理人：	巩克栋
分类号：	G01N21/3577(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100190 北京市海淀区中关村北一条11号
主权项：	1.一种测定羧酸分子与金属基材的表面结合形态的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： (A1)对完全质子化羧酸、吸附至金属基材的羧酸以及完全去质子化羧酸三种待测样品进行红外光谱采集； (A2)将步骤(A1)得到的红外光谱进行预处理，去除干扰； (A3)采用傅里叶去卷积法处理步骤(A2)去干扰后的红外光谱，得到样品的干涉谱图； (A4)用截断函数处理步骤(A3)得到的干涉谱图，再重新进行傅里叶变换，得到样品的傅里叶去卷积分峰拟合光谱； (A5)根据步骤(A4)得到的完全质子化羧酸、吸附至金属基材的羧酸以及完全去质子化羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中峰面积的相对大小，判断羧基的自由态与结合态，从而获得羧酸分子与金属基材的表面结合形态。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述羧酸分子中含有不少于2个羧基；优选地，步骤(A1)所述的完全质子化羧酸的pH值小于羧酸的pKa，优选pH值不大于3；优选地，步骤(A1)所述的完全去质子化羧酸的pH值大于羧酸的pKa，优选pH值不小于10。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述羧酸为戊二酸或丙三酸。 4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属基材的材质包括金属、金属氧化物、金属卤化物、金属硫化物或金属有机化合物；优选地，所述金属基材包括金属基材纳米材料、金属基材微米级材料或金属基材宏观尺度的材料；优选地，所述纳米材料包括纳米粒子、纳米片或纳米线；优选地，所述金属基材为Fe3O4纳米粒子。 5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(A1)所述的红外光谱仪包括衰减全反射ATR套件。 6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(A1)所述的红外光谱采集的波数范围为4000-650cm-1；分辨率为4cm-1；扫描次数为8-64次，优选64次；每个样品均重复采集1-4次，优选3次，得到平均光谱。 7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(A2)所述的去除干扰包括基线平滑；优选地，步骤(A4)所述的截断函数处理包括：在步骤(A3)得到的干涉谱图上选择需要处理的羧基相关特征峰的波数范围，所述波数范围包含羧基结合态和自由态的特征峰；根据完全质子化羧酸中具有不同化学环境的羧基个数确定分峰数目，分峰数目为不同化学环境的羧基个数的2倍；优选地，步骤(A2)所述预处理、步骤(A3)和步骤(A4)所述处理通过红外光谱处理软件Omnic来实现。 8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(A5)所述判断羧基的自由态与结合态的方法包括如下步骤： (B1)对比完全质子化羧酸、吸附至金属基材的羧酸以及完全去质子化羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中每一个羧基相关特征峰，完全质子化羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中包含代表游离态羧基的羰基伸缩振动峰ν(C＝O)，完全去质子化羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中包含代表结合态羧基的羧酸根不对称振动峰νas(COO-)和对称振动峰νs(COO-)； (B2)当吸附至金属基材的羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中存在步骤(B1)所述羰基伸缩振动峰ν(C＝O)时，表示吸附至金属基材的羧酸中有游离态羧基；当吸附至金属基材的羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中存在步骤(B1)所述羧酸根不对称振动峰νas(COO-)和对称振动峰νs(COO-)时，表示吸附至金属基材的羧酸中有结合态羧基。 9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(A5)所述判断羧基的自由态与结合态的方法还包括如下对金属基材表面上游离态和结合态羧基定量判断的方法：吸附至金属基材的羧酸中游离态羧基的相对含量，通过对比吸附至金属基材的羧酸和完全质子化羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中羰基伸缩振动峰ν(C＝O)的峰面积得到；吸附至金属基材的羧酸中结合态羧基的相对含量，通过分别对比吸附至金属基材的羧酸和完全去质子化羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中羧酸根不对称振动峰νas(COO-)与对称振动峰νs(COO-)的峰面积得到；峰面积与相对含量成正比。 10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(A5)所述判断羧基的自由态与结合态的方法还包括如下对羧酸与金属基材的配位方式进行判断的方法：羧酸与金属基材的配位方式，通过对比吸附至金属基材的羧酸和完全去质子化羧酸的傅里叶去卷积分峰拟合光谱中羧酸根不对称振动峰νas(COO-)与对称振动峰νs(COO-)间的波数差Δ得到；所述Δ＝νas(COO-)-νs(COO-)；当吸附至金属基材的羧酸的Δ大于完全去质子化羧酸的Δ时，羧酸与金属基材单齿配位；当吸附至金属基材的羧酸的Δ小于完全去质子化羧酸的Δ时，羧酸与金属基材二齿配位。
所属类别：	发明专利