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淺談紫外光可見光光譜的應用
一、樣品製備
溶劑的選擇：選擇溶劑的一般原則為以下四點1.對樣品有良好的溶解能力和選擇性。
2.欲量測波段並無溶劑本身的吸收。
3.溶劑與被測成分不發生化學反應。
4.被測成分在溶劑中具有良好的吸收峰形。
選用低極性溶劑，溶劑極性較高時物質的精細結構消失，只得到很寬的吸收峰。
比色槽的使用：透光面要用擦鏡紙由上而下擦拭乾淨，注意比色槽的配對使用，比色槽內的溶液以槽高的二分之一至三分之二為佳。
二、定性分析
把樣品的光譜特徵，如吸收峰的數目、位置、強度以及吸收峰的形狀（極大、極小和拐點），與純化合物或者文獻提供的標準紫外光譜圖做比較，推測化合物的結構，檢查化合物的純度。
圖1. ALE-ZnONPs、ALE和ZnSO4的紫外-可見吸收光譜圖
實例：沙烏地阿拉伯國王大學Mansour S. Al-Said等人[1]；利用紫外-可見吸收光譜確定所製備的樣品ALE-ZnONPs中含有氧化鋅奈米顆粒。如圖1所示，樣品ALE-ZnONPs在375 nm出現了特徵峰，製備樣品的原材料ALE和ZnSO4在該處無特徵峰。根據文獻報導，奈米氧化鋅的特徵峰在358-375 nm之間，由此間接證實了氧化鋅納米顆粒的生成。
根據吸收峰的強弱，去對比樣品的相關性質。一種化合物可能擁有多個吸收峰，這些峰的相對強弱變化可以推測出化合物的相關性質。首先是根據文獻瞭解化合物的每個吸收峰所代表的含義，再進行對比。
圖2. P2-rn、P3-rn溶解性光學照片和紫外-可見吸收光譜圖
實例：以異靛藍(isoindigo)聚合物P2-rn和P3-rn為例進行說明[2]。在此類聚合物中，一般具有兩個吸收帶，band I和band II。其中band I又細分為0-0峰和0-1峰等，其中0-0峰表示分子的聚集狀態，越高說明聚集越強。這兩個聚合物結構的差異僅在其中一條烷基側鏈的大小不同，P3-rn的烷基側鏈比P3-rn的多出8個碳原子。
從圖2中紫外-可見吸收光譜圖可以看出，從P2-rn到P3-rn，0-0峰的強度/0-1峰的強度減小，說明P3-rn在溶液中的聚集更弱，這和溶解性對比圖所示相吻合，相同濃度下，P3-rn的溶解性明顯較好，即分子更不易聚集，分散的更好。
三、定量分析
單成分定量分析：
1.標準曲線法：直接分取標準溶液進行光度測定或顯色測定所測得的吸光度與濃度作圖得到的曲線，如圖3。
圖3. 標準曲線法
2.標準添加法：把未知樣品溶液分成體積相同的若干份，其中的一份故意不加入被測成分，而在其他幾份中都分別加入不同量的標準試樣，然後測定各份試液的吸光度，並繪製吸光度對增量的校正曲線，如圖4。
圖4. 標準添加法曲線
多成分定量分析：
在多成分體系中，如果各成分對光都有吸收並且無相互作用，這表示總吸光度則等於各個成分的吸光度總和，這就是光吸收的加總特性。為解決多成分混合物中各個成分測定，須利用吸光度的加總性。對於一個含有多種吸光成分的溶液，在某一測定波長下，其總吸光度應為各個成分的吸光度之和。3.示差吸光光度法：在很低或者很高吸光度範圍內，進行定量分析時，相對誤差較大，因此不適於高含量或痕量物質的分析，可以採用示差吸光光度法進行測定。示差分光光度是用一個已知濃度的標準溶液作為參考，與未知濃度的試樣溶液比較，測量其吸光度。
圖5 示差法校正曲線
四、原位紫外-可見光光譜法
透過原位紫外-可見光光譜圖中，吸收峰位置或者強度的變化，可以分析樣品在反應過程中的成分變化或者濃度變化。
| 圖6. |
| (A)原位紫外-可見吸收光譜法測試電池裝置示意圖 |
| (B)不同硫化物在電解液中的光學照片 |
| (C)鋰硫電池放電時電壓-容量曲線圖 |
| (D)不同硫化物在電解液中的紫外-可見吸收光譜圖 |
| (E)電極S-rGO在放電過程中的紫外-吸收光譜圖 |
| (F)電極S-GSH在放電過程中的紫外-吸收光譜圖 |
實例：為了探究鋰硫電池在放電過程中，硫醇與硫共聚物的反應機構，蘇州大學的Na X等人[3]利用原位紫外-可見光光譜法，測試了鋰硫電池在第一次放電時硫化物成分的變化情況。圖6(A)為測試裝置示意圖。首先製備了L2S、Li2S2、Li2S3、Li2S4、Li2S6、Li2S8溶液，溶劑為電解液。透過紫外-可見光光譜法，得到了對應的吸收峰作為參考，見圖6(D)。測定電池在放電過程中的紫外-可見吸收光譜，透過比對吸收峰的位置，確定了電極S-GSH，見圖6(F)。在放電過程中並未有長鏈多硫化鋰（Li2S6、Li2S8）的產生。
參考文獻
[1] Ali K, Dwivedi S, Azam A, et al. Aloe vera extract functionalized zinc oxide nanoparticles as nanoantibiotics against multi-drug resistant clinical bacterial isolates[J]. Journal of colloid and interface science, 2016, 472: 145-156.[2] Guo Y, Zhang Y, Zhang Y, et al. Interwoven V2O5 nanowire/graphene nanoscroll hybrid assembled as efficient polysulfide-trapping-conversion interlayer for long-life lithium–sulfur batteries[J]. Journal of Materials Chemistry
[3] Xu N, Qian T, Liu X, et al. Greatly suppressed shuttle effect for improved lithium sulfur battery performance through short chain intermediates[J]. Nano letters, 2017, 17(1): 538-543.
