分析化学论文提纲

论文题目：智能手机三原色光谱解析法在分析化学中的应用研究

摘要：在实验过程中追求分析设备的简单化和小型化,符合绿色分析化学的时代要求。以小型的手持设备如数码相机、手机等工具为分析手段,便捷地解决某些定量分析化学问题已成为可能。这种分析方法不仅保留了目视比色法灵活方便的优点,也克服了目视比色法难以完成定量测定的缺点,在分光光度计不能使用或不便使用的场所,起到对分光光度计的一个补充作用。这方面的研究在一定程度上为便携式检测发展起到了积极的推动作用。数码成像比色法因其简单的设备、灵活的操作等优点,越来越受到人们的关注。今年,Talanta期刊上登载了此方面的较为系统的综述。作为数码成像比色分析法的一个典型例子,不得不提起2014年瑞士联邦理工学院Kai Johnsson和他同事发表在Nature Chemical Biology上的论文。他们用数码照相机成功测定了30位病人的甲氨蝶呤浓度,结果与荧光偏振免疫测定法相当接近。这种手持设备大大降低了检测成本,在未来的研究中将会发挥更大的作用表明应用小型数码设备在时时药物检测领域存在广阔的应用前景。由于智能手机不仅拥有方便的摄像功能,也能为很多软件提供运行的环境,所以将智能手机应用到的分析化学领域中越来越多的受到关注。在已经发表的文章中,最初的研究者是利用待测物的颜色变化即灰度值的变化进行定量检测。灰度是最简单的颜色分析模式,它是一系列从黑色到白色的过度颜色,即是用亮度衡量颜色的不同。有人采用RGB颜色模型进行分析测定。RGB是由红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的颜色相加混合成的一种颜色模型,通过RGB值可以对物质进行分析。还有人应用CMYK、XYZ、LAB、HSV颜色模型进行一些分析测定,但是这些测量除了与待测物浓度有一定关系外,还会受到拍摄距离、灯光强度等实验条件的严重影响。为了解决这一问题,人们普遍采用了拍摄箱来严格拍摄条件,但这仍然不90能很好地解决测量数据精密度差的问题,并且还损害了便携式工具检测的方便性。为了进一步解决上述问题,本文借鉴了色谱定量的归一化法,提出了RGB三原色归一化法,期望使测量数据的精密度得以提高。为了验证这一设想,本文以普遍使用的智能手机为定量测定工具,在免费手机上下载的RGB color picker颜色分析软件的辅助下,将待分析物质在特殊化学环境下发生的颜色变化,定量解析为红、绿、蓝三原色的数值,并将这些数值与所测化合物的浓度相关联,实现了湖水和衣物中甲醛、复方氨基酸（18AA-Ⅴ）中半胱氨酸的定量测定。本文共分为以下4部分:第1部分:绪论。该部分总结了近年来应用数码成像法在化学中的应用,其中涉及到使用的拍照设备、拍摄环境、处理图片的工具、应用到的领域等。论述了本文应用智能手机进行处理,操作简单、快速、准确,最后结合实际实验操作对应用此方法的准确性等进行验证。第2部分:该部分建立了一种基于智能手机测定水溶液中甲醛的新方法。为了实现玻璃比色皿中水溶液稳定可靠的拍摄效果,自制了一种轻型便携式的拍摄盒。当变色酸和浓硫酸加入到甲醛溶液中,溶液变为紫色。智能手机可方便地记录下这种颜色的变化,通过软件的解析可获得R、G、B的数值。分别考察了单独的R、G、B值以及它们的不同代数组合与甲醛浓度间的线性关系。当甲醛浓度在0.25-6.0μg/m L之间时R、G、B值的测量量或R、G、B值之间的组合与甲醛浓度存在较好的线性关系。此方法成功应用于湖水和衣物中甲醛的测定,回收率在80.3%和120.1%之间。第3部分:该部分建立了基于胶状金纳米粒子聚沉手机比色检测L-半胱氨酸的新方法。当把Tween-20稳定化的金纳米粒子溶液加入到L-半胱氨酸溶液中时,溶液颜色发生变化。金纳米粒子溶液的颜色的变化是由于半胱氨酸的巯基与金纳米粒子的快速共价结合所引起金纳米粒子聚集的结果。在实验中选用Tween-20对金纳米粒子进行稳定,可以防止金纳米粒子在贮存过程中的聚集,以及阻止其它物质与金纳米粒子的非共价键的非特异性结合。Tween-20稳定的金纳米粒子溶液本身为红颜色,但当结合一定量的半胱氨酸分子时溶液变为蓝色（或紫色）。智能手机可方便地记录下这种颜色的变化,通过软件的解析可获得溶液的R、G、B数值。本文分别考察了单独R、G、B值及它们的不同代数组合与半胱氨酸浓度间的线性关系。本文将金纳米粒子与手机RGB归一化法有机的结合在一起,将金纳米粒子检测L-半胱氨酸的实验进行了可视化,这样就可以方便、快捷地测定氨基酸注射液中的L-半胱氨酸。方法成功地用于复方氨基酸（18AA-Ⅴ）中的L-半胱氨酸的测定,回收率在81.2%和127.3%之间。第4部分:总结与展望。该部分对智能手机与RGB归一化法的应用进行了总结与展望。

关键词：智能手机;RGB解析;甲醛;L-半胱氨酸

学科专业：分析化学

摘要

Abstract

第1章 绪论

1 数码成像比色法

1.1 数码成像比色法简介

1.2 数码成像比色法具体操作过程

1.2.1 图像的获取

1.2.2 拍摄结果

1.2.3 数码成像比色法的典型应用

2 三原色光谱解析法

3 结论与展望

第2章 智能手机光谱解析法测定样品中甲醛的含量

1 引言

2 实验部分

2.1 化学试剂

2.2 实验仪器与软件

2.3 RGB color picker软件的使用方法

2.4 实验步骤

2.5 实验条件的优化

2.5.1 反应时间

2.5.2 浓硫酸的体积

2.5.3 变色酸的体积

2.5.4 标准曲线的绘制

2.5.5 样品的测定

3 结果与讨论

3.1 甲醛反应前后的颜色变化

3.2 手机相机拍照比色皿的位置

3.3 反应时间

3.4 浓硫酸的体积

3.5 变色酸的用量

3.6 工作曲线

3.7 分析性能与测试

3.8 结论

第3章 基于胶状金纳米粒子聚沉手机比色检测L-半胱氨酸

1 引言

2 实验部分

2.1 实验仪器与试剂、软件

2.2 实验步骤

2.2.1 RGB color picker软件的使用方法

2.2.2 Tween 20-Au NPs的合成

2.2.3 离子强度的优化

2.2.4 Tween 20 浓度的优化

2.2.5 温度的影响

2.2.6 干扰物质的检测

2.2.7 复方氨基酸样品中L-半胱氨酸的检测

3 结果与讨论

3.1 离子强度的影响

3.2 Tween-20 浓度的影响

3.3 温度的影响

3.4 干扰物质的测定

3.5 标准曲线的绘制

3.6 方法评价

4 结论

第4章 总结与展望

参考文献

致谢