[发明专利]一种利用激光闪光光解技术定量检测羟基自由基的方法

说明书

一种利用激光闪光光解技术定量检测羟基自由基的方法，利用激光闪光光解光谱仪测定各浓度的2‑羟基对苯二甲酸标准溶液的特征瞬态发射光谱，得到最大发射波长处的发射强度，绘制2‑羟基对苯二甲酸标准溶液的浓度和发射强度对应关系的标准曲线。以对苯二甲酸为捕捉剂，捕捉待测体系中的羟基自由基，生成捕捉产物2‑羟基对苯二甲酸。在特定激光波长激发下，测定加入过量捕捉剂对苯二甲酸的含羟基自由基的待测体系的特征瞬态发射光谱，得到捕捉产物2‑羟基对苯二甲酸浓度。根据2‑羟基对苯二甲酸与羟基自由基的摩尔比1:1，计算出待测体系中羟基自由基的浓度。此方法灵敏度高、干扰因素少、专一性强、准确可靠、快速、在线检测羟基自由基浓度。

技术领域

本发明涉及一种检测羟基自由基浓度的方法，特别涉及一种利用激光闪光光解技术定量检测羟基自由基的方法。

背景技术

羟基自由基(·OH)是仅次于氟(E₀＝2.87V)的一种具有极强氧化能力的氧化剂，其氧化还原电位达2.80V，能够引发诱导产生自由基链反应，通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径无选择性地与水体或大气中的多种污染物直接作用并最终将其降解为二氧化碳、水和其它无害矿物盐。·OH自由基的寿命很短，但是反应活性强，其参与化学反应速度极快，并且氧化效率高，无二次污染等。近年来已经被广泛应用于大气污染控制和废水深度化处理中。

国内外已有较多关于·OH定量检测方法的研究报道，其中主要方法有：(1)自旋捕捉-电子自旋共振波谱法(ESR)法；(2)化学捕捉-高效液相色谱法(HPLC)法；(3)氧化反应捕捉-分光光度法；(4)化学捕捉-荧光发光法等。但是研究表明，自旋捕捉-ESR法虽然可对·OH进行实时检测，但是通常捕捉产物不稳定,寿命短(只有几分钟到几十分钟)，易猝灭，而且捕捉剂专一性不强，ESR信号随时间衰减不稳定,噪声干扰严重，灵敏度低。化学捕捉-HPLC法虽具有高压、高速、高效和高灵敏度的特点，但是，HPLC法操作复杂耗时，反应过程中支线产物较多，干扰测定，且固定相的存在会引起自由基的各种反应而使自由基猝灭。氧化反应捕捉-分光光度法和化学捕捉-荧光发光法仪器价格低廉、分析迅速、操作简单，但是检测的灵敏度较低、检测限较高、专一性不强、干扰因素较多。因此，上述各种方法，受测量体系与测量条件等影响在·OH的准确定量检测上，仍有待改进与提高。

近半个世纪以来，激光闪光光解(Laser Flash Photolysis，LFP)技术已成为定性或定量地研究光物理或光化学过程中产生的瞬态中间体(如自由基、离子和激发态等)的强有力工具之一，LFP技术通常由强脉冲激光光源激发样品，产生光激发瞬态中间体，当这些中间体达到一定浓度后，会产生特征瞬态吸收光谱或发射光谱。LFP技术特别适用于研究低浓度、短寿命的瞬态中间体，具有极高的灵敏性，该技术已被广泛应用于许多科学领域。虽然采用LFP技术进行自由基的研究已有几十年历史，但是利用LFP技术定量检测·OH尚未见报道。

发明内容

本发明针对目前·OH定量检测方法中灵敏度低、干扰因素多、专一性不强等问题，提供了一种利用激光闪光光解技术定量检测·OH的方法。此发明不但可以定量检测·OH的浓度，还可以考察其被捕捉后产物的瞬态发射寿命及衰减速率常数。

本发明的技术方案：

一种利用激光闪光光解技术定量检测羟基自由基的方法，

所述的捕捉剂为对苯二甲酸(PTA)，其分子结构式如下：

所述捕捉剂捕捉·OH后(二者以摩尔比1:1的比例发生反应)，生成唯一产物2-羟基对苯二甲酸(2-HBDC)，反应式如下：

由上述反应可以看出捕捉剂PTA中的邻位上的氢原子被·OH取代，捕捉产物2-HBDC的浓度与·OH的浓度相同，即：

C_·OH＝C_2-HBDC