是的，绝对可以。 尽管傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 广泛用于定性分析——识别物质的化学成分——但它也是一种强大且成熟的定量分析技术。关键在于利用样品吸收的光量与目标组分浓度之间的直接关系。
FTIR 用于定量分析的能力根本上基于比尔-朗伯定律，该定律指出，组分的浓度与其在特定频率下吸收红外光的程度成正比。然而，成功并非自动实现；它完全取决于仔细的方法开发和对该技术局限性的理解。
原理：FTIR 如何测量“有多少”
定量 FTIR 的整个前提都建立在一个简单的物理定律之上。理解这一原理是开发可靠方法的第一步。
比尔-朗伯定律
比尔-朗伯定律是理论基础。它表示为 A = εbc，其中 A 是吸光度，ε 是摩尔吸光系数（特定波长下物质的常数），b 是光穿过样品的路径长度，c 是浓度。
在受控实验中，路径长度 (b) 保持恒定，摩尔吸光系数 (ε) 是分子的固有属性。这使得 吸光度 (A) 和 浓度 (c) 之间存在直接的线性关系。
为什么吸光度是关键指标
FTIR 检测器测量 透射率，即穿过样品的光量。然而，透射率与浓度呈对数关系，这很难处理。
仪器的软件将此透射率测量值转换为 吸光度，从而提供直接量化所需的清晰线性关系。
定量分析的实际工作流程
成功的定量分析遵循结构化的多步骤过程。跳过其中任何一步都会影响结果的准确性。
步骤 1：选择特征吸收峰
首先，您必须在红外光谱中识别出唯一对应于您想要测量的分析物的吸收峰（或谱带）。一个好的分析峰应该强、尖锐，最重要的是，不受样品基质中其他组分的光谱重叠影响。
步骤 2：创建校准曲线
您不能仅凭一次测量就确定未知物的浓度。您必须首先准备一系列校准标准品——含有已知、不同浓度分析物的样品——来建立模型。
测量所选峰在每个标准品上的吸光度。然后，将吸光度值绘制在 y 轴上，将已知浓度绘制在 x 轴上。该图就是您的校准曲线。
步骤 3：分析曲线的线性度
对于稳健的方法，绘制的点应形成一条直线。该拟合的质量通常由决定系数 (R²) 来衡量。接近 1.00（例如 >0.99）的 R² 值表示强烈的线性关系和可靠的校准模型。
步骤 4：测量未知样品
一旦您有了经过验证的校准曲线，您就可以在完全相同的实验条件下测量未知样品的吸光度。通过在曲线的 y 轴上找到该吸光度值，您可以使用直线方程来确定 x 轴上对应的浓度。
了解权衡和常见陷阱
尽管比尔-朗伯定律方法功能强大，但如果忽略其局限性，可能会导致结果不准确。
峰重叠问题
在复杂混合物中，不同组分的吸收峰重叠是很常见的。如果另一种物质在与您的分析物相同的频率下吸收光，则测得的吸光度将被人为抬高，导致浓度被高估。
基线不稳定性
平坦、稳定的基线至关重要。由仪器噪声、温度波动或样品散射等因素引起的漂移或不一致的基线，可能会给峰高或峰面积测量带来显著误差。基线校正是标准且必要的后处理步骤。
高浓度的非线性
比尔-朗伯定律假设分子独立作用。在非常高的浓度下，分子可能开始相互作用，这可能会改变它们吸收光的能力。这种“现实世界”的化学效应可能导致线性关系中断，使得校准曲线在其上限处变得不可靠。
基质效应
样品中的其他组分（“基质”）可能会微妙地影响分析物的吸收光谱。使用纯分析物在简单溶剂中建立的校准模型，可能不适用于测量血液、土壤或产品配方等复杂基质中的相同分析物。
复杂混合物的高级解决方案
当简单的峰分析因上述陷阱而失败时，就需要更复杂的化学计量学方法。
化学计量学：使用全光谱
化学计量学不依赖于单个孤立的峰，而是使用多元统计模型来一次分析光谱的宽区域，甚至整个光谱。
诸如偏最小二乘法 (PLS) 和主成分回归 (PCR) 等技术是强大的算法。它们可以分解复杂、重叠的光谱，以找到光谱变化与浓度变化之间潜在的相关性，从而有效地消除来自样品基质的噪声和干扰。
为您的目标做出正确的选择
要有效地将 FTIR 用于定量分析，您必须将技术与问题的复杂性相匹配。
- 如果您的主要关注点是具有独特分析物峰的简单混合物： 使用单峰校准曲线的经典比尔-朗伯定律方法既高效又可靠。
- 如果您的主要关注点是具有重叠光谱特征的复杂混合物： 单峰分析可能会失败，您必须投入时间开发多元化学计量模型（例如 PLS）。
- 如果您的主要关注点是实现最高的准确性和重现性： 您必须严格控制所有实验变量，包括路径长度、温度和样品制备，并始终在校准的验证线性范围内操作。
FTIR 是一种非常通用的工具，当应用适当的分析严谨性时，它同样能够回答“它是什么？”和“有多少？”的问题。
总结表：
| 分析方法 | 最适合 | 关键要求 |
|---|---|---|
| 比尔-朗伯定律 | 具有独特分析物峰的简单混合物 | 强烈的、孤立的吸收峰 |
| 化学计量学（例如 PLS） | 具有重叠峰的复杂混合物 | 使用全光谱的多元校准 |
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