摘要：在现代工业中，选择性氧化苯甲醇制备苯甲醛或苯甲酸是一种重要工艺，但由于反应后溶液的分析过程复杂，其应用受到一定限制。借助UV-1700紫外可见分光光度计，研究了苯甲醇氧化过程所产生苯甲醛及苯甲酸三者混合物的紫外吸收特性。明确各物种测试最佳浓度区间为0-20μg/mL;发现同浓度苯甲醇的吸光度远低于苯甲醛及苯甲酸；在282nm处，只有苯甲醛存在吸收；在227nm处，苯甲醇的吸光度接近于0，且苯甲醛该处位置处于低吸收水平。结合吸光度加和性特性，建立了同时测定三者含量的方法。回收实验评估表明，本方法具有良好的准确性和精密度，其中相对误差＜5%，标准偏差（±0.1μg/mL）和变异系数（4.3%），均达到分析测试的质量控制标准。相对于GC-MS以及HPLC测定方法，此法分析操作简单，成本低，可应用于工业化实际生产。

0.引言

苯甲醇作为精细化工领域极具应用潜力的基础有机小分子，通过选择性氧化反应可高效转化为苯甲醛、苯甲酸等高附加值含氧化合物。这些产物是香料、医药中间体的核心原料，在现代化学工业中占据重要地位。在实验室条件下，研究苯甲醇氧化成苯甲醛或苯甲酸通常需要借助GC/MS以及HPLC等昂贵仪器，其分析操作复杂，成本高，不利于工业化产品分析。目前学界对于借助紫外分光光度法，针对该体系单一组分或双组分体系紫外分析方法的研究较多，但针对多组分混合液复杂体系分析的方法较少。因此，研发一种操作简便、成本低廉的多组分体系同步分析方法具有重要的现实意义。本文根据3种物质分子所具有官能团对紫外可见光的吸收特性差异，借助UV-1700紫外可见分光光度计进行测定，进而研发对该体系多组分混合液的分析方法。

1.测定原理

1.1叠加性原理

基于朗伯-比尔定律，吸光度（A）与吸光物质的浓度（c）和光程长度（b）呈线性正相关，其定量关系为A=εbc（ε为摩尔吸光系数）。在混合溶液体系中，各吸光物质对特定波长光的吸收行为相互独立，遵循吸光度加和性原理——即混合溶液的总吸光度等于各组分吸光度之和。据此特性，混合物中各组分含量可通过建立联立方程组求得，如混合物中有3组分则有：

Aλ1=ε11C1b+ε12C2b+ε13C3b(1)

Aλ2=ε21C1b+ε22C2b+ε23C3b(2)

Aλ3=ε31C1b+ε32C2b+ε33C3b(3)

其中b=1cm（石英比色皿光程）。εij（i，j=1，2，3）为各组分在波长λ1、λ2、λ3下的质量吸光系数（L/mg·cm），C1、C2、C3为混合液中各物质浓度（mg/L）。其中εij是通过各单一纯组分标准溶液的吸光度测量求得；Aλ1、Aλ2、Aλ3对应在波长λ1、λ2、λ3处测得混合溶液总吸光度。

1.2ε的确定

通过紫外分光光度计全波长扫模式对单一组分分别进行全扫，得到各单一组分吸光度-波长曲线，明确各组分适宜吸收波长，即λ1、λ2、λ3。在选定波长处，单一组分溶液符合朗伯-比尔定律A=εCb，（A：吸光度，b：光程长度，C：吸光物质浓度）因b=1cm，可简化为A=εC。配制一系列已知浓度标准溶液并测定其吸光度值，以浓度值为横坐标，标准溶液对应浓度的吸光度为纵坐标，可绘制标准曲线。其标准曲线表达式为C=kA＋d（理论d=0）。因A=εC=C/k，所以ε=1/k，通过测定不同组分、不同浓度标准溶液在多个波长下的吸光度，绘制标准曲线并获取斜率，即1/k，即可求得各波长下的吸光系数εij。ε=1/k，通过测定不同组分、不同浓度标准溶液在多个波长下的吸光度，绘制标准曲线并获取斜率，即1/k，即可求得各波长下的吸光系数εij。

2.实验部分

2.1主要仪器与试剂

UV-1700紫外可见分光光度计（波长范围190~900nm）；苯甲醇（≥99.5%，分析纯）；苯甲醛（≥99.0%，分析纯）；苯甲酸（≥99.5%，分析纯）；去离子水；100mL容量瓶；1L容量瓶。

2.2试验方法

2.2.1苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸标准溶液配制

分析天平称量苯甲醇、苯甲醛及苯甲酸各0.1005g、0.1010g及0.1005g溶于去离子水，移入1L容量瓶中，定容至刻度线，备用。随后用移液枪分别量取100μL、200μL、300μL、1000μL、2000μL、3000μL、4000μL、5000μL苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸转移至100mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度线，即可得到3组1μg/mL、3μg/mL、5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL、30μg/mL、40μg/mL、50μg/mL苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸标准溶液

2.2.2苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸标准溶液测定及其混合溶液方法研究

以去离子水作为空白样，将所制备的苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸标准溶液分别进行波长扫描，扫描区间为200~500nm，数据如图1所示。从图1a可知，苯甲醇出现1个吸收峰，位于257nm；从图1b可知，苯甲醛出现2个吸收峰，主峰及次峰位置分别位于249nm及282nm，且当浓度达到20μg/mL时，249nm处峰不随浓度升高而吸光度增加，但282nm处峰呈现较好正相关规律；图1c可知苯甲酸出现2个吸收峰，主峰及次峰位置分别位于227nm，270nm，主峰随着浓度升高，达到25μg/mL及以上时，峰位置出现较大偏移。如图1d所示，在相同溶度下，在282nm位置处，苯甲醇及苯甲酸的吸光度几乎为0；在227nm处，苯甲醇的吸光度为0，且苯甲醛该处位置的吸光度处于低吸收水平。因此，若已知混合总浓度，可通过测定282nm混合液浓度得到苯甲醛浓度，测定227nm吸光度，可计算出苯甲酸浓度，得到苯甲醇浓度。

2.2.3苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸混合溶液方法研究

在苯甲醇氧化体系中，苯甲醇作为底物，继而反应后混合体系浓度是定值（设为m），苯甲醛在282nm可以准确测量得到其浓度（假设为C1），而苯甲酸浓度可以在227nm处获得其浓度（假设为C2），三者浓度之和是定值（假设为m），继而苯甲醇溶度（设为C3）为C3=m-C1-C2，据此选择吸收波长227nm及282nm作为吸收波长测定吸光度。将不同浓度标准溶液在不同波长下测定吸光度，即可得到吸光度A相关数据（见表1）

以吸光度值为纵坐标，标准溶液对应浓度为横坐标，绘制浓度-吸光度标准曲线，即得苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸在不同波长下的浓度-吸光度标准曲线，拟合曲线见图2。

从图2a可知，在227nm波长下，苯甲醇吸光度接近于0，而苯甲醛及苯甲酸呈现出高线性拟合性，R2苯甲醛＞0.986，R2苯甲酸＞0.989；在282nm波长下（图2b），苯甲醇及苯甲酸的吸光度接近于0，而苯甲醛呈现出高线性拟合性，R2苯甲醛＞0.998。继而得到k及ε数据，如表1所示。

由于在282nm位置处，苯甲醇及苯甲酸的吸光度几乎为0；在227nm处，苯甲醇的吸光度为0；且在苯甲醇氧化体系中，苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸三者浓度之和是定值（假设为m）。由于在λ1（282nm）下苯甲醛的浓度C1可单独求出，则未知浓度变成2个，即C1、C3。测出光波λ2（227nm）下吸光度，且将C1代入方程得出苯甲酸浓度C2，继而得出苯甲醇浓度C3。结合表1所得数据，方程式（1）~（3）可简化成方程式（4）~（6），实现混合溶液中三者含量准确测定。

C1＝0.6424A282（4）

C2＝0.1819A227-0.4876A282（5）

C3=m-C1-C2（6）

其中C1代表苯甲醛浓度，C2代表苯甲酸浓度，C3代表苯甲醇浓度；m值范围为0~20μg/mL。

3.结果与讨论

3.1线性范围与加和性考察

在0~20mg/L浓度范围内苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸的工作曲线遵从朗伯-比尔定律，标准曲线的相关系数均大于0.986，说明线性关系良好。通过标准混合物直接测定的吸光度值与基于标准物质吸光系数计算的理论值之间差异不显著（相对误差＜5%）。经系统实验验证，苯甲醇、苯甲醛及苯甲酸加和性良好，基于紫外分光光度法的检测技术切实可行，在特定浓度区间内展现出良好的稳定性与可靠性。

3.2合成试样分析

取不同量的各物质的贮备溶液配制成人工合成试样，按实验方法测定吸光度后代入方程组求解， 回收实验结果见表2。结果较满意。测定的回收率为96.7%~104.9%，相对误差在5％以内，标准偏差不超过±0.1μg/mL，变异系数在4.3％以内。

4.结论

本研究采用紫外分光光度法（UV-1700）建立了苯甲醇氧化反应体系中苯甲醇、苯甲醛及苯甲酸3组分的同时定量分析方法。研究发现：苯甲醇的吸光度显著低于其氧化产物；282nm处为苯甲醛的特征吸收峰（其他组分无干扰）；227nm处苯甲醇吸收接近于0，且苯甲醛吸收较低，可作为苯甲酸的分析窗口。本文利用苯甲醛、苯甲酸及其混合物的紫外光谱特性，建立了简单、快速、准确的分析方法，分别给出了混合物中苯甲醛、苯甲酸的浓度计算公式：

C1＝0.6424A282（4）

C2＝0.1819A227-0.4876A282（5）

C3=m-C1-C2（6）

其中C1代表苯甲醛浓度，C2代表苯甲酸浓度，C3代表苯甲醇浓度；m值范围为0~20μg/mL。

回收实验表明：相对误差在5％以内，标准偏差不超过±0.1，变异系数在4.3％以内。该方法具有重要的理论研究意义和较高的实用价值，为苯甲醇选择性氧化过程产物分析提供了快速可靠的技术支持。

文章来源：[1]袁博文,邹芷颖,刘雯婷,等.紫外分光光度法同时测定苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸含量的研究[J].江西化工,2025,41(05):39-42.DOI:10.14127/j.cnki.jiangxihuag