分子熒光與分子磷光光譜法-資料下載頁
2025-01-18 16:46本頁面
【正文】 任何熒 （ 磷 ） 光都具有兩種特征光譜：激發(fā)光譜與發(fā)射光譜 。 它們是熒 （ 磷 ） 光定性分析的基礎 。 1） 激發(fā)光譜 改變激發(fā)波長 ， 測量在最強熒 （ 磷 ） 光發(fā)射波長處的強度變化 ， 以激發(fā)波長對熒光強度作圖可得到激發(fā)光譜 。 激發(fā)光譜形狀與吸收光譜形狀完全相似 ， 經(jīng)校正后二者完全相同 ！ 這是因為分子吸收光能的過程就是分子的激發(fā)過程 。 激發(fā)光譜可用于鑒別熒光物質(zhì)；在定量時 ， 用于選擇最適宜的激發(fā)波長 。 38 2） 發(fā)射光譜 發(fā)射光譜即熒光光譜 。 一定波長和強度的激發(fā)波長輻照熒光物質(zhì) ，產(chǎn)生不同波長的強度的熒光 ， 以熒光強度對其波長作圖可得熒光發(fā)射光譜 。 由于不同物質(zhì)具不同的特征發(fā)射峰 ， 因而使用熒光發(fā)射光譜可用于鑒別熒光物質(zhì) 。 如右圖所示 。 39 四、磷光分析法 分子磷光與分子熒光光譜的主要差別是磷光是第一激發(fā)單重態(tài)的最低能層，經(jīng) 系間跨越 躍遷到第一激發(fā)三重態(tài)，并經(jīng) 振動弛豫 至最低振動能層，然后躍遷回到基態(tài)發(fā)生的。與熒光相比，磷光具有如下三個特點： （ 1）磷光輻射的波長比熒光長 分子的 T1態(tài)能量比 S1態(tài)低。 （ 2）磷光的壽命比熒光長 由于熒光是 S1 ? S0躍遷產(chǎn)生的，這種躍遷是自旋許可的躍遷，因而 S1態(tài)的輻射壽命通常在 107~ 109s，磷光是 T1 ? S0躍遷產(chǎn)生的，這種躍遷屬自旋禁阻的躍遷，其速率常數(shù)要小，因而輻射壽命要長，大約為 104~ 10s， 40 （ 3）磷光的壽命和輻射強度對于重原子和順磁性離子敏感。 低溫磷光分析中， 液氮 是最常用的合適的冷卻劑。因此要求所使用的溶劑，在液氮溫度（ 77K）下應具有足夠的 粘度 并能 形成透明的剛性玻璃體 ，對所分析的試樣應具有 良好的溶解特性 。試樣的剛性可減少熒光的碰撞猝滅。溶劑應易于提純，以除去芳香族和雜環(huán)化合物等雜質(zhì)。溶劑應在所研究的光譜區(qū)域內(nèi)沒有很強的吸收和發(fā)射。最常用的溶劑是 EPA，它由乙醇、異戊烷和二乙醚按體積比為 2： 5： 5混合而成。使用 含有重原子的混合溶劑 IEPA（由 EPA：碘甲烷 =10： 1組成），有利于系間跨越躍遷，可以增加磷光效應。 1. 低溫磷光 由于激發(fā)三重態(tài)的壽命長，使激發(fā)態(tài)分子發(fā)生 T1? S0這種分子內(nèi)部的內(nèi)轉(zhuǎn)化非輻射去活化過程以及激發(fā)態(tài)分子與周圍的溶劑分子間發(fā)生碰撞和能量轉(zhuǎn)移過程，或發(fā)生某些光化學反應的幾率增大，這些都將使磷光強度減弱，甚至完全消失。為減少這些去活化過程的影響，通常應在低溫下測量磷光。 41 含重原子的溶劑，由于重原子的高核電荷引起或增強了溶質(zhì)分子的自旋 軌函耦合作用，從而增大了 S0? T1吸收躍遷和S1?T1系間跨越躍遷的幾率，有利于磷光的發(fā)生和增大磷光的量子產(chǎn)率。這種作用稱為 外部重原子效應 。當分子中引入重原子取代基，例如，當芳烴分子中引入雜原子或重原子取代基時，也會發(fā)生內(nèi)部重原子效應，導致磷光量子效率的提高。 42 由于低溫磷光需要低溫實驗裝置，溶劑選擇的限制等因素，從而發(fā)展了多種室溫磷光法（ RTP）。 （ 1）固體基質(zhì)室溫磷光法（ SSRTP） 此法基于測量室溫下 吸附于固體基質(zhì)上 的有機化合物所發(fā)射的磷光。所用的載體種類較多，有 纖維素載體 （如濾紙、玻璃纖維）、無機載體 （如硅膠、氧化鋁）以及 有機載體 （如乙酸鈉、聚合物、纖維素膜）等。 理想的載體是既能將分析物質(zhì)牢固地束縛在表面或基質(zhì)中以增加其剛性，并能減小三重態(tài)的碰撞猝滅等非輻射去活化過程，而本身又不產(chǎn)生磷光背景 。 43 （ 2）膠束增穩(wěn)的溶液室溫磷光法（ MSRTP） 當溶液中表面活性劑的濃度達到臨界膠束濃度后，便相互聚集形成膠束。由于這種膠束的多相性，改變了磷光團的微環(huán)境和定向的約束力，從而強烈影響了磷光團的物理性質(zhì)， 減小了內(nèi)轉(zhuǎn)化和碰撞能量損失 等非輻射去活化過程的趨勢，明顯增加了三重態(tài)的穩(wěn)定性，從而可以實現(xiàn)在溶液中測量室溫磷光。 利用膠束穩(wěn)定的因素，結合重原子效應，并對溶液除氧，是 MSRTP 的三個要素。 （ 3）敏化溶液室溫磷光法（ SSRTP） 該法在 沒有表面活性劑存在 的情況下獲得溶液的室溫磷光。分析物質(zhì)被激發(fā)后并不發(fā)射熒光 ，而是經(jīng)過 系間跨越 過程衰減變至最低激發(fā)三重態(tài)。當有某種合適的能量受體存在時，發(fā)生了由分析物質(zhì)到受體 的三重態(tài)能量 轉(zhuǎn)移 ，最后通過測量 受體所發(fā)射的室溫磷光強度 而間接測定該分析物質(zhì)。在這種方法中，分析物質(zhì)本身并不發(fā)磷光，而是引發(fā)受體發(fā)磷光。 44 3. 磷光儀器 在熒光儀樣品池上增加磷光配件：低溫杜瓦瓶和斬光片 。如右圖所示 。 斬波片的作用是利用其分子受激所產(chǎn)生的熒光與磷光的壽命不同獲取磷光輻射 。 轉(zhuǎn)筒式磷光鏡 轉(zhuǎn)盤式磷光鏡 45 4. 應用 磷光分析主要用于測定有機化合物，如石油產(chǎn)品、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、藥物等方面。（一些有機化合物的磷光分析實例） 第六章 分子熒光光譜法學習要求 掌握分子熒光和磷光光譜產(chǎn)生的機理 掌握分子產(chǎn)生熒光的條件 掌握熒光與有機物分子結構的關系 了解分子熒光產(chǎn)生的過程 了解熒光光譜與吸收光譜之間的關系 了解影響熒光強度的因素 了解熒光猝滅的原因 了解熒光儀器的構造與其它光譜儀的區(qū)別 了解磷光產(chǎn)生的原因和種類 了解磷光儀器
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