紫外可見光譜和熒光光譜

紫外可見光譜和熒光光譜第一頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1紫外-可見光譜的基本原理13.6nm200nm380nm780nm

遠(yuǎn)紫外區(qū)（真空紫外區(qū)）近紫外區(qū)可見光區(qū)2.1.1紫外-可見（UV-Vis）光譜

紫外光譜(Ultravioletspectroscopy,UV)是吸收光譜.通常說的紫外光譜的波長范圍是200-380nm,常用的紫外光譜儀的測(cè)試范圍可擴(kuò)展到可見光區(qū)域,包括400-780nm的波長區(qū)域.低于200nm的吸收光譜屬真空紫外光譜,要用專門的真空紫外光譜儀測(cè)試.第二頁，共六十頁，2022年，8月28日

當(dāng)紫外光照射分子時(shí)，分子吸收光子能量后受激發(fā)而從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)，由于分子的能量是量子化的，所以只能吸收等于分子內(nèi)兩個(gè)能級(jí)差的光子?！鱁=E2-E1=hγ=hc/λ

（E2,E1-–始態(tài)和終態(tài)的能量h-–普朗克常數(shù)γ–-頻率c–-光速λ–-波長）紫外光的波長以300nm代入上式，求出紫外光的能量為：

E=4（ev）分子的能量電子能量1-20ev分子振動(dòng)能量0.05-1ev轉(zhuǎn)動(dòng)能量0.05-1ev

形成較寬的譜帶第三頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.2紫外光譜圖的組成

橫坐標(biāo)表示吸收光的波長,用nm為單位?？v坐標(biāo)表示吸收光的吸收強(qiáng)度，可以用A(吸光度),T(透射比或透光率或透過率),1-T(吸收率)、ε(吸收系數(shù))中的任何一個(gè)來表示。

紫外光譜圖是由橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和吸收曲線組成的。第四頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.3電子躍遷

有機(jī)物在紫外和可見光區(qū)域內(nèi)電子躍遷的方式一般有:σ→σ*,

n→σ*,

π→π*,

n→π*

飽和烴中的C-C鍵是σ鍵.產(chǎn)生σ→σ*躍遷所需能量大,吸收波長小于150nm的光子,即在真空紫外區(qū)有吸收.1)σ→σ*第五頁，共六十頁，2022年，8月28日(2)n→σ*

含O,N,S和鹵素等雜原子的飽和烴衍生物可發(fā)生此類躍遷,所需能量也較大,吸收波長為150-250nm的光子.C-OH和C-Cl等基團(tuán)的吸收在真空紫外區(qū)域內(nèi).C-Br,C-I和C-NH2等基團(tuán)的吸收在紫外區(qū)域內(nèi)，其吸收峰的吸收系數(shù)ε較低，一般ε＜300.第六頁，共六十頁，2022年，8月28日(3)π→π*

不飽和烴,共軛烯烴和芳香烴類可發(fā)生此類躍遷,吸收波長大多在紫外區(qū)(其中孤立雙鍵的λmax小于200nm),吸收峰的吸收系數(shù)ε很高.(4)

n→π*

在分子中含有孤對(duì)電子的原子和π鍵同時(shí)存在時(shí),會(huì)發(fā)生n→π*躍遷,所需能量小,吸收波長＞200nm,但吸收系數(shù)ε很小，一般為10-100.

不同分子結(jié)構(gòu)具有不同電子躍遷方式,有的基團(tuán)可有幾種躍遷方式。在紫外光譜中主要研究的躍遷是在紫外區(qū)域有吸收的π→π*和n→π*兩種。第七頁，共六十頁，2022年，8月28日

除上述4種電子躍遷方式外，在紫外和可見光區(qū)還有兩種較持殊的躍遷方式，即眾d-d躍遷和電荷轉(zhuǎn)移躍遷.(5)

d-d

躍遷

在過渡金屬絡(luò)合物溶液中容易產(chǎn)生這種躍遷,其吸收波長一般在可見光區(qū)域,有機(jī)物和高分子的過渡金屬絡(luò)合物都會(huì)發(fā)生這種躍遷。(6)

電荷轉(zhuǎn)移躍遷

電荷轉(zhuǎn)移可以是離子間,離子與分子間,以及分子內(nèi)的轉(zhuǎn)移,條件是同時(shí)具備電子給體(donor)和電子受體(acceptor).電荷轉(zhuǎn)移吸收譜帶的強(qiáng)度大,吸收系數(shù)一般大于10,000.這種躍遷在聚合物的研究中相當(dāng)重要。

第八頁，共六十頁，2022年，8月28日第九頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.4吸收帶的分類：R吸收帶（n-π

*躍遷）由酮基、--NO2、--NO、--N=N等發(fā)色基團(tuán)引起。特點(diǎn)是波長較長，但吸收較弱。測(cè)定這種吸收帶時(shí)需要濃溶液。K吸收帶（

π-π

*躍遷）由共軛烯烴和取代芳香化合物引起。特點(diǎn)是波長較短但吸收較強(qiáng)（ε>10000）。

ε值較大的原因：1）電子躍遷后有較大的偶極矩變化；

2）電子在某個(gè)能級(jí)間躍遷幾率較大。第十頁，共六十頁，2022年，8月28日B吸收帶（苯環(huán)振動(dòng)加π-π

*躍遷）該吸收帶是芳環(huán)、芳雜環(huán)的特征譜帶，吸收強(qiáng)度中等（ε=1000）。特點(diǎn)是在230—270nm，譜帶較寬且含多重峰或精細(xì)結(jié)構(gòu),精細(xì)結(jié)構(gòu)是由于振動(dòng)次能級(jí)的影響，當(dāng)使用極性溶劑時(shí)，精細(xì)結(jié)構(gòu)常?？床坏剑荒芸吹揭粚挿?。E吸收帶（

π-π

*躍遷）與B吸收帶一樣，是芳香族的特征譜帶，吸收強(qiáng)度大（ε=2000—14000，吸收波長偏向紫外的低波長部分，有的在遠(yuǎn)紫外區(qū)。如苯的E2和E1分別在184nm（ε=47000）和204nm(ε=7000），苯上有助色團(tuán)取代時(shí)，E2移向近紫外區(qū)。第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.5各類化合物的紫外吸收

飽和有機(jī)化合物的紫外吸收

只有部分飽和有機(jī)化合物（如C-Br、C-I、C-NH2）的n*躍遷有紫外吸收。(2)不飽和脂肪族有機(jī)化合物的紫外吸收

只有具有-共軛和p-共軛的不飽和脂肪族有機(jī)化合物可以在近紫外區(qū)出現(xiàn)吸收。吸收是由*躍遷和n*躍遷引起的。(3)芳香族有機(jī)化合物的紫外吸收

芳香族有機(jī)化合物都具有環(huán)狀的共軛體系，一般來講，它們都有三個(gè)吸收帶。最重要的芳香化合物苯的吸收帶為：max=184nm(=47000),max=204nm(6900）

max=255nm(230）

第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.6影響紫外光譜的因素(1)紫外吸收曲線的形狀及影響因素

紫外吸收帶通常是寬帶。影響吸收帶形狀的因素有：被測(cè)化合物的結(jié)構(gòu)、測(cè)定的狀態(tài)、測(cè)定的溫度、溶劑的極性。(2)吸收強(qiáng)度及影響因素

能差因素：能差小，躍遷幾率大空間位置因素:處在相同的空間區(qū)域躍遷幾率大(3)吸收位置及影響因素幾個(gè)基本概念：

生色基：能在某一段光波內(nèi)產(chǎn)生吸收的基團(tuán)，稱為這一段波長的生色團(tuán)或生色基。第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日助色基：當(dāng)具有非鍵電子的原子或基團(tuán)連在雙鍵或共軛體系上時(shí)，會(huì)形成非鍵電子與電子的共軛（p-共軛），從而使電子的活動(dòng)范圍增大，吸收向長波方向位移，顏色加深，這種效應(yīng)稱為助色效應(yīng)。能產(chǎn)生助色效應(yīng)的原子或原子團(tuán)稱為助色基。紅移現(xiàn)象：由于取代基或溶劑的影響使最大吸收峰向長波方向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為紅移現(xiàn)象。藍(lán)移現(xiàn)象：由于取代基或溶劑的影響使最大吸收峰向短波方向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為藍(lán)移現(xiàn)象。增色效應(yīng)：使值增加的效應(yīng)稱為增色效應(yīng)。減色效應(yīng)：使值減少的效應(yīng)稱為減色效應(yīng)。第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日max與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系該公式為：

max=母體二烯烴（或C=C-C=C）+環(huán)內(nèi)雙烯+環(huán)外雙鍵+延伸雙鍵+共軛體系上取代烷基+共軛體系上取代的助色基.

實(shí)例一max=217nm（母體二烯烴）+35nm（環(huán)外雙鍵）

+30nm（延伸雙鍵）+55nm(共軛體系上取代烷基）

=287nm應(yīng)用伍德沃德和費(fèi)塞爾規(guī)則來估算化合物紫外吸收max的位置。第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.7定量分析朗伯-比爾定律是紫外光譜定量分析的基礎(chǔ):A=logI0/I=εlc

（I0、I

–入射光和透射光強(qiáng)；ε

-–-摩爾消光系數(shù)；l–-試樣的光程長；c–溶質(zhì)濃度）參數(shù)λmax

和εmax

很重要：（1）λmax

表示吸收的最大波長，即最大的吸收峰位置。（2）εmax表示最大吸收的摩爾消光系數(shù)。因?yàn)棣排cA成正比，譜圖可以用ε為縱坐標(biāo)，因而ε也可以表示吸收峰的強(qiáng)度。一般地，ε>104

為強(qiáng)吸收（ε不超過105）

ε=103----104為中等吸收ε<103為弱吸收，由于這種躍遷的幾率很小，稱為禁戒躍遷。第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日P.Shen,S.T.Tan,etal,

Macromolecules,2008,41,5716-5722第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日Y.Liu,….,S.T.Tan,

Chem.Commun.2009,2499第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日H.Chen,…..,S.Tan,JournalofPhysicsChemistryC,2010,114,3280-3286第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日鍍膜器件室第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日光伏性能測(cè)試室第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2熒光光譜熒光光譜法基本原理

(1)

熒光(Fluoresence)和磷光(Phosphoresence)

熒光和磷光同屬發(fā)光光譜法，它們與分子吸收分光光度法緊密相關(guān)。分子在吸收輻射能而被激發(fā)到較高電子能級(jí)后，它們?yōu)榱朔祷鼗鶓B(tài)而釋放出能量。熒光是分子在吸收輻射之后立即(在10-8s數(shù)量級(jí))發(fā)射的光，而磷光則是在吸收能量后延遲釋放的光。兩者間的區(qū)別是；熒光是由單態(tài)—單態(tài)的躍遷產(chǎn)生的，而磷光所涉及的是三線態(tài)—單態(tài)躍遷。

熒光光譜具有很高的靈敏度。樣品中含有1~100ppm生色團(tuán)即可產(chǎn)生足夠強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)。采用多種不同的表征方法，使熒光發(fā)光方法具有多功能性，并可獲得分子水平的信息。第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日

大多數(shù)有機(jī)分子的電子態(tài)可以歸納為兩大類：?jiǎn)螒B(tài)和三重態(tài)。處于單態(tài)時(shí)，分子內(nèi)所有電子的自旋是配對(duì)的；處在三重態(tài)時(shí)，一組電子自旋是不成對(duì)的。第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日

分子在吸收適當(dāng)?shù)妮椛淠軙r(shí)，它從基態(tài)內(nèi)的一個(gè)振動(dòng)能級(jí)上升到某一受激電子能級(jí)(通常是第一受激單態(tài)，S1)中的某一振動(dòng)能級(jí)。吸收步驟發(fā)生在10-15S以內(nèi)。在緊接吸收之后處于受激單態(tài)較高振動(dòng)能級(jí)中的分子，通過碰撞而把過多的能量轉(zhuǎn)移給其它分子，以及將過多的能量分配給受激分子內(nèi)振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的其它可能模式，從而很快回到受激態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)。當(dāng)受激分子恢復(fù)到基態(tài)時(shí)，產(chǎn)生自發(fā)輻射，即熒光現(xiàn)象。這一輻射過程(S1-S0)的壽命很短，約10-8s，所以在許多分子里它能有效地與其它轉(zhuǎn)移激發(fā)能的過程相競(jìng)爭(zhēng)。如果單態(tài)的勢(shì)能曲線和三重態(tài)的勢(shì)能曲線交叉，某些單態(tài)受激分子可以通過系統(tǒng)間的交叉而轉(zhuǎn)到最低三重態(tài)，再從這里回到基態(tài)的某一振動(dòng)級(jí)，便發(fā)射磷光。磷光的發(fā)射必須改變自旋狀態(tài)，因此這一發(fā)射過程的速度比熒光慢得多，可達(dá)10-2~100s。熒光和磷光的發(fā)射波長長于激發(fā)波長，除了X射線熒光外，大多熒光法的工作波長在200~800nm之間。第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日(2)激發(fā)(Excitation,Ex)光譜熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜是指不同激發(fā)波長的輻射引起物質(zhì)發(fā)射某一波長熒光的相對(duì)效率。也就是，固定發(fā)射波長，改變激發(fā)波長，所得的熒光強(qiáng)度與激發(fā)波長的關(guān)系曲線為激發(fā)光譜。理論上最大激發(fā)波長與最大吸收波長是一致的，由激發(fā)光諧可選擇最佳激發(fā)波長。(3)發(fā)射(Emission,Em)光譜

使激發(fā)光的波長和強(qiáng)度保持不變，讓熒光物質(zhì)所產(chǎn)生的熒光通過發(fā)射單色器后照射到檢測(cè)器上，掃描發(fā)射單色器并檢測(cè)各種波長下相應(yīng)的熒光強(qiáng)度，然后記錄熒光強(qiáng)度對(duì)發(fā)射波長.第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2.2熒光光譜的測(cè)量

熒光光譜儀由光源、單色器、記錄系統(tǒng)等組成。并具有兩個(gè)單色器，一個(gè)為激發(fā)單色器，另一個(gè)為發(fā)射單色器。下圖為這類儀器光學(xué)系統(tǒng)示意圖。第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日PELS55LuminescenceSpectrometer第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2.3溶液的熒光強(qiáng)度與濃度的關(guān)系

(1)熒光的壽命熒光分子的平均壽命()定義：當(dāng)不存在進(jìn)一步的激發(fā)時(shí)，處于激發(fā)態(tài)的分子數(shù)目衰減到初始值的1／e所經(jīng)歷的時(shí)間，用下式表示:

式中，kf為熒光發(fā)射的速率常數(shù)；為各種非輻射去活化過程的速率常數(shù)總和。熒光強(qiáng)度的衰變一般遵從如下速率方程式:

式中F0

和Ft分別表示t=0和t=t時(shí)的熒光強(qiáng)度。作lnFt-t的關(guān)系曲線,從該曲線的斜率可求出熒光壽命.

沒有非輻射去活化過程存在時(shí)的熒光壽命為內(nèi)在的壽命,用表示:

一個(gè)近似的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則是:

式中為最大吸收波長下的摩爾吸光系數(shù)。第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日(二)熒光量子產(chǎn)率

熒光量子產(chǎn)率的定義：熒光物質(zhì)吸光后所發(fā)射的熒光的光子數(shù)與所吸收的激發(fā)光的光子數(shù)之比值，即:

現(xiàn)代最常用的測(cè)量方法是相對(duì)測(cè)量法得到相對(duì)熒光量子產(chǎn)率。在同一設(shè)備和激發(fā)光強(qiáng)度下測(cè)定已知量子產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)溶液(以s腳注)，和另一未知量子產(chǎn)率溶液(以x腳注)的校正熒光發(fā)射光譜面積D時(shí)，有以下的關(guān)系：式中，A為吸光度；n為溶液折射率；D為校正熒光發(fā)射光譜積分面積。熒光化合物的熒光量子產(chǎn)率的數(shù)值常處于0.1—1之間。熒光量子產(chǎn)率與熒光壽命之間的關(guān)系為:

第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2.4熒光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系

在熒光分析中，分析對(duì)象本身必須具有熒光特性，或者使其與相應(yīng)的熒光試劑反應(yīng)生成具有熒光特征的物質(zhì)。分子的熒光性主要取決于它自身的能量狀態(tài)，即該分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。熒光強(qiáng)度與分于結(jié)構(gòu)關(guān)系一般具有如下普遍規(guī)律。

1.具有共軛π

鍵的化合物化合物共軛體系越大，能量越低，離域π

電子越容易激發(fā)，熒光越易產(chǎn)生。大部分物質(zhì)具有芳環(huán)或雜環(huán)，芳環(huán)越大，其熒光峰越移向長波方向，熒光強(qiáng)度也越強(qiáng)。

2.具有剛性平面結(jié)構(gòu)的化合物熒光效率高的熒光體，其分子多是平面構(gòu)型且具有一定的剛性，例如偶氮苯不發(fā)熒光雜氮菲會(huì)發(fā)熒光。有機(jī)配位劑與金屬離子組成配合構(gòu)成取代基之間形成氫鍵，加強(qiáng)了分子的剛性，使熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。

第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日3．取代基的影響

(1)給電子取代基當(dāng)化合物中含有-NH2、-NHR、-NR2、-0H、-OR、-CN等給電子基團(tuán)時(shí)，這些基團(tuán)上的n電子可通過共軛效應(yīng)(十E)向芳環(huán)離域，使共軛體系中電子云密度增大，分子基態(tài)激發(fā)能降低，故能增強(qiáng)分子的熒光。

(2)吸電子取代基當(dāng)化合物中含有-CO-、-CHO、-COOH、-NO2和重氮類等基團(tuán)時(shí)，由于吸電子基的誘導(dǎo)效應(yīng)(-I)，使共扼體系中n電子云的密度降低，削弱了分子的熒光.(3)取代基的位置鄰位及對(duì)位取代基對(duì)熒光影響較大，間位取代基影響不大，兩種性質(zhì)不同的取代基共存時(shí)，其中一個(gè)取代基起主導(dǎo)作用。(4)重原子效應(yīng)芳烴取代上鹵素(Cl、Br和I)等其他的重原子之后。分子內(nèi)的共軛效應(yīng)(十E)小于誘導(dǎo)效應(yīng)(-I)，使共軛體系的電子云密度下降。分子熒光強(qiáng)度隨重原子的原子量增加而減弱，而磷光通常相應(yīng)地增強(qiáng)，這種效應(yīng)稱為重原子效應(yīng)。因?yàn)橹卦拥拇嬖?，使得熒光體中電子自旋軌道偶合作用加強(qiáng)，S1—T1的系間交叉增加，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度減弱，磷光強(qiáng)度增強(qiáng)。第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日

4．鈾和稀土元素的鹽類參加吸光的是4f和5f內(nèi)層電子,與外部沒有能量交換,無論固相還是液相,4f和5f電子躍遷所特有的熒光.5．配位化合物的熒光金屬離子與有機(jī)配位體形成配位化合物的發(fā)光能力與金屬離子以及有機(jī)配位體的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。

(1)二元配合物金屬離子主要有兩種類型。第一類金屬離子的外電子層具有與惰性氣體相同的結(jié)構(gòu)，為反磁性離子，這種金屬離子與含有芳基的有機(jī)配位體形成配合物時(shí)一般會(huì)發(fā)較強(qiáng)的熒光。配合物的熒光強(qiáng)度隨金屬離子的原子量增加而減弱(也稱重原子效應(yīng))，吸收峰和發(fā)射峰也相應(yīng)向長波長方向移動(dòng)。金屬離子相當(dāng)于一惰性原子，與有機(jī)配位體的不同部位形成一附加環(huán)，同時(shí)加強(qiáng)配位體的剛性平面結(jié)構(gòu)。這類配合物由配位體L吸光和發(fā)光，稱L*一L發(fā)光。

第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日

第二類金屬離子具有惰性氣體的外層電子結(jié)構(gòu)，其次外層含有未充滿電子的f層，金屬離子會(huì)產(chǎn)生f*一f發(fā)光躍遷。激發(fā)的有機(jī)配位體的能量可能轉(zhuǎn)移給金屬離子M，產(chǎn)生金屬離子激發(fā)態(tài)M*，由激發(fā)態(tài)金屬離子M*返回基態(tài)，發(fā)出特征的線狀熒光，稱M*一M發(fā)光。其熒光強(qiáng)度比該金屬純無機(jī)離子的熒光強(qiáng)得多，金屬離子得到敏化，部分稀土元素屬于這類。(2)三元配合物

三元配合物的發(fā)光行為與上述的二元配合物相似，即可分為L*-L型發(fā)光和M*-M型發(fā)光?？墒窃谀承┣闆r下，三元配合物可大大提高熒光分析法的靈敏度和選擇性。目前有很多元素采用三元配合物的熒光分折。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日5、環(huán)境因素對(duì)熒光光強(qiáng)度的影響雖然分子的熒光性取決于分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但溶液中環(huán)境因素對(duì)分子熒光能產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。(1)溶劑的影響有人認(rèn)為溶劑對(duì)于熒光強(qiáng)度的影響主要決定于溶劑的分子結(jié)構(gòu)，而不在于溶劑的極性。溶質(zhì)、溶劑分子問的相互作用，即偶極子向的靜電作用、氫鍵、電荷移動(dòng)等因素改變了熒光的量子產(chǎn)率，要對(duì)溶劑的影響做出恰當(dāng)解釋是不容易的。(2)溫度的影響在一般情況下，隨著熒光物質(zhì)溫度的升高而熒光強(qiáng)度降低。其原因在于高溫下分子碰撞失去能量以及易于發(fā)生內(nèi)部轉(zhuǎn)體和系間交叉，可是也有例外。在熒光測(cè)定時(shí)需要使試樣保持恒溫。(3)pH值一般情況下度具有很大影響,溶液的pH值對(duì)熒光性有機(jī)化合物和熒光性螯合物的熒光光譜以及熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析時(shí)必須選擇最佳pH范圍。第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日6.溶液熒光猝滅

熒光猝滅一般指任何可使某種給定熒光物質(zhì)的熒光強(qiáng)度下降的作用。狹義地說，熒光猝滅指的是熒光物質(zhì)分于與溶劑分子或溶質(zhì)分子之間所發(fā)生的導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降的物理或化學(xué)作用過程。與熒光物質(zhì)分子發(fā)生相互作用而引起熒光強(qiáng)度下降的物質(zhì)，稱為熒光猝滅劑。熒光猝滅過程分為兩種形式：第一種：基態(tài)熒光性分子P與猝滅性分子Q之間生成配位化合物PQ，從而使熒光物質(zhì)喪失熒光性。由這種機(jī)理引起的猝滅是靜態(tài)猝滅:

第二種：激發(fā)態(tài)熒光性分子P*與猝滅性分子Q碰撞而失去能量,稱為動(dòng)態(tài)粹滅：第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日(1)濃度猝滅對(duì)于氣態(tài)或液態(tài)的純熒光物質(zhì)，其濃度達(dá)到某一程度之后熒光強(qiáng)度開始降低，這種現(xiàn)象叫濃度猝滅。濃度猝滅有兩個(gè)原因:一是由激發(fā)態(tài)分子與基態(tài)分子碰撞造成的動(dòng)態(tài)猝滅；另一原因是基態(tài)分子締合造成的靜態(tài)猝滅。也有負(fù)的濃度猝滅現(xiàn)象。(2)氧分子猝滅很多的熒光物質(zhì)，特別是芳香族碳?xì)浠衔锏臒晒鈺?huì)被氧猝滅。在溶液中氧分子的猝滅作用大小因熒光分子的結(jié)構(gòu)及溶劑介電常數(shù)而異。沒有取代基的芳香族化合物，氧分子的猝滅作用大；有取代基的芳香族及雜環(huán)化合物，氧分子猝滅作用小。有機(jī)溶劑中猝滅作用大，水溶液中猝滅作用小。對(duì)氧分子猝滅作用的一種解釋為，三重態(tài)的氧分子和激發(fā)單重態(tài)的熒光分子碰撞形成了激發(fā)單重態(tài)的氧分子和三重態(tài)的熒光分子。還有一種解釋為順磁性的氧分子增加了自旋軌道的相互作用，助長了系間交叉(S1-T1,T1-S0)的速度。

第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日(3)順磁性離子猝滅順磁性金屬離子，特別是3d軌道未充滿電子的過渡金屬離子，如Fe(III)，Ni(II)，Cr(III)，Cu(II)，Co(II)等對(duì)熒光性分子顯示很大的猝滅作用。一般解釋為：熒光性分子的π電子與順磁性離子的軌道相互作用形成特殊的能級(jí)，或者是由于順磁性離子的有色吸收將熒光分子的能量轉(zhuǎn)化為熱能，增加了系統(tǒng)間交叉的速度。第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2.6熒光光譜分析及其應(yīng)用

1.熒光定量分析

進(jìn)行常規(guī)的熒光定量分析時(shí)，熒光強(qiáng)度必須與測(cè)定成份的濃度成正比，并具有良好的重現(xiàn)性，一般采用工作曲線法。首先用一穩(wěn)定的熒光物質(zhì)(熒光塑料板或某種熒光基準(zhǔn)物質(zhì)如硫酸奎寧的溶液)，并設(shè)定儀器的工作條件．即校正儀器讀數(shù)，使不同時(shí)間測(cè)得的工作曲線先后一致。然后測(cè)定已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的熒光強(qiáng)度，以熒光強(qiáng)度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度繪制工作曲線。最后由測(cè)得的試樣溶液的熒光強(qiáng)度對(duì)照工作曲線，求出分析物質(zhì)的濃度。定量分析中應(yīng)使用工作曲線的直線部分。熒光分析中，熒光強(qiáng)度必須真實(shí)地反映待測(cè)熒光物質(zhì)的濃度，應(yīng)當(dāng)扣除溶劑和其他熒光雜質(zhì)的熒光強(qiáng)度，即扣除空白溶液的值。根據(jù)樣品實(shí)際情況，可根據(jù)溶劑空白、試劑空白或僅猝滅了分析物質(zhì)熒光后的試樣溶液空白。第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日2.熒光探針

以熒光標(biāo)記物或熒光探針注入生物體內(nèi),可以檢測(cè)生物體內(nèi)的生物或化學(xué)反應(yīng).對(duì)熒光探針的要求是：①有高的熒光強(qiáng)度(包括激發(fā)的吸收和量子產(chǎn)率)；①熒光信號(hào)與背景應(yīng)有明顯的區(qū)別，探針試劑的熒光發(fā)射波長應(yīng)大于500nm，Stockes位移應(yīng)大于50nm；③其與生物體的結(jié)合不能對(duì)生物體有不利的影響；④易溶于水，⑤形成的結(jié)合物在貯存或測(cè)定時(shí)穩(wěn)定性好。作為熒光探針的鑭系離子螯合物，已使熒光免疫分析的熒光探針由單純的有機(jī)分子標(biāo)記物發(fā)展到金屬離子螯合物，由于鑭系離子螯合物高強(qiáng)度的熒光發(fā)射及熒光壽命長的特點(diǎn)，已建立了時(shí)間分辨熒光免疫分析法(FIA).

在FIA中己廣泛應(yīng)用異硫氰酸熒光素及其衍生物、羅丹明類衍生物等作為標(biāo)記物。另外一些生物大分子，如藻膽蛋白、卟啉類和葉綠素等，由于其stokes位移大，有利于排除干擾，也作為探針標(biāo)記物。一些有機(jī)熒光探針的結(jié)構(gòu)及分析用途見?分析化學(xué)手冊(cè)第三分冊(cè)?表23—2。第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日Figure9.FluorescentopticalmicroscopicimageofelectrospunPLLAfiberscontaining50wt%ZnSequantumdots(200×magnification).Figure10.Fluorescenceemissionspectraof(a)ZnSequantumdotsfromCH2Cl2solution,(b)electrospunPLLAfiberscontaining10wt%ZnSe,(c)electrospunPSfiberscontaining10wt%ZnSe.SSchlecht,ST

Tan,JH.Wendorff,ChemistryofMaterials2005,17(4),809第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日Figure1(a)UV-Visandfluorescenceemissionspectraand(b)FluorescentopticalmicroscopicimageofelectrospunPHEMAfiberscontaining30wt%Fe3O4nanoparticlesand20wt%albuminwithdog-fluoresceinisothiocyanate.(a)(b)ST

Tan,JH.Wendorff,

ChemPhysChem,2005,6,1461第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日3.無機(jī)化合物的熒光分析無機(jī)化合物的直接熒光測(cè)定，以鈾和稀土元素分析為主。絕大多數(shù)無機(jī)化合物都是與有機(jī)試劑發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊晒馕镔|(zhì)而后進(jìn)行測(cè)定(即熒光呈現(xiàn)法)，利用的反應(yīng)類型有形成配合物、置換反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、催化反應(yīng)和酶反應(yīng)等?；跓o機(jī)化合物對(duì)熒光試劑或熒光配合物的熒光猝滅作用的方法(即熒光猝滅法)測(cè)定無機(jī)物，約占全部文獻(xiàn)的五分之一，其中也不乏一些高靈敏度的方法，但其線性范圍和選擇性不如熒光呈現(xiàn)法。?分析化學(xué)手冊(cè)第三分冊(cè)?表23—5(共32頁)匯總了近十幾年國內(nèi)外各種無機(jī)離子或化合物的熒光分析方法。第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日4.有機(jī)化合物的熒光分析熒光法可以分析痕量和超痕量的有機(jī)物。在各種環(huán)境樣品—大氣、水、土壤、動(dòng)植物材料、食品和飼料中，熒光法用來測(cè)定其雜質(zhì)，也還應(yīng)用于藥物、農(nóng)藥、毒素、胺類、氨基酸以及其他生物樣品的分析。

一般的熒光分析法的選擇性不夠好，這是實(shí)際應(yīng)用熒光法的主要障礙。但熒光法與色譜法[包括紙色譜、柱色譜、薄層色譜、高效薄層色譜、液相色譜