現(xiàn)代分析技術(shù)分子發(fā)光分析法詳解演示文稿

現(xiàn)代分析技術(shù)分子發(fā)光分析法詳解演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)（優(yōu)選）現(xiàn)代分析技術(shù)分子發(fā)光分析法當(dāng)前第2頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)三維熒光光譜采用F-7000型熒光光度計(jì)測(cè)定，λex與λem的掃描范圍分別為(200～400)和(200～500)nm。EEM數(shù)據(jù)采用Origin8.0軟件進(jìn)行處理，以等高線圖表征，每條等高線間隔代表5個(gè)單位熒光強(qiáng)度。當(dāng)前第3頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)當(dāng)前第4頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)當(dāng)前第5頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)原水的Ⅱ～Ⅴ熒光區(qū)內(nèi)多處出現(xiàn)削峰現(xiàn)象，同時(shí)Ⅰ區(qū)內(nèi)存在明顯的熒光峰，說(shuō)明該段河水中各類(lèi)天然有機(jī)物的含量均較高，DOM以類(lèi)腐殖酸、類(lèi)富里酸和芳香族蛋白質(zhì)為主。當(dāng)前第6頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)原水經(jīng)活性炭振蕩吸附5min后，各區(qū)內(nèi)削峰現(xiàn)象全部消失，EEM中出現(xiàn)3個(gè)主要的熒光峰(A、B、C)，λex/λem熒光峰位置分別為(260nm/340nm)、(230nm/340nm)和(245nm/400nm)，A、B峰均為類(lèi)芳香族蛋白質(zhì)熒光，代表色氨酸類(lèi)蛋白質(zhì)，C峰代表類(lèi)富里酸；此外在(λex＞300nm)、(λem＞410nm)的區(qū)域內(nèi)有一個(gè)寬闊的峰帶D，與類(lèi)腐殖酸有關(guān)，強(qiáng)度相對(duì)較弱。當(dāng)前第7頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)延長(zhǎng)吸附時(shí)間至15min，各熒光峰強(qiáng)度(FI)均有所降低，C、D峰強(qiáng)度變化較大；吸附時(shí)間延長(zhǎng)至30min后C熒光峰消失，其他熒光峰強(qiáng)度無(wú)明顯變化。當(dāng)前第8頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)結(jié)論：（1）在前15min內(nèi)，活性炭對(duì)各類(lèi)有機(jī)物的吸附效果最為顯著；（2）活性炭對(duì)水中有機(jī)物的吸附具有明顯的選擇性，對(duì)類(lèi)腐殖酸、類(lèi)富里酸化合物的吸附效果較好，對(duì)芳香族蛋白質(zhì)類(lèi)化合物的吸附效果較差。當(dāng)前第9頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)7.1概述7.2分子熒光分析法及其基本原理7.3熒光分析儀器7.4分子熒光定量分析方法7.5化學(xué)發(fā)光分析法7.6分析發(fā)光分析法的應(yīng)用當(dāng)前第10頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)某些物質(zhì)的分子吸收一定能量躍遷到較高的電子激發(fā)態(tài)后，在返回電子基態(tài)的過(guò)程中伴隨有光輻射。7.1概述化學(xué)發(fā)光：物質(zhì)因吸收化學(xué)反應(yīng)能而激發(fā)發(fā)光的現(xiàn)象。光致發(fā)光：物質(zhì)因吸收光能而激發(fā)發(fā)光的現(xiàn)象。電致發(fā)光：物質(zhì)因吸收電能而激發(fā)發(fā)光的現(xiàn)象。生物發(fā)光：發(fā)生在生物體內(nèi)有酶類(lèi)物質(zhì)參與的化學(xué)發(fā)光。當(dāng)前第11頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)分子熒光分析法和分子磷光分析法利用物質(zhì)的分子吸收光能所產(chǎn)生的熒光或磷光光譜對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析測(cè)定的方法。當(dāng)前第12頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)一、分子熒光和磷光的產(chǎn)生7.2分子熒光分析法及其基本原理二、分子熒光分析的基本原理1.分子自旋狀態(tài)的多重性2.無(wú)輻射躍遷（無(wú)輻射去激）3.分子熒光和磷光的產(chǎn)生及其類(lèi)型當(dāng)前第13頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)分子自旋狀態(tài)的多重性單重態(tài)（S）：分子中所有電子自旋都配對(duì)?；鶓B(tài)單重態(tài)（S0）：具有最低電子能的單重態(tài)。第一激發(fā)單重態(tài)（S1）：基態(tài)單重態(tài)的一個(gè)電子受激躍遷到第一激發(fā)態(tài)且不改變自旋。第二激發(fā)單重態(tài)（S2）：受到更高能量的光激發(fā)且不改變自旋。三重態(tài)（T）：電子在躍遷過(guò)程中改變了自旋方向，使分子具有兩個(gè)自旋平行的電子。相應(yīng)地有第一激發(fā)三重態(tài)（T1）和第二激發(fā)三重態(tài)（T2）。當(dāng)前第14頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)（1）單重態(tài)（S）分子在磁場(chǎng)中不發(fā)生能級(jí)分裂，有抗磁性；三重態(tài)（T）有順磁性。（2）電子在不同多重態(tài)間（單重態(tài)S與三重態(tài)T）躍遷時(shí)其自旋需換向，不易發(fā)生。即，S與T態(tài)間的躍遷概率比單重態(tài)與單重態(tài)間的躍遷概率小。（3）激發(fā)單重態(tài)電子相斥比對(duì)應(yīng)的激發(fā)三重態(tài)強(qiáng)，更不穩(wěn)定。各狀態(tài)能量高低順序?yàn)椋篠2>T2>S1>T1>S0。（4）受激單重態(tài)（S）和第二激發(fā)三重態(tài)（T2）壽命很短。亞穩(wěn)態(tài)[第一激發(fā)三重態(tài)（T1）]的平均壽命為10-4～10s。同一物質(zhì)不同多重態(tài)的性質(zhì)區(qū)別當(dāng)前第15頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)無(wú)輻射躍遷（無(wú)輻射去激）激發(fā)態(tài)分子返回基態(tài)時(shí)，不伴隨發(fā)光現(xiàn)象。振動(dòng)馳豫（VR）系間串躍（ISC）內(nèi)轉(zhuǎn)換（IC）當(dāng)前第16頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)振動(dòng)馳豫（VR）同一電子能級(jí)內(nèi)，激發(fā)態(tài)分子以熱的形式將多余的能量傳遞給周?chē)姆肿?，自己則從高的振動(dòng)能級(jí)回到低的振動(dòng)能級(jí)。產(chǎn)生振動(dòng)馳豫的時(shí)間極短，約為10-12s。當(dāng)前第17頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)換（IC）同一多重態(tài)的不同電子能級(jí)間的無(wú)輻射去激過(guò)程。單重態(tài)當(dāng)前第18頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)系間串躍（ISC）不同多重態(tài)之間的無(wú)輻射躍遷。發(fā)生系間串躍時(shí)電子自旋需換向，因此較內(nèi)轉(zhuǎn)換困難，需10-6s的時(shí)間。系間串躍易在S1和T1間發(fā)生。當(dāng)前第19頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)分子熒光和磷光的產(chǎn)生及其類(lèi)型分子熒光分子磷光延遲熒光輻射去激：處于S1或T1態(tài)的分子返回S0態(tài)時(shí)伴隨發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)前第20頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)分子熒光熒光（快速熒光或瞬時(shí)熒光）：分子從S1態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)躍遷至S0態(tài)各個(gè)振動(dòng)能級(jí)所產(chǎn)生的輻射光。發(fā)生概率大，輻射過(guò)程快，一般在10-9～10-6s內(nèi)完成。當(dāng)前第21頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)斯托克斯（stokes）位移：熒光物質(zhì)分子吸收的光能經(jīng)過(guò)無(wú)輻射去激的消耗后降至S1態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，熒光的波長(zhǎng)比激發(fā)光長(zhǎng)，能量較激發(fā)光小。斯托克斯位移越大，激發(fā)光對(duì)熒光測(cè)定的干擾越小，當(dāng)它們相差20nm以上時(shí)，激發(fā)光的干擾很小，可進(jìn)行熒光測(cè)定。當(dāng)前第22頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)分子磷光受激分子降至S1的最低振動(dòng)能級(jí)后，經(jīng)系間串躍至T1態(tài)，并經(jīng)T1的最低振動(dòng)能級(jí)回到S0態(tài)的各種振動(dòng)能級(jí)所輻射的光。當(dāng)前第23頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)在磷光發(fā)射過(guò)程中，分子需改變電子自旋，且在亞穩(wěn)的可T1態(tài)停留較長(zhǎng)的時(shí)間，分子相互碰撞的無(wú)輻射能量損耗大，磷光的波長(zhǎng)較熒光更長(zhǎng)，壽命約為10-4～10s，即在光照停止后，仍可持續(xù)一段時(shí)間。當(dāng)前第24頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)分子躍遷至T1態(tài)后，因相互碰撞或通過(guò)激活作用又回到S1態(tài)，經(jīng)振動(dòng)馳豫到達(dá)S1態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)再發(fā)射熒光。延遲熒光延遲熒光在激發(fā)光源熄滅后，可拖后一段時(shí)間，但和磷光又有本質(zhì)區(qū)別，同一物質(zhì)的磷光波長(zhǎng)總比發(fā)射熒光的波長(zhǎng)長(zhǎng)。同一物質(zhì)在相同條件下觀察到的各種熒光其波長(zhǎng)完全相同，僅發(fā)光途徑和壽命不同。當(dāng)前第25頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)二、分子熒光分析的基本原理為熒光物質(zhì)選擇具有特定波長(zhǎng)的激發(fā)光濾除熒光液池的反射光、瑞利和拉曼光以及溶液中干擾物質(zhì)產(chǎn)生的熒光當(dāng)前第26頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)熒光激發(fā)光譜與熒光發(fā)射光譜熒光強(qiáng)度及其與濃度的關(guān)系熒光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系影響熒光強(qiáng)度的主要因素當(dāng)前第27頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)熒光激發(fā)光譜固定第二單色器的波長(zhǎng)，使測(cè)定的熒光波長(zhǎng)保持不變，再使第一單色器的波長(zhǎng)在200～700nm范圍內(nèi)掃描，以相對(duì)熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)的激發(fā)波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)作圖，所繪出的曲線。

作用：為熒光分析選擇最佳激發(fā)波長(zhǎng)。熒光發(fā)射光譜固定第一單色器波長(zhǎng)，使激發(fā)波長(zhǎng)保持不變，再使第二單色器波長(zhǎng)在200～700nm范圍內(nèi)掃描，所獲得的光譜。

作用：為熒光分析選擇最佳測(cè)定波長(zhǎng)，且可用于定性分析。當(dāng)前第28頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)定性分析依據(jù)熒光光譜形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。

不同熒光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，其S0與S1態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)間的能量差不一樣，基態(tài)中各振動(dòng)能級(jí)的分布情況不一樣，所以其熒光光譜的形狀也不一樣。當(dāng)前第29頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)熒光強(qiáng)度及其與濃度的關(guān)系當(dāng)前第30頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)熒光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系強(qiáng)熒光分子：具有大的共軛π鍵、給電子取代基和剛性平面結(jié)構(gòu)等。無(wú)顯著熒光：飽和化合物及僅有孤立雙鍵化合物。共軛π鍵體系剛性平面結(jié)構(gòu)取代基效應(yīng)電子躍遷類(lèi)型當(dāng)前第31頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)共軛π鍵體系菲：350nm共軛環(huán)數(shù)相同的芳香族化合物，線性環(huán)結(jié)構(gòu)的熒光波長(zhǎng)比非線性者長(zhǎng)。當(dāng)前第32頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)最強(qiáng)最有用的熒光物質(zhì)多是含有低能π－π*躍遷的有機(jī)芳香族化合物及其金屬離子配合物。電子共軛程度越大，越容易產(chǎn)生熒光；環(huán)越大，發(fā)光峰紅移程度越大，發(fā)光越強(qiáng)。當(dāng)前第33頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)剛性平面結(jié)構(gòu)平面構(gòu)型，強(qiáng)熒光物質(zhì)強(qiáng)熒光物質(zhì)分子多數(shù)具有剛性平面結(jié)構(gòu)。非平面構(gòu)型，不發(fā)熒光當(dāng)前第34頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)取代基效應(yīng)取代基種類(lèi)取代基位置給電子取代基得電子取代基當(dāng)前第35頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)給電子取代基形成p–π共軛效應(yīng)，加強(qiáng)熒光。－OH、－OR、－CN、－NH2、－NHR、－NR2、－OCH3等。當(dāng)前第36頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)得電子取代基n電子云與π電子云不共平面，熒光減弱，磷光加強(qiáng)。

－COOH、－NO2、－SH等。

重原子效應(yīng)

芳環(huán)上取代上F、Cl、Br、I后，系間串躍加強(qiáng)，熒光強(qiáng)度隨鹵素相對(duì)原子質(zhì)量增加而減弱，磷光相應(yīng)增強(qiáng)。當(dāng)前第37頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)取代基位置對(duì)位、鄰位取代，熒光增強(qiáng)；間位取代，熒光減弱。當(dāng)前第38頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)電子躍遷類(lèi)型含氮、氧、硫雜原子的有機(jī)物（如喹啉、芳酮類(lèi)）：含未鍵合的非鍵電子n，電子躍遷多為n－π*型，系間串躍強(qiáng)烈，熒光很弱或不發(fā)熒光。不含氮、氧、硫雜原子的有機(jī)螢光體多發(fā)生π－π*型躍遷，摩爾吸光系數(shù)大（約為104），熒光輻射強(qiáng)。當(dāng)前第39頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)影響熒光強(qiáng)度的主要因素?zé)晒忖В╟u）滅自猝滅轉(zhuǎn)入三重態(tài)猝滅電荷轉(zhuǎn)移猝滅溫度、酸度和溶劑的影響表面活性劑的影響熒光分子與溶劑或其他物質(zhì)分子作用使熒光強(qiáng)度減弱當(dāng)前第40頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)自猝滅M*在發(fā)光前與基態(tài)碰撞引起猝滅，或生成不發(fā)熒光的基態(tài)多聚體，或因自吸收導(dǎo)致熒光強(qiáng)度減弱。電荷轉(zhuǎn)移猝滅激發(fā)態(tài)分子與其他物質(zhì)發(fā)生后氧化還原反應(yīng)M*+Fe2+→M－＋Fe3+當(dāng)前第41頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)轉(zhuǎn)入三重態(tài)猝滅含有減弱熒光的得電子取代基物質(zhì)以及重原子效應(yīng)常發(fā)生S1→T1間的系間串躍，將多余的能量消耗于碰撞之中。羧酸、羰基、硝基、重氮化合物等當(dāng)前第42頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)溫度、酸度和溶劑的影響表面活性劑的影響但單體表面活性劑濃度達(dá)到臨界膠束濃度，可起到膠束增敏作用，使φf(shuō)明顯增大。溫度降低，φf(shuō)

和If

均增大。熒光物質(zhì)為弱酸或弱堿，pH的改變會(huì)影響其型體分布和熒光強(qiáng)度。溶劑的改變會(huì)使熒光物質(zhì)的φf(shuō)

發(fā)生變化，或?qū)е缕渌狈磻?yīng)的發(fā)生。當(dāng)前第43頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)7.3熒光分析儀器高壓汞燈：365nm、405nm、436nm譜線；氙燈：250～800nm連續(xù)光譜光柵：雜散光較大，可用前置濾光片消除石英材質(zhì)，規(guī)定方向放置高壓源穩(wěn)定，才能獲得良好的線性當(dāng)前第44頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)狹縫入射狹縫與出射狹縫寬度相等時(shí)，單色器射出的單色光有75％的能量輻射在有效帶寬內(nèi)：同時(shí)保證分辯率和光通量。當(dāng)前第45頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)熒光分光光度計(jì)用純水的拉曼峰信噪比（S/N）表示儀器的靈敏度，大多在20～200范圍內(nèi)。當(dāng)前第46頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)實(shí)例紫外脈沖熒光SO2監(jiān)測(cè)儀7.4分子熒光定量分析方法當(dāng)前第47頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)1.工作曲線法適用于大批量樣品測(cè)定。2.比較法適用于樣品數(shù)量不多的情況。3.多組分混合物的熒光分子4.熒光分析注意事項(xiàng)當(dāng)前第48頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)3.多組分混合物的熒光分子（1）混合物各組分的熒光峰互不干擾分別在不同的波長(zhǎng)處測(cè)定。（2）混合物各組分的熒光峰互相干擾，但激發(fā)光譜有顯著差別選擇不同的激發(fā)光進(jìn)行測(cè)定。（3）混合物各組分的熒光峰在同一激發(fā)光波長(zhǎng)下互相干擾利用熒光強(qiáng)度的加和性，在適宜的熒光波長(zhǎng)處測(cè)定，聯(lián)立方程求解。當(dāng)前第49頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)4.熒光分析注意事項(xiàng)熒光分析是一種痕量分析技術(shù)，對(duì)溶液、儀器工作條件和環(huán)境特別敏感。防止熒光污染防止散射光的干擾丁鐸爾散射光瑞利散射光拉曼散射光散射光干擾消除方法被照射試樣粒子直徑小于入射光波長(zhǎng)，波長(zhǎng)可能不發(fā)生改變被照射粒子的直徑等于或大于入射光的波長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的散射，波長(zhǎng)不發(fā)生改變當(dāng)前第50頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)（1）防止熒光污染熒光污染：所用器皿、溶劑混有非待測(cè)熒光體，或熒光溶液制備、保存不當(dāng)而引起的熒光干擾現(xiàn)象?！胺试矸?、洗衣粉、去污粉、常用洗液、涂活塞用潤(rùn)滑油、軟木塞等均可造成熒光污染”當(dāng)前第51頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)丁鐸爾散射光溶液中的膠體顆粒對(duì)入射光的散射作用。當(dāng)前第52頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)瑞利散射光溶劑分子吸收能量較低的光線后，分子中的電子只是從基態(tài)上升到基態(tài)中較高的振動(dòng)能級(jí)，若在極短的時(shí)間內(nèi)（10-15~10-12s）返回到原來(lái)的振動(dòng)能級(jí)，則發(fā)出與激發(fā)關(guān)波長(zhǎng)完全相同的瑞利散射光。當(dāng)前第53頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)拉曼散射光溶劑分子吸收能量較低的光線后，分子中的電子只是從基態(tài)上升到基態(tài)中較高的振動(dòng)能級(jí)，若在極短的時(shí)間內(nèi)（10-15~10-12s）返回到稍高或稍低與原來(lái)的振動(dòng)能級(jí)，則產(chǎn)生在瑞利線兩邊稍長(zhǎng)或稍短的拉曼散射光。當(dāng)前第54頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)散射光干擾消除方法

液池表面散射光、溶液的丁鐸爾和瑞利散射光：波長(zhǎng)與激發(fā)光波長(zhǎng)完全相同，選擇合適的測(cè)定波長(zhǎng)或?yàn)V光片。

拉曼光的紅伴線離熒光峰較近：利用CCl４作溶劑，其拉曼光與激發(fā)光極為靠近。拉曼光隨激發(fā)光波長(zhǎng)而變化，熒光與激發(fā)光的選擇無(wú)關(guān)：籍此可區(qū)分拉曼光與激發(fā)光；選擇合適的激發(fā)光也可消除拉曼光對(duì)測(cè)定的干擾。當(dāng)前第55頁(yè)\共有62頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)一