荧光分析.ppt
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1、荧光分析法n基本概念n基本原理 1 分子结构与荧光 2 荧光强度的影响因素 3 荧光定量分析n荧光分光光度计2022/12/24基本概念n荧光(fluorescence)n磷光(phosphorescence)n振动弛豫(vibrational relaxation)n内部能量转换(internal conversion)n体系间跨越n激发光谱n荧光光谱2022/12/24n荧光效率(fluorescence efficiency)荧光量子产率(quantum yield)n荧光熄灭n共振荧光 与 迟滞荧光n荧光寿命2022/12/24激发态基态的能量传递途径 电电子子处处于于激激发发态态是是
2、不不稳稳定定状状态态,返返回回基基态态时时,通过辐射跃迁通过辐射跃迁(发光发光)和无辐射跃迁等方式失去能量;和无辐射跃迁等方式失去能量;传递途径传递途径辐射跃迁荧光荧光延迟荧光延迟荧光磷光磷光内转移外转移系间跨越振动弛预无辐射跃迁 激发态停留时间短、返回速度快的途径,发生的几率大,发光强度相对大;荧光荧光:10-710-9 s,第一激发单重态单重态的最低振动能级基态;磷光磷光:10-410s;第一激发三重态三重态的最低振动能级基态;2022/12/24S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧荧光光发发射射磷磷光光系间跨越内转换振动弛豫能量l 2l 1l 3 外转换l 2T2内转换振动弛豫2022/1
3、2/24v非辐射能量传递过程非辐射能量传递过程 振动弛豫振动弛豫 同一同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级至电子能级内以热能量交换形式由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10 10-12-12 s s。内转换内转换 同多重度电子能级中同多重度电子能级中,等能级间的无辐射能级交换。等能级间的无辐射能级交换。通过内转换和振动弛豫,高激发单重态的电子跃回第一激通过内转换和振动弛豫,高激发单重态的电子跃回第一激发单重态的最低振动能级。发单重态的最低振动能级。外转换外转换 激发分子与溶剂或其他分子之间产生相互作用而转移激发分子与溶剂或其
4、他分子之间产生相互作用而转移能量的非辐射跃迁;能量的非辐射跃迁;外转换使荧光或磷光减弱或外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭猝灭”。体系间跨越体系间跨越 不同多重态不同多重态,有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。改变电子自旋,禁阻跃迁,通过自旋改变电子自旋,禁阻跃迁,通过自旋轨道耦合进行。轨道耦合进行。2022/12/24v 辐射能量传递过程辐射能量传递过程 荧光发射:荧光发射:电子由第一激发单重态的最低振动能级基态(多为 S1 S0跃迁),发射波长为 2的荧光;10-710-9 s。由图可见,发射荧光的能量比分子吸收的能量小,波长长;2 2 1;磷光发射磷光发射:电子由
5、第一激发三重态的最低振动能级基态(T1 S0跃迁);电子由S0进入T1的可能过程:(S0 T1禁阻跃迁)S0 激发振动弛豫内转移系间跨越振动弛豫 T1 发光速度很慢:10-4100 s。光照停止后,可持续一段时间。2022/12/24激发光谱与荧光激发光谱与荧光(磷光磷光)光谱光谱 excitation spectrum and fluorescence(phosphorescence)spectrum1.激发光谱 以激发波长为横坐标,荧光或磷光发光强度为纵坐标的光谱。激发光谱曲线的最高处,处于激发态的分子最多,荧光强度最大2.发射光谱 以荧光或磷光的发射波长为横坐标,发光强度为纵坐标的光谱
6、2022/12/242022/12/24激发光谱与发射光谱的关系 a.Stokesa.Stokes位移位移 激激激激发发发发光光光光谱谱谱谱与与与与发发发发射射射射光光光光谱谱谱谱之之之之间间间间的的的的波波波波长长长长差差差差值值值值。发发发发射射射射光光光光谱谱谱谱的的的的波长比激发光谱的长,波长比激发光谱的长,波长比激发光谱的长,波长比激发光谱的长,振动弛豫消耗了能量。振动弛豫消耗了能量。振动弛豫消耗了能量。振动弛豫消耗了能量。b.b.发射光谱的形状与激发波长无关发射光谱的形状与激发波长无关 电电电电子子子子跃跃跃跃迁迁迁迁到到到到不不不不同同同同激激激激发发发发态态态态能能能能级级级级
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