分子發光熒光與磷光詳解演示文稿目前一頁\總數三十二頁\編于十二點優選分子發光熒光與磷光目前二頁\總數三十二頁\編于十二點一.分子熒光與磷光的產生1.單重態與三重態2.分子的活化與去活化3.分子發光的類型按激發的模式分類：按分子激發態的類型分類：光致發光化學發光/生物發光熱致發光場致發光摩擦發光

分子發光分子發光熒光磷光瞬時熒光遲滯熒光按光子能量分類：斯托克斯熒光(Stokes)：λex<λem反斯托克斯熒光(Antistokes)：λex>λem共振熒光(Resonance)：λex=λem熒光

目前三頁\總數三十二頁\編于十二點分子的活化與去活化S0S1T1S2紫外可見吸收光譜外轉移紫外可見共振熒光光譜內轉移熒光系間竄躍磷光反系間竄躍遲滯熒光振動弛豫２.無輻射躍遷的類型振動弛豫:Vr10-12sec外轉移:無輻射躍遷回到基態內轉移:S2~S1能級之間有重疊系間竄躍:

S2~T1能級之間有重疊反系間竄躍:由外部獲取能量后T1~

S2１.輻射躍遷的類型共振熒光：10-12sec熒光：10-8sec磷光：1~10-4sec遲滯熒光:102~10-4sec目前四頁\總數三十二頁\編于十二點二.分子熒光(磷光)光譜1.熒光(磷光)激發光譜與發射光譜熒光(磷光)均為光致發光，在光輻射的作用下，熒光物質發射出不同波長的熒光。A.激發光譜固定em=620nm(MAX)ex=290nm(MAX)固定發射波長掃描激發波長熒光激發光譜與紫外-可見吸收光譜類似目前五頁\總數三十二頁\編于十二點ex=290nm(MAX)固定em=620nm(MAX)固定ex=290nm(MAX)em=620nm(MAX)B.發射光譜(熒光光譜)固定激發波長掃描發射波長C.激發光譜與發射光譜的鏡像關系S04321S14321發射光譜的形狀與激發波長無關：分子的激發光譜可能含有幾個激發帶，但發射光譜只含一個發射帶；即使分子被激發到高于S1的電子態，由于經過極快的內轉換和振動弛豫降到S1電子態的最低振動、轉動能級，然后以輻射形式釋放能量回到基態。1→

41→

31→

21→11

→41

→41

→21

→1目前六頁\總數三十二頁\編于十二點D.磷光光譜與發射光譜相同條件下的磷光光譜激發光譜發射光譜目前七頁\總數三十二頁\編于十二點2.三維熒光光譜IF

∝f(λex、λem)蒽的激發光譜固定發射波長、掃描激發波長目前八頁\總數三十二頁\編于十二點IF

∝f(λex、λem)蒽的發射光譜固定激發波長、掃描發射波長目前九頁\總數三十二頁\編于十二點蒽的三維等高線光譜圖目前十頁\總數三十二頁\編于十二點蒽的三維等熒光強度光譜目前十一頁\總數三十二頁\編于十二點VB1和VB2的三維熒光光譜目前十二頁\總數三十二頁\編于十二點RLSDSTSATSADS散射片三維共振光散射光譜3.三維共振光散射光譜ADSATSTSRLSDS散射片三維共振光散射等高線光譜圖共振光散射瑞利散射固定ex=270nm拉曼光二級共振光散射三級共振光散射熒光光譜有用區間目前十三頁\總數三十二頁\編于十二點三.分子熒光(磷光)強度與熒光物質濃度的關系1.熒光強度(磷光)與濃度的關系光吸收定律（Lambert–BeerLaw）相應的吸光分數為：熒光強度（IF）與相應的吸光分數成正比：按照級數展開式：目前十四頁\總數三十二頁\編于十二點對于稀溶液，當bc<0.05（磷光bc<0.01）時：IF----熒光強度F-----熒光量子產率k--與儀器靈敏度有關的參數I0--入射光強度。IP----磷光強度P-----磷光量子產率b--吸收光程--摩爾吸光系數C--熒光物質濃度2.熒光(磷光)的平均壽命分子在激發態的平均時間或者說處于激發態的分子數目衰減到原來的1/2所經歷的時間。對于處于S1(T1)電子態的熒光體來說，其平均壽命()可以左式表示：

目前十五頁\總數三十二頁\編于十二點3.熒光(磷光)的量子產率熒光量子產率的定義：kF、kp主要取決與熒光物質的分子結構；st系間竄躍效率。ki主要取決化學環境，同時也與熒光物質的分子結構有關。大多數的熒光物質的量子產率在0.1~1之間；例如：0.05mol/L的硫酸喹啉，F=0.55；

熒光素F=1化合物F0.110.290.460.600.52目前十六頁\總數三十二頁\編于十二點1.躍遷的類型二.熒光與有機化合物的結構對于有機熒光物質:π*

→πn→π*εmax＜100平均壽命10-5~10-7secπ→π*

εmax≥104平均壽命10-7~10-9seckS→T小π*→nπ*→π是有機化合物產生熒光的主要躍遷類型。強熒光的有機化合物具備下特征:①具有大的共軛π鍵結構；②具有剛性的平面結構；③具有最低的單重電子激發態為S1為π*

→π型；④取代基團為給電子取代基。§12.2分子熒光與磷光強度的影響因素一.熒光的量子產率目前十七頁\總數三十二頁\編于十二點2.共軛效應產生熒光的有機物質，都含有共軛雙鍵體系，共軛體系越大，離域大π鍵的電子越容易激發，熒光與磷光越容易產生。化合物苯萘蒽丁省戊省λexmax(nm)205286365390580λemmax

(nm)278321400480640F0.110.290.460.600.52熒光物質的剛性和平面性增加，有利于熒光發射。3.剛性平面結構芴聯苯F=1F=0.2目前十八頁\總數三十二頁\編于十二點不產生熒光產生熒光產生熒光不產生熒光F=0.92萘VAF(萘)=5F(VA)

熒光黃酚酞偶氮菲偶氮苯目前十九頁\總數三十二頁\編于十二點1）給電子取代劑加強熒光4.取代基效應—HN2，—NHR，—NR2，—OH，—OR，—CN產生p→π共軛二苯甲酮：弱熒光、強磷光S1→T1的系間竄躍產率接近1化合物苯苯酚苯胺苯基氰苯甲醚λemmax(nm)278~310285~365310~405280~390285~345相對熒光強度10182020202）得電子取代基減弱熒光、加強磷光—C=0，—COOH，—NO2不產生p→π共軛硝基苯：不產生熒光、弱磷光目前二十頁\總數三十二頁\編于十二點空間位阻對熒光發射的影響3）取代基的位置反式二苯乙烯強熒光物質F=0.75F=0.03立體異構體對熒光發射的影響順式二苯乙烯非熒光物質電離效應對熒光發射的影響OH-H+OH-H+pH=1,有熒光pH=13,無熒光無熒光有熒光目前二十一頁\總數三十二頁\編于十二點含有重原子的溶劑，由于重原子效應熒光減弱、磷光增強。5.重原子取代基效應—Cl，—Br，—IS1→T1的系間竄躍由于重原子的存在增強化合物萘1-甲基萘1-氟萘1-氯萘1-溴萘1-碘萘λFmax(nm)315318316319320~λPmax(nm)470476473483484488P/F0.0930.0530.0685.26.4>1000τ

p(s)2.62.51.40.230.0140.00236.溶劑效應藍移:△

En→π*

＜△

En→π*紅移:△

Eπ→π*

＞△

Eπ→π*在極性溶劑中：無溶劑化作用有溶劑化作用目前二十二頁\總數三十二頁\編于十二點三.金屬螯合物的熒光1.螯合物中配位體的發光2.螯合物中金屬離子的發光8-羥基喹啉弱熒光8-羥基喹啉-Zn螯合物黃綠色強熒光2,2`-二羥基偶氮苯無熒光2,2`-二羥基偶氮苯-Al螯合物強熒光T1系間竄躍S0S1d*、f*d*→

df*→

f熒光分子內能量轉移目前二十三頁\總數三十二頁\編于十二點四.熒光的熄滅1.碰撞熄滅熒光熄滅：熒光分子與溶劑分子或其它溶質分子相互作用引起熒光強度降低或消失的現象。熒光熄滅劑：這些溶劑分子或其它溶質分子稱為熒光熄滅劑。相對速率1K1[M*]K2[M*][Q]與分子的直徑、粘度、溫度等因素有關。2.能量轉移熄滅再吸收過程：共振能量轉移：分子內能量轉移：hv激發發射熄滅目前二十四頁\總數三十二頁\編于十二點3.氧的熄滅作用氧分子是熒光、磷光的熄滅劑，4.自熄滅與自吸收當熒光物質的濃度大于1g/L時，常發生熒光的自熄滅(濃度熄滅)自吸收：沒有除氧，溶液中難以觀察到磷光由于F<1，使熒光強度減弱或消失.形成二聚體：由于二聚體不發熒光，或發射熒光的能量有改變，造成自熄滅現象。目前二十五頁\總數三十二頁\編于十二點§12.3熒光(磷光)分光光度計一.主要組成及部件的功能熒光分光光度計工作原理基及儀器結構框圖光源氙燈激發單色器樣品池光電倍增管數據處理儀器控制光源樣品池激發單色器檢測器數據處理儀器控制發射單色器發射單色器問題：熒光分光光度計與紫外-可見分光光度計有何異同點？目前二十六頁\總數三十二頁\編于十二點二.光源1.光源的要求：發射強度足夠且穩定的連續光譜光輻射強度隨波長的變化小有足夠長的使用壽命2.氙燈光源常用氣體放電燈類型：

氙燈光源高壓汞光源波長范圍：200~1000nm工作壓力：5~20atm啟動電壓：20~40KV使用壽命：1000~2000h最廣泛應用的連續光源：發射波長范圍寬發射光強度大目前二十七頁\總數三十二頁\編于十二點3.高壓汞燈光源應用廣泛的線光源：253.7296.5302.2312.6313.2365.0365.5366.3404.7435.8546.1557.0579.0(nm)光源樣品池激發濾光片檢測器數據處理儀器控制發射單色器光源樣品池激發濾光片檢測器數據處理儀器控制發射濾光片目前二十八頁\總數三十二頁\編于十二點玻璃濾光片的透射率干涉濾光片的透射率截止涉濾光片的透射率目前二十九頁\總數三十二頁\編于十二點三.單色器平面衍射光柵線色散率聚光本領分辨率四.檢測器光電倍增管放大倍數：2n~5n;n=10,103~107，最大108~109五.樣品池：液池、熒光池1.樣品池的材料：與紫外-可見分光光度計的吸收池一樣2.吸收池的形狀：紫外-可見分光光度計的吸收池兩面透光熒光分光光度計的樣品池四面透光波長范圍3.使用注意事項容易破碎問題：紫外-可見分光光度計的吸收池與熒光分光光度計的樣品池有什么區別？沾污問題閃躍特性目前三十頁\總數三十二頁\編于十二點六.磷光分光光度計1.光學系統與熒光分光光度計的區別光源樣品池激發單色器檢測器數據處理儀器控制發射單色器切光器（斬波器）共振熒光：