紫外可见漫反射光谱基本原理.pdf

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1、.紫外可见漫反射光谱基本原理前言:1.紫外可见光谱利用的哪个波段的光?紫外光的波长范围为:10-400nm;可见光的波长范围:400-760nm;波长大于760nm为红外光。波长在10-200nm范围内的称为远紫外光,波长在200-400nm的为近紫外光。而对于紫外可见光谱仪而言,人们一般利用近紫外光和可见光,一般测试范围为200-800nm.2.紫外可见漫反射光谱可以做什么?紫外可见漫反射(UV-VisDRS)可用于研究固体样品的光吸收性能,催化剂表面过渡金属离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态、配位对称性等。备注:这里不作详细展开,我们后面会结

2、合实例进行分析。3.漫反射是什么?当光束入射至粉末状的晶面层时,一部分光在表层各晶粒面产生镜面反射(specularreflection);另一部分光则折射入表层晶粒的内部,经部分吸收后射至内部晶粒界面,再发生反射、折射吸收。如此多次重复,最后由粉末表层朝各个方向反射出来,这种辐射称为漫反射光(diffusereflection)。4.紫外可见光谱的基本原理对于紫外可见光谱而言,不论是紫外可见吸收还是紫外可见漫反射,其产生的根本原因多为电子跃迁.有机物的电子跃迁包括n-π,-ππ跃迁等将放在紫外可见分光分度法中来介绍。;..对于无机物而言:a.在过渡金

3、属离子-配位体体系中,一方是电子给予体,另一方为电子接受体。在光激发下,发生电荷转移,电子吸收某能量光子从给予体转移到接受体,在紫外区产生吸收光谱。其中,电荷从金属(Metal)向配体(Ligand)进行转移,称为MLCT;反之,电荷从配体向金属转移,称为LMCT.b.当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的跃迁(d-d)跃迁,引起配位场吸收带,需要能量较低,表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。c.贵金属的表面等离子体共振:贵金属可看作自由电子体系,由导带电子决定其光学和电学性质。在金属等离子体理论中,若等离子体内部受到某种电磁扰动而使其一些

4、区域电荷密度不为零,就会产生静电回复力,使其电荷分布发生振荡,当电磁波的频率和等离子体振荡频率相同时,就会产生共振。这种共振,在宏观上就表现为金属纳米粒子对光的吸收。金属的表面等离子体共振是决定金属纳米颗粒光学性质的重要因素。由于金属粒子内部等离子体共振激发或由于带间吸收,它们在紫外可见光区域具有吸收谱带。5.紫外可见漫反射光谱的测试方法——积分球法积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳,其典型功能就是收集光。积分球内壁涂白色漫反射层(一般为MgO或者BaSO4),且球内壁各点漫反射均匀。光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照

5、度叠加而成的。;..采用积分球的目的是为了收集所有的漫反射光,而通过积分球来测漫反射光谱的原理在于:由于样品对紫外可见光的吸收比参比(一般为BaSO4)要强,因此通过积分球收集到的漫反射光的信号要弱一些,这种信号的差异可以转化为紫外可见漫反射光谱。采用积分球可以避免光收集过程引起的漫反射的差异。6.漫反射定律(K-M方程)漫反射定律描述一束单色光入射到一种既能吸收光,又能反射光的物体上的光学关系。注意点:1.实际上,从上面的积分球方法中我们也可以看出,人们通常测量的不是绝对反射率R∞,而是一个相对于标准样品(一般为BaSO4)的相对反射率。2.样品的漫

6、反射和入射光波长相关3.在一个稀释的物种的情况下F(R∞)正比于物种的浓度,类似于朗伯比尔定律(将在紫外可见分光光度法中介绍);.

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