子发光-荧光与磷光.ppt

《子发光-荧光与磷光.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第七章分子发光光谱法分子荧光:Fluorescence分子磷光:Phosphorescencemolecularluminescenceanalysis§7.1分子发光的基本原理第一次记录荧光现象的是16世纪西班牙的内科医生和植物学家N.Monardes，1575年他提到在含有一种称为“LignumNephriticum”的木头切片的水溶液中，呈现了极为可爱的天蓝色。直到1852年，Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光光度计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍微长些，才判断这种现象是这些物质在吸收光能后重

2、新发射不同波长的光，而不是由光的漫射作用所引起的，从而导入了荧光是光发射的概念，他还由发荧光的矿石“萤石”推演而提出“荧光”这一术语。1867年，Goppelsroder进行了历史上首次的荧光分析工作，应用铝—桑色素配合物的荧光进行铝的测定。19世纪以前，荧光的观察是靠肉眼进行的，直到1928年，才由Jette和West提出了第一台荧光计。一、荧光与磷光的产生过程luminescenceprocessofmolecularfluorescencephosphorescence由分子结构理论，主要讨论荧光及磷光的产

3、生机理。1.分子能级与跃迁分子能级比原子能级复杂；在每个电子能级上，都存在振动、转动能级；基态(S0)→激发态(S1、S2、激发态振动能级)：吸收特定频率的辐射；量子化；跃迁一次到位；激发态→基态：多种途径和方式(见能级图)；速度最快、激发态寿命最短的途径占优势；第一、第二、…电子激发单重态S1、S2…；第一、第二、…电子激发三重态T1、T2…；2.电子激发态的多重度电子激发态的多重度：M=2S+1S为电子自旋量子数的代数和(0或1)；平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应单重态能级低；大多数有机分

4、子的基态处于单重态；S0→T1禁阻跃迁；通过其他途径进入(见能级图)；进入的几率小；2.激发态→基态的能量传递途径(分子的去激过程)电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量；传递途径辐射跃迁荧光延迟荧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：10-7～10-9s,第一激发单重态的最低振动能级→基态；磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；S2S1S0T1吸收发射荧光发射磷光系

5、间跨越内转换振动弛豫能量l2l1l3外转换l2T2内转换振动弛豫分子吸收和发射过程的Jablonski能级图非辐射能量传递过程振动弛豫：在凝聚相体系中，被激发到激发态(如S1和S2)的分子能通过与溶剂分子的碰撞迅速以热的形式把多余的振动能量传递给周围的分子，而自身返回该电子能级的最低振动能级，这个过程称为振动弛豫。发生振动弛豫的时间10-12s。内转换：当S2的较低振动能级与S1的较高振动能级的能量相当或重叠时，分子有可能从S2的振动能级以无辐射方式过渡到S1的能量相等的振动能级上。这个过程称为内转换。内转换发

6、生的时间约为10-12s。内转换过程同样也发生在激发态三重态的电子能级间。由于振动弛豫和内转换过程极为迅速(10-12s)，因此，激发后的分子很快回到电子第一激发单重态S1的最低振动能级。所以高于第一激发态的荧光发射十分少见。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能量的非辐射跃迁；外转换过程是荧光或磷光的竞争过程，因此，该过程使荧光或磷光减弱或“猝灭”。系间跨越：是不同多重态之间的一种无辐射跃迁。该过程是激发电子改变其自旋态，分子的多重性发生变化的结果。当两种能态的振动能级重叠时，这种跃迁的概率增

7、大。如S1到T1跃迁就是系间跃迁的例子，即单重态到三重态的跃迁。即较低单重态振动能级与较高的三重态振动能级重叠。这种跃迁是“禁阻”的。改变电子自旋，禁阻跃迁，通过自旋—轨道耦合进行。辐射能量传递过程荧光发射：当分子处于第一激发单重态S1的最低能级时，分子返回基态的过程比振动弛豫和内转化过程慢得多。分子可能通过发射光子跃迁回到基态S0的各振动能级上，这个过程称为荧光发射。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；10-7～10-9s。由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的

8、能量小，波长长；’2>2>1；磷光发射：激发态分子经过系间跨跃达到激发三重态后，并经过迅速的振动弛豫达到第一激发三重态(T1)的最低振动能级上，从T1态分子经发射光子返回基态。此过程称为磷光发射。磷光发射是不同多重态之间的跃迁(即T1→S0)，故属于“禁阻”跃迁。因此磷光的寿命比荧光要长很多，约为10-3到10s。所以，将激发光从磷光样品移走后，还常可以观察到发光现