分子荧光与分子磷光

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1、光与物质作用产生激发态分子，其返回基态时的发光现象称为光致发光，荧光和磷光都是 光致发光。多环芳烃和某些金属配合物分子结构中含有大平面丌电子共轭体系，是常见的 荧光分子，可以直接进行荧光分析。对于那些无荧光或荧光较弱的分子，通过与荧光试剂 反应后可进行间接荧光分析。分子荧光光谱法分子荧光光谱法某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通 过测量荧光强度进行定量分析的方法。 测定原理：由光源发射的光经第一单色器得到所需的激发光波长，通过样品池后，一部分 光能被荧光物质所吸收，荧光物质被激发后，发射荧光。为了消除入射光和散射光的影响， 荧光的测量通常在与激发光成直

2、角的方向上进行。为消除可能共存的其它光线的干扰，如 由激发所产生的反射光、Raman 光以及为将溶液中杂质滤去，以获得所需的荧光，在样品 池和检测器之间设置了第二单色器。荧光作用于检测器上，得到响应的电信号。 （1）激发光源 在紫外-可见区范围，通常的光源是氙灯和高压汞灯。 （2）样品池 荧光用的样品池须用低荧光的材料制成，通常用石英，形状以方形和长方形为宜。 （3）单色器 光栅 （4）检测器 由光电管和光电倍曾管作检测器，并与激发光成直角。 荧光分析方法的特点： （1）灵敏度高 （2）选择性强 （3）试样量少和方法简单 （4）提供比较多的物理参数 荧光分析法的弱点是它的应用范围小。因为本身能

3、发荧光的物质相对较少，用加入某种试 剂的方法将非荧光物质转化为荧光物质进行分析，其数量也不多；另一方面，由于荧光分 析的灵敏度高，测定对环境因素敏感，干扰因素较多。分子磷光光谱法分子磷光光谱法处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第三重激发态，再跃迁返回基态发出 磷光。测定磷光强度进行定量分析的方法。 分子磷光与分子荧光光谱的主要差别分子磷光与分子荧光光谱的主要差别是磷光是第一激发单重态的最低能层，经系间跨越跃 迁到第一激发三重态，并经振动弛豫至最低振动能层，然后跃迁回到基态发生的。与荧光 相比，磷光具有如下三个特点： （1）磷光辐射的波长比荧光长，分子的 T1 态能量比 S1 态低。

4、 （2）磷光的寿命比荧光长。由于荧光是 S1 S0 跃迁产生的，这种跃迁是自旋许可的跃 迁，因而 S1 态的辐射寿命通常在 10-7- 10-9s，磷光是 T1 S0 跃迁产生的，这种跃迁属 自旋禁阻的跃迁，其速率常数要小，因而辐射寿命要长，大约为 10-4-10s。 （3）磷光的寿命和辐射强度对于重原子和顺磁性离子敏感。 1.低温磷光 由于激发三重态的寿命长，使激发态分子发生 T1 S0 这种分子内部的内转化非辐射去活 化过程以及激发态分子与周围的溶剂分子间发生碰撞和能量转移过程，或发生某些光化学 反应的几率增大，这些都将使磷光强度减弱，甚至完全消失。为减少这些去活化过程的影 响，通常应在低

5、温下测量磷光。2.室温磷光 由于低温磷光需要低温实验装置，溶剂选择的限制等因素，从而发展了多种室温磷光法 （RTP） 。 （1）固体基质室温磷光法（SS-RTP） 此法基于测量室温下吸附于固体基质上的有机化合物所发射的磷光。所用的载体种类较多， 有纤维素载体（如滤纸、玻璃纤维） 、无机载体（如硅胶、氧化铝）以及有机载体（如乙酸 钠、聚合物、纤维素膜）等。理想的载体是既能将分析物质牢固地束缚在表面或基质中以 增加其刚性，并能减小三重态的碰撞猝灭等非辐射去活化过程，而本身又不产生磷光背景。（2）胶束增稳的溶液室温磷光法（MS-RTP） 当溶液中表面活性剂的浓度达到临界胶束浓度后，便相互聚集形成胶束

6、。由于这种胶束的 多相性，改变了磷光团的微环境和定向的约束力，从而强烈影响了磷光团的物理性质，减 小了内转化和碰撞能量损失等非辐射去活化过程的趋势，明显增加了三重态的稳定性，从 而可以实现在溶液中测量室温磷光。利用胶束稳定的因素，结合重原子效应，并对溶液除 氧，是 MS-RTP 的三个要素。 （3）敏化溶液室温磷光法（SS-RTP） 该法在没有表面活性剂存在的情况下获得溶液的室温磷光。分析物质被激发后并不发射荧 光，而是经过系间跨越过程衰减变至最低激发三重态。当有某种合适的能量受体存在时， 发生了由分析物质到受体的三重态能量转移，最后通过测量受体所发射的室温磷光强度而 间接测定该分析物质。在这种方法中，分析物质本身并不发磷光，而是引发受体发磷光。 3. 磷光仪器 在荧光仪样品池上增加磷光配件：低温杜瓦瓶和斩光片。 4. 应用 磷光分析主要用于测定有机化合物，如石油产品、多环芳烃、农药、药物等方面。