工科分析化學(xué)分子發(fā)光分析法隨堂講義

1、第1515章 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法（Molecular Luminescence Analysis）分子吸收能量，電子由基態(tài)進(jìn)入激發(fā)態(tài)，當(dāng)電子由激發(fā)態(tài)分子吸收能量，電子由基態(tài)進(jìn)入激發(fā)態(tài)，當(dāng)電子由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)發(fā)射光譜返回基態(tài)時(shí)發(fā)射光譜 M+能量能量M M+熱量熱量 M+ h +熱量熱量光子光子 光致發(fā)光光致發(fā)光 M+ h M 陰極射線陰極射線 陰極射線發(fā)光陰極射線發(fā)光 熒光熒光 磷光磷光 X X 射線射線 X X 射線發(fā)光射線發(fā)光 F P 熱熱 白熾發(fā)光白熾發(fā)光 壽命壽命10-710-9s 10-310s超聲波超聲波 聲納發(fā)光聲納發(fā)光離子流離子流 離子發(fā)光離子發(fā)光化

2、學(xué)反應(yīng)能化學(xué)反應(yīng)能化學(xué)發(fā)光化學(xué)發(fā)光 M+化學(xué)能化學(xué)能M 第一次記錄熒光現(xiàn)象第一次記錄熒光現(xiàn)象 1575 1575 西班牙內(nèi)科醫(yī)生、植物西班牙內(nèi)科醫(yī)生、植物學(xué)家學(xué)家熒光是光發(fā)射概念、引入熒光術(shù)語(yǔ)熒光是光發(fā)射概念、引入熒光術(shù)語(yǔ) 1852 1852 Stokes Stokes 觀察奎寧、葉綠素觀察奎寧、葉綠素提出用熒光作為分折手段提出用熒光作為分折手段 1864 1864 StokesStokes第一個(gè)實(shí)際應(yīng)用、鋁一桑色素?zé)晒鉁y(cè)第一個(gè)實(shí)際應(yīng)用、鋁一桑色素?zé)晒鉁y(cè) 18671867 1965 1965以來(lái)以來(lái), , 熒光光譜興趣激增，生物化學(xué)熒光光譜興趣激增，生物化學(xué)家利用它的高靈敏度。二十世紀(jì)七十年代

3、后家利用它的高靈敏度。二十世紀(jì)七十年代后期，引起國(guó)內(nèi)學(xué)者注意期，引起國(guó)內(nèi)學(xué)者注意第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法（Molecular Luminescence Analysis）第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法（Molecular Luminescence Analysis）15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素15-2 熒光分析法熒光分析法15-3 磷光分析法磷光分析法15-4 化學(xué)發(fā)光分析法化學(xué)發(fā)光分析法15-5 光化學(xué)傳感器光化學(xué)傳感器 熒光熒光 涉及吸收和發(fā)射兩個(gè)過(guò)程涉及吸收和發(fā)射兩個(gè)過(guò)程 1、激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 分

4、立軌道上分立軌道上 非成對(duì)電子非成對(duì)電子 平行自旋更平行自旋更 n n 穩(wěn)定穩(wěn)定 n n 凈電子自旋凈電子自旋 S=0 S=0 S=1 分子重態(tài)分子重態(tài) M=2S+1=1 （躍遷幾率很小）躍遷幾率很?。?M=2S+1=3 單重基態(tài)單重基態(tài) S S0 0 激發(fā)單重態(tài)激發(fā)單重態(tài) S S 激發(fā)三重態(tài)激發(fā)三重態(tài) T T 電子從電子從 S S0 0 到到 S S 分子能量相應(yīng)增加改變了分子對(duì)稱性、分子能量相應(yīng)增加改變了分子對(duì)稱性、 分子凈的電子自旋（多重性）可能改變分子凈的電子自旋（多重性）可能改變第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因

5、素 2、去活化過(guò)程去活化過(guò)程溶液中：溶液中： 10-14-10-12 s 10-13-10-11 s 10-2-10-6 s 振動(dòng)弛豫振動(dòng)弛豫 內(nèi)部轉(zhuǎn)換內(nèi)部轉(zhuǎn)換 體系間的跨越體系間的跨越 （發(fā)生在相同多重度間）（發(fā)生在相同多重度間） （發(fā)生在不同多重度間）（發(fā)生在不同多重度間） S2 S1 T1(S1) T2 10-15 s A1 A2 F P 磷光發(fā)射磷光發(fā)射 10-2-10 s 基態(tài)基態(tài) S0 熒光發(fā)射熒光發(fā)射 外部轉(zhuǎn)換外部轉(zhuǎn)換 10-7-10-9 s 發(fā)生在不同電子能態(tài)間發(fā)生在不同電子能態(tài)間 （熄滅）（熄滅）第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射

6、因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 2、去活化過(guò)程去活化過(guò)程注意點(diǎn)注意點(diǎn) (1)氣相分子中易觀察到以發(fā)射光子方式失去振動(dòng)能氣相分子中易觀察到以發(fā)射光子方式失去振動(dòng)能(2) 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)內(nèi)部轉(zhuǎn)換 a. S1，S2 電子能級(jí)差小電子能級(jí)差小 、易實(shí)現(xiàn)。、易實(shí)現(xiàn)。 b. S1，S2 振動(dòng)能級(jí)的位能面有交叉振動(dòng)能級(jí)的位能面有交叉(3)體系間跨越的必要條件體系間跨越的必要條件 電子自旋與磁場(chǎng)微擾耦合電子自旋與磁場(chǎng)微擾耦合 a. S1、T1位能面在某處有容易達(dá)到的能量相交位能面在某處有容易達(dá)到的能量相交 激發(fā)態(tài)電子自旋反轉(zhuǎn)，激發(fā)態(tài)電子自旋反轉(zhuǎn)， b. 微觀磁場(chǎng)的微觀磁場(chǎng)的微擾微擾存在存在 分子多重態(tài)變化分

7、子多重態(tài)變化 產(chǎn)生產(chǎn)生 B Br r- -,I,I- -,CH,CH3 3I I重原子分子重原子分子 帶電粒子的極性分子或可極化分子易產(chǎn)生磁效應(yīng)帶電粒子的極性分子或可極化分子易產(chǎn)生磁效應(yīng) 或離子外層電子云疏松或離子外層電子云疏松 順磁性分子順磁性分子 O O2 2外層外層3 3d d5 5五個(gè)電子不成對(duì)五個(gè)電子不成對(duì) 內(nèi)內(nèi) (4) 外部轉(zhuǎn)換使發(fā)光熄滅現(xiàn)象外部轉(zhuǎn)換使發(fā)光熄滅現(xiàn)象 重原子效應(yīng)重原子效應(yīng) T1 S0 比比 S1 S0 可能性更大可能性更大 外（溶劑外（溶劑）(5) 去活化眾多過(guò)程中，以速度最快、激發(fā)壽命最短的途徑占優(yōu)勢(shì)去活化眾多過(guò)程中，以速度最快、激發(fā)壽命最短的途徑占優(yōu)勢(shì)，相互競(jìng)爭(zhēng)。

8、，相互競(jìng)爭(zhēng)。 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 、熒光的一些基本問(wèn)題、熒光的一些基本問(wèn)題 a. 熒光類型熒光類型 (1) 從壽命從壽命 瞬時(shí)熒光瞬時(shí)熒光 1010-8-8s s 內(nèi)發(fā)射內(nèi)發(fā)射 分析中有意義分析中有意義! S S1 1S S0 0+ + h S S1 1+ +S S0 0 ( (S S1 1 S S0 0) ) 22S S0 0+ + h 受激準(zhǔn)分子受激準(zhǔn)分子 遲滯熒光遲滯熒光 波長(zhǎng)同瞬時(shí)熒光，

9、壽命與磷光相似波長(zhǎng)同瞬時(shí)熒光，壽命與磷光相似 剛性、粘稠介質(zhì)中剛性、粘稠介質(zhì)中 E型型 T T1+ 活化能活化能 S S1 1S S0 0+ + h P 型型 T T1 + T T1 S S1 1 + + S S0 0 三重態(tài)三重態(tài)三重態(tài)粒子湮沒三重態(tài)粒子湮沒 S S0 0+ + h 壽命為相隨磷光壽命的壽命為相隨磷光壽命的 1/2 復(fù)合復(fù)合(重組）重組）A()+ h 1 A A( () ) + h 2 A A. .+ +( ( ) +) +e e 重組重組+e A()+ h 3 A A( ( ) ) 、熒光的一些基本問(wèn)題、熒光的一些基本問(wèn)題 a. 熒光類型熒光類型 (2)激發(fā)光與熒光波長(zhǎng)比較

10、激發(fā)光與熒光波長(zhǎng)比較 StokesStokes熒光（溶液中）熒光（溶液中） 熒熒激激 可能可能 AntistokesAntistokes熒光（高溫稀薄氣體中）熒光（高溫稀薄氣體中） 熒熒激激 共振熒光（氣體、晶體中）共振熒光（氣體、晶體中） 熒熒= =激激(3)熒光波長(zhǎng)熒光波長(zhǎng) X X光熒光光熒光 紫外、可見熒光紫外、可見熒光 紅外熒光紅外熒光第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 、熒光的一些基本問(wèn)題、熒光的一些基本問(wèn)題 b.分子被激發(fā)時(shí)的散射問(wèn)題分子被激發(fā)時(shí)的散射問(wèn)題 激發(fā)激發(fā)光的能量光的能量太低、不足以外層電子躍遷到

11、太低、不足以外層電子躍遷到 S S1 1 但仍可將電子激發(fā)至基態(tài)的但仍可將電子激發(fā)至基態(tài)的高振動(dòng)能級(jí)高振動(dòng)能級(jí)上上 受激后能量無(wú)損失受激后能量無(wú)損失, 受激發(fā)后有能量改受激發(fā)后有能量改 瞬間瞬間(10-12) 返回原返回原 變變,返回原來(lái)稍高返回原來(lái)稍高 能級(jí)能級(jí) 或稍低能級(jí)上或稍低能級(jí)上 在不同方向上發(fā)射與原激在不同方向上發(fā)射與原激 不同方向伴隨的波長(zhǎng)不同方向伴隨的波長(zhǎng) 發(fā)光相同波長(zhǎng)發(fā)光相同波長(zhǎng)1 1的輻射的輻射 發(fā)射為發(fā)射為 1 1 瑞利散射瑞利散射 拉曼散射拉曼散射 特征：特征： 散射強(qiáng)度散射強(qiáng)度 1/ 1/4 4 （拉（拉) )強(qiáng)度強(qiáng)度 ( (瑞瑞) )強(qiáng)度強(qiáng)度( ( I IF F/1

12、000) /1000) 散射光波長(zhǎng)激發(fā)光波長(zhǎng)散射光波長(zhǎng)激發(fā)光波長(zhǎng) 拉曼帶波長(zhǎng)隨激發(fā)光波長(zhǎng)而變拉曼帶波長(zhǎng)隨激發(fā)光波長(zhǎng)而變 拉拉- F = 為定值為定值 反映了分子結(jié)構(gòu)特性反映了分子結(jié)構(gòu)特性第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 、熒光的一些基本問(wèn)題、熒光的一些基本問(wèn)題 c. 激發(fā)光譜和熒光光譜激發(fā)光譜和熒光光譜 (1) (1) 激發(fā)光譜激發(fā)光譜 (2) (2)熒光光譜熒光光譜 注意：注意：、實(shí)際測(cè)得的熒光光譜和激發(fā)光譜隨儀器而異、實(shí)際測(cè)得的熒光光譜和激發(fā)光譜隨儀器而異, ,其真實(shí)光其真實(shí)光譜必須要對(duì)其光源、單色器、檢測(cè)器的光

13、譜特性加以校正譜必須要對(duì)其光源、單色器、檢測(cè)器的光譜特性加以校正 、真實(shí)的激發(fā)光譜與吸收光譜非常近似，而不是相同、真實(shí)的激發(fā)光譜與吸收光譜非常近似，而不是相同第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 、熒光的一些基本問(wèn)題、熒光的一些基本問(wèn)題 c. 激發(fā)光譜和熒光光譜激發(fā)光譜和熒光光譜 (3) (3) 溶液熒光光譜的特征溶液熒光光譜的特征 斯托克斯位移（斯托克斯位移（ 熒熒激激 ） 原因原因 溶劑化效應(yīng)溶劑化效應(yīng) h h h 非輻射損失非輻射損失熒光光譜與激發(fā)光波長(zhǎng)無(wú)關(guān)系熒光光譜與激發(fā)光波長(zhǎng)無(wú)關(guān)系 原因原因 熒光光譜與激發(fā)光譜

14、成鏡像對(duì)稱關(guān)系熒光光譜與激發(fā)光譜成鏡像對(duì)稱關(guān)系 光譜形狀決定于光譜形狀決定于S S1 1,S,S2 2的振動(dòng)能級(jí)分布相似的振動(dòng)能級(jí)分布相似第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 、熒光的一些基本問(wèn)題、熒光的一些基本問(wèn)題 c. 激發(fā)光譜和熒光光譜激發(fā)光譜和熒光光譜 (4) (4) 三維熒光光譜（總發(fā)光光譜、激發(fā)發(fā)射矩陣、等三維熒光光譜（總發(fā)光光譜、激發(fā)發(fā)射矩陣、等高線光譜）高線光譜） 給出三維信息給出三維信息 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 、熒

15、光的一些基本問(wèn)題、熒光的一些基本問(wèn)題 d.熒光物質(zhì)的兩個(gè)重要參數(shù)熒光物質(zhì)的兩個(gè)重要參數(shù) (1)熒光分子的熒光分子的平均壽命平均壽命 各種單分子的非輻射去各種單分子的非輻射去 = 1 / ( kf +K ) 活化過(guò)速率常數(shù)之總和活化過(guò)速率常數(shù)之總和 熒光發(fā)射速率常數(shù)熒光發(fā)射速率常數(shù) 內(nèi)在壽命內(nèi)在壽命 0 （即（即K 時(shí)的時(shí)的 ） 0 = 1 / kf 熒光強(qiáng)度衰變熒光強(qiáng)度衰變 速率方程速率方程 It = I0 e - t / 或或 It = I0 - t / 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 、熒光的一些基本問(wèn)題、熒光

16、的一些基本問(wèn)題 d.熒光物質(zhì)的兩個(gè)重要參數(shù)熒光物質(zhì)的兩個(gè)重要參數(shù) (2)熒光的量子產(chǎn)率熒光的量子產(chǎn)率 f 定義定義： 發(fā)射熒光的光子數(shù)吸收輻射的光子數(shù)發(fā)射熒光的光子數(shù)吸收輻射的光子數(shù) f = kf / ( kf +K ) f (0.1(0.11)1)有使用價(jià)值有使用價(jià)值 注意注意： a. 熒光的能量產(chǎn)率熒光的能量產(chǎn)率eq= 熒光發(fā)射時(shí)的能量吸收的能量熒光發(fā)射時(shí)的能量吸收的能量 eq1 (紅移紅移) b. 熒光的量子效率熒光的量子效率 f = 處于發(fā)射熒光的激發(fā)電子態(tài)的分子的百處于發(fā)射熒光的激發(fā)電子態(tài)的分子的百分率分率 c. f, eq, f三個(gè)概念不同三個(gè)概念不同 第第1515章章 分子發(fā)光分

17、析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 4、熒光、磷光的測(cè)量、熒光、磷光的測(cè)量 一般熒光分光光度計(jì)與紫外可見區(qū)吸光光度計(jì)異同一般熒光分光光度計(jì)與紫外可見區(qū)吸光光度計(jì)異同 單束單束(光用于校正光用于校正) 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 4、熒光、磷光的測(cè)量、熒光、磷光的測(cè)量 熒光分光光度計(jì)熒光分光光度計(jì) 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 4、熒光、磷光的測(cè)量、熒光、磷光的測(cè)量a. 激光熒光光度計(jì)

18、激光熒光光度計(jì) 1975 Harrington 研制研制 輸出、反射輸出、反射 染料池染料池 樣品池樣品池 光柵光柵 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 4、熒光、磷光的測(cè)量、熒光、磷光的測(cè)量 b.電視熒光計(jì)電視熒光計(jì) 使用多色儀使用多色儀 Johnson設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 入射口狹縫入射口狹縫樣品池長(zhǎng)軸樣品池長(zhǎng)軸 波長(zhǎng)復(fù)蓋波長(zhǎng)復(fù)蓋 240 240nm nm 氙燈氙燈 無(wú)出射口狹縫無(wú)出射口狹縫 空間分辨空間分辨 1 1 nm nm 入射口狹縫入射口狹縫樣品池長(zhǎng)軸樣品池長(zhǎng)軸 時(shí)間分辨時(shí)間分辨14.7 14.7 ms ms 無(wú)出射口

19、狹縫無(wú)出射口狹縫 攝像管攝像管 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 4、熒光、磷光的測(cè)量、熒光、磷光的測(cè)量 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 5、影響熒光發(fā)射因素、影響熒光發(fā)射因素 a. 強(qiáng)熒光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)強(qiáng)熒光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （）（） 比比 n n 有利有利 f （）（） 共軛共軛 體系體系 f （）（） 剛性平面結(jié)構(gòu)剛性平面結(jié)構(gòu) f （）（） 取代基影響取代基影響 給電子基團(tuán)給電子基團(tuán) f 吸電子基團(tuán)吸電子基團(tuán) f(p ) 取代基位置取

20、代基位置: :鄰、對(duì)鄰、對(duì)f 重原子取代基重原子取代基f ( p ) 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 5、影響熒光發(fā)射因素、影響熒光發(fā)射因素 b. 溶液環(huán)境因素溶液環(huán)境因素 （）溶劑（）溶劑 取決于熒光體和溶劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)取決于熒光體和溶劑的化學(xué)結(jié)構(gòu) ( ( 溶劑熒光物成化合物溶劑熒光物成化合物, ,熒光分子電離狀態(tài)改變熒光分子電離狀態(tài)改變) ) f.max f.max f 都都有影響有影響 重原子溶劑存在時(shí)重原子溶劑存在時(shí) f(p ) 外重原子效應(yīng)外重原子效應(yīng) （）溫度（）溫度 T f（）（）pH pH 平衡解離關(guān)

21、系存在平衡解離關(guān)系存在f.max f.max f 均有影響均有影響第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素 6、溶液熒光的猝滅、溶液熒光的猝滅 定義：定義：熒光分子與其它分子相互作用，改使熒光分子與其它分子相互作用，改使熒光強(qiáng)度下降。熒光強(qiáng)度下降。 猝滅過(guò)程實(shí)質(zhì)題與發(fā)光過(guò)程相互競(jìng)爭(zhēng)、縮短猝滅過(guò)程實(shí)質(zhì)題與發(fā)光過(guò)程相互競(jìng)爭(zhēng)、縮短發(fā)光分子激發(fā)態(tài)壽命的過(guò)程，具體形式機(jī)理各發(fā)光分子激發(fā)態(tài)壽命的過(guò)程，具體形式機(jī)理各不相同。不相同。 自學(xué)講義內(nèi)容自學(xué)講義內(nèi)容第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-1 光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因

22、素光致發(fā)光及影響熒光發(fā)射因素1、常規(guī)方法、常規(guī)方法 a. 直接法直接法 b. 間接法間接法 與熒光試劑發(fā)生反應(yīng)與熒光試劑發(fā)生反應(yīng) 定量關(guān)系定量關(guān)系 If = 2.3 f I0b c（ b c 0.05 時(shí)）時(shí)） If = k c （ I0、b 不變）不變） 定量校正方法定量校正方法 外標(biāo)法外標(biāo)法 增量法增量法 2、熒光猝滅法、熒光猝滅法 F-會(huì)使會(huì)使8-羥基喹啉羥基喹啉鋁配合物鋁配合物 熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度 , 測(cè)測(cè)F- 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法15-2 熒光分析法熒光分析法 3、動(dòng)力學(xué)熒光分析法、動(dòng)力學(xué)熒光分析法 反應(yīng)物或產(chǎn)物中的熒光物質(zhì)濃度變化，測(cè)熒光隨時(shí)間變化求含量反應(yīng)

23、物或產(chǎn)物中的熒光物質(zhì)濃度變化，測(cè)熒光隨時(shí)間變化求含量方法？方法？ Fe () + H+ + A Fe () + B dB/dt = A Fe () H+ 當(dāng)當(dāng)pH 一定一定 , A足夠大足夠大, 反應(yīng)初期反應(yīng)初期, 積分積分 B = Fe () t 又又 I fB = K B 則則 I fB = Fe () t 或或 I fB / t = Fe () Y = a x 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 熒光分析法熒光分析法 、熒光滴定法、熒光滴定法 魯米諾指示劑魯米諾指示劑 H H+ +時(shí)時(shí) UVUV下下 蘭熒光蘭熒光 OHOH- -時(shí)時(shí) UVUV下下 無(wú)熒光無(wú)熒光 、膠

24、束增敏熒光分析、膠束增敏熒光分析 熒光試劑熒光試劑 配合反應(yīng)配合反應(yīng) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：a. a. 光學(xué)透明、穩(wěn)定光學(xué)透明、穩(wěn)定 b. b. 光化學(xué)上是非活性的光化學(xué)上是非活性的 c. c. 價(jià)廉、使用方便價(jià)廉、使用方便 d. d. 對(duì)熒光測(cè)量有對(duì)熒光測(cè)量有增溶、增敏、增穩(wěn)增溶、增敏、增穩(wěn)的獨(dú)特性質(zhì)的獨(dú)特性質(zhì)第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 熒光分析法熒光分析法A A、B B混合物在測(cè)量條件下，熒光光譜相互重疊混合物在測(cè)量條件下，熒光光譜相互重疊時(shí)，如何測(cè)量時(shí)，如何測(cè)量A A、B B 兩物質(zhì)？?jī)晌镔|(zhì)？信息處理及儀器技術(shù)信息處理及儀器技術(shù) 6 6、雙波長(zhǎng)法（三波長(zhǎng)法）、雙波長(zhǎng)法

25、（三波長(zhǎng)法） 7 7、導(dǎo)數(shù)熒光法、導(dǎo)數(shù)熒光法 8、同步熒光光譜技術(shù)、同步熒光光譜技術(shù) （同時(shí)利用（同時(shí)利用吸收吸收和和發(fā)射發(fā)射兩個(gè)過(guò)程）兩個(gè)過(guò)程）例例: :丁省乙醇溶液丁省乙醇溶液 熒熒- -激激= = 常數(shù)常數(shù) = = 如何決定！如何決定！ Stoks Stoks 位移值位移值 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 熒光分析法熒光分析法簡(jiǎn)化光譜、窄化譜峰簡(jiǎn)化光譜、窄化譜峰8、同步熒光光譜技術(shù)、同步熒光光譜技術(shù) * * *固定能量固定能量 (1/(1/激激-1/-1/熒熒) ) 10107 7 = = = = 常數(shù)常數(shù) 例例: : 芳環(huán)芳環(huán) 1400 1400 cmcm-1

26、 -1 振動(dòng)帶間隔振動(dòng)帶間隔* * * *可變角可變角 兩者起始波長(zhǎng)不同、兩者起始波長(zhǎng)不同、掃描速率掃描速率不同不同保持同一比例保持同一比例-線性線性測(cè)測(cè)c c 某一函數(shù)某一函數(shù)-非線性非線性 干擾干擾A A 免避散光免避散光 提高重疊體系分辨率提高重疊體系分辨率 激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)波長(zhǎng) 干擾干擾B B 發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng) 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 熒光分析法熒光分析法9、時(shí)間分辨熒光技術(shù)、時(shí)間分辨熒光技術(shù) （利用（利用 壽命信息）壽命信息） 排除干擾排除干擾 應(yīng)用應(yīng)用 a. 熒光探針技術(shù)熒光探針技術(shù) b. 單分子測(cè)量技術(shù)單分子測(cè)量技術(shù) 第第1515章章 分子發(fā)光分析法

27、分子發(fā)光分析法 15-2 熒光分析法熒光分析法1. 磷光與熒光的不同點(diǎn)表現(xiàn)在磷光與熒光的不同點(diǎn)表現(xiàn)在 a. a. 峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng) P PF F b. b. p F c. c. p , I p 受重原子、順磁性分子、離子存在受重原子、順磁性分子、離子存在增強(qiáng)、敏感增強(qiáng)、敏感 F , IF 反之反之 2. 磷光測(cè)量方法磷光測(cè)量方法 a.a.與熒光測(cè)量類同與熒光測(cè)量類同 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 固體樣發(fā)射磷光、伴隨發(fā)射熒光固體樣發(fā)射磷光、伴隨發(fā)射熒光 b. b. 如何解決如何解決 磷光磷光同同光源散射光源散射 磷光磷光同同 熒光熒光 分離開來(lái)分離開來(lái) 如旋轉(zhuǎn)簡(jiǎn)磷光計(jì)如旋轉(zhuǎn)簡(jiǎn)磷光計(jì)第第1515章章 分子發(fā)

28、光分析法分子發(fā)光分析法 15-3 磷光分析法磷光分析法2. 磷光測(cè)量方法磷光測(cè)量方法第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 磷光分析法磷光分析法3.常規(guī)（低溫）磷光法常規(guī)（低溫）磷光法 a. a. 為什么要低溫測(cè)量？為什么要低溫測(cè)量？ 減少非輻射躍遷對(duì)磷光發(fā)射影響減少非輻射躍遷對(duì)磷光發(fā)射影響 b. b. 如何實(shí)現(xiàn)低溫測(cè)量？如何實(shí)現(xiàn)低溫測(cè)量？ 液氮液氮7777K EPA K EPA 明凈玻璃態(tài)明凈玻璃態(tài) c. c. 定量關(guān)系式定量關(guān)系式 （醚（醚 5 5：異戌烷：異戌烷 5 5乙醇乙醇 2 2） Ip = 2.3 pI0b c = Kpc 磷光的量子產(chǎn)率磷光的量子產(chǎn)率p： KS

29、T . . KP . KST +KF +Ki KP + Kj 與與S S1 1態(tài)態(tài)有關(guān)的非輻射躍速率（除有關(guān)的非輻射躍速率（除KST外）外） 與與T T1 1態(tài)態(tài)有關(guān)的非輻射躍遷速率有關(guān)的非輻射躍遷速率 d. d. 重原子效應(yīng)的利用重原子效應(yīng)的利用 靈敏度靈敏度 選擇性選擇性 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 磷光分析法磷光分析法4. 室溫磷光法室溫磷光法 a.a.為什么要引入室溫磷光法為什么要引入室溫磷光法? ? 常溫法缺點(diǎn)：低溫裝置復(fù)雜常溫法缺點(diǎn)：低溫裝置復(fù)雜 溶劑選擇溶劑選擇 操作難操作難 b.b.室溫法要解決主要矛盾？室溫法要解決主要矛盾？ 克服室溫下克服室溫下

30、 T TS S0 0 的非輻射躍遷的非輻射躍遷 使使I IP P 途徑途徑 固體表面室溫磷光固體表面室溫磷光 膠束穩(wěn)定的溶液室溫磷光膠束穩(wěn)定的溶液室溫磷光 19721972年年 1980 1980年年 固體載體固體載體 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 磷光分析法磷光分析法5.敏化溶液室溫磷光法敏化溶液室溫磷光法 一種間接的磷光分析法一種間接的磷光分析法 SD1 TD1 TA1 激發(fā)激發(fā) IP SD0 S A0 能量供給體能量供給體D 能量受體能量受體A 被測(cè)物被測(cè)物 cx 無(wú)磷光或弱磷光無(wú)磷光或弱磷光 發(fā)磷光發(fā)磷光 IP IP =Kcx關(guān)鍵關(guān)鍵：選擇能量受體選擇能量受體A A * * D D 在在激發(fā)激發(fā)時(shí)時(shí) A A 的的 A A 要小要小 * * TD1 TA1 * * A A 在所測(cè)溶劑中在所測(cè)溶劑中 pA 要大要大 A A：1 1，4 4二溴荼二溴荼6. 磷光分析應(yīng)用磷光分析應(yīng)用 多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴 農(nóng)藥農(nóng)藥 生物堿生物堿 毒品毒品 藥物藥物 生物分子生物分子 第第1515章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法 15-2 磷光分析法磷光分析法1. 原理原理 R P* P+ h 或或 R P*+A A* A+ h 注意注意: : h h 是熒光是熒光 磷光磷光 2.