第20章-儀器分析-光化學(xué)分析

第20章-儀器分析-光化學(xué)分析匯報(bào)人：朱老師2023-12-11CATALOGUE目錄光化學(xué)分析概述紫外-可見光譜分析熒光光譜分析激光拉曼光譜分析光化學(xué)分析在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用光化學(xué)分析的未來發(fā)展趨勢01光化學(xué)分析概述光化學(xué)基本概念是指分子吸收光能后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，涉及激發(fā)態(tài)分子和基態(tài)分子的變化。是光能的量子，是光化學(xué)反應(yīng)的基本能量單位。是指分子吸收光能后，電子被激發(fā)到更高的能級狀態(tài)。是指分子處于最低能量狀態(tài)，通常為電子未被激發(fā)的狀態(tài)。光化學(xué)反應(yīng)光子激發(fā)態(tài)基態(tài)03光化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)條件的關(guān)系光化學(xué)反應(yīng)速率受溫度、壓力、催化劑等反應(yīng)條件的影響，因此可以通過改變反應(yīng)條件來研究光化學(xué)反應(yīng)速率。01光化學(xué)反應(yīng)的選擇性不同的物質(zhì)對不同波長的光有不同的吸收和反應(yīng)能力，因此可以通過選擇特定波長的光來研究特定物質(zhì)。02光吸收與物質(zhì)濃度的關(guān)系物質(zhì)濃度越高，對光的吸收越強(qiáng)，因此可以通過測量光強(qiáng)來推算物質(zhì)濃度。光化學(xué)分析的原理紫外-可見光譜法熒光光譜法紅外光譜法拉曼光譜法光化學(xué)分析的方法01020304通過測量物質(zhì)在特定波長下的吸光度來推算物質(zhì)濃度。通過測量物質(zhì)在特定波長下的熒光發(fā)射強(qiáng)度來推算物質(zhì)濃度。通過測量物質(zhì)在特定波長下的紅外吸收強(qiáng)度來推算物質(zhì)濃度。通過測量物質(zhì)在特定波長下的拉曼散射強(qiáng)度來推算物質(zhì)濃度。02紫外-可見光譜分析

紫外-可見光譜的基本原理紫外-可見光譜是物質(zhì)吸收光子后，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生的光譜。紫外-可見光譜的波長范圍為400-4000nm，其中紫外光譜波長范圍為190-400nm，可見光譜波長范圍為400-780nm。物質(zhì)對光的吸收是由于物質(zhì)中的電子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間躍遷的結(jié)果。123通過比較已知波長的特征吸收峰與未知樣品的吸收峰，可以對未知樣品進(jìn)行定性分析。定性分析根據(jù)物質(zhì)對光的吸收程度，通過測量樣品溶液的吸光度，可以實(shí)現(xiàn)對樣品溶液中目標(biāo)物質(zhì)的定量分析。定量分析通過對物質(zhì)吸收光譜中特征吸收峰的形狀和位置進(jìn)行分析，可以推斷出物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析紫外-可見光譜的應(yīng)用設(shè)備簡單、操作方便、靈敏度高、測量范圍廣、測量速度快、重復(fù)性好等。優(yōu)點(diǎn)對于具有相同或相似結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，紫外-可見光譜的鑒別能力有限；同時(shí)，紫外-可見光譜對于固體樣品的分析能力也有限。缺點(diǎn)紫外-可見光譜的優(yōu)缺點(diǎn)03熒光光譜分析熒光發(fā)射當(dāng)分子從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，以光的形式釋放出能量，即熒光發(fā)射。熒光光譜的波長與樣品的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及激發(fā)光源的波長有關(guān)。激發(fā)光源通常使用紫外光或可見光作為激發(fā)光源，通過照射樣品，使樣品中的分子吸收能量并躍遷至激發(fā)態(tài)。熒光光譜的測量通過測量熒光發(fā)射的波長和強(qiáng)度，可以獲得樣品的熒光光譜。熒光光譜的基本原理不同物質(zhì)具有獨(dú)特的熒光光譜，可用于物質(zhì)的鑒別和定量分析。物質(zhì)鑒定對水體、土壤等環(huán)境樣品中的有害物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，如有機(jī)污染物、重金屬等。環(huán)境監(jiān)測對生物組織、細(xì)胞和DNA等進(jìn)行檢測和分析，有助于疾病診斷、藥物設(shè)計(jì)和生命科學(xué)研究等。生物分析用于化合物的結(jié)構(gòu)分析、反應(yīng)機(jī)理研究等。化學(xué)分析熒光光譜的應(yīng)用具有高靈敏度、高選擇性、非破壞性等特點(diǎn)，可對樣品進(jìn)行定性、定量分析。需要使用昂貴的激發(fā)光源和檢測器，儀器成本較高；另外，對于某些樣品，熒光光譜的測量可能較為復(fù)雜和耗時(shí)。熒光光譜的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)04激光拉曼光譜分析當(dāng)激光束照射到樣品上時(shí)，會發(fā)生拉曼散射，即入射光與樣品相互作用，產(chǎn)生散射光。拉曼散射當(dāng)拉曼散射的光被散射時(shí)，它通常會改變其頻率，這種頻率變化被稱為拉曼頻移。拉曼頻移拉曼散射的強(qiáng)度與被照射物質(zhì)的分子振動和旋轉(zhuǎn)有關(guān)。拉曼散射的強(qiáng)度激光拉曼光譜的基本原理激光拉曼光譜可以用于確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵。有機(jī)化學(xué)激光拉曼光譜可以用于研究材料的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。材料科學(xué)激光拉曼光譜可以用于檢測空氣、水體和土壤中的有害物質(zhì)。環(huán)境科學(xué)激光拉曼光譜可以用于研究生物分子的結(jié)構(gòu)和功能，以及藥物對生物體的影響。生物醫(yī)學(xué)激光拉曼光譜的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)激光拉曼光譜具有高分辨率、高靈敏度、非侵入性和實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)。此外，它還可以提供有關(guān)樣品化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)的信息。缺點(diǎn)激光拉曼光譜在某些情況下可能受到背景噪聲和熒光的干擾。此外，它可能不適用于所有類型的樣品，有些樣品可能難以獲得清晰的拉曼光譜。激光拉曼光譜的優(yōu)缺點(diǎn)05光化學(xué)分析在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用臭氧測量使用光化學(xué)方法測量大氣中的臭氧濃度，了解大氣氧化劑的分布和變化趨勢。氮氧化物分析通過化學(xué)發(fā)光法等光化學(xué)手段，對大氣中的氮氧化物進(jìn)行定量分析，了解其對大氣質(zhì)量和氣候變化的影響。二氧化硫測定利用紫外熒光法等光化學(xué)方法，對大氣中的二氧化硫進(jìn)行監(jiān)測，評估其對環(huán)境和人類健康的影響。大氣污染的光化學(xué)分析利用光化學(xué)氧化法等手段，將水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，再通過測量無機(jī)物的濃度來評估水質(zhì)污染程度。有機(jī)物分析通過光化學(xué)氧化法將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，再通過離子色譜法等手段測量硝酸鹽的濃度，了解水體氨氮污染情況。氨氮測量利用光化學(xué)氧化法將水中的有機(jī)磷和無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為磷酸鹽，再通過測量磷酸鹽的濃度來了解水體總磷污染情況。總磷測定水質(zhì)污染的光化學(xué)分析重金屬分析通過光化學(xué)方法測量土壤中的重金屬元素，如鉛、汞、砷等，了解其對環(huán)境和人類健康的影響。有機(jī)物分析利用光化學(xué)氧化法等手段，將土壤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，再通過測量無機(jī)物的濃度來評估土壤污染程度。農(nóng)藥殘留檢測通過光化學(xué)方法測量土壤中的農(nóng)藥殘留量，了解其對農(nóng)產(chǎn)品和生態(tài)環(huán)境的影響。土壤污染的光化學(xué)分析06光化學(xué)分析的未來發(fā)展趨勢新型光化學(xué)傳感器的研發(fā)01利用光化學(xué)原理，結(jié)合納米技術(shù)、生物技術(shù)等，開發(fā)具有高靈敏度、高選擇性和實(shí)時(shí)監(jiān)測能力的光化學(xué)傳感器，用于環(huán)境、食品、醫(yī)療等領(lǐng)域。光化學(xué)分析方法的優(yōu)化02深入研究光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，探索新的反應(yīng)條件和檢測方法，提高分析的準(zhǔn)確性和可靠性。光化學(xué)與其他分析技術(shù)的聯(lián)用03如色譜-光譜聯(lián)用、質(zhì)譜-光譜聯(lián)用等，發(fā)揮各自技術(shù)的優(yōu)勢，拓展光化學(xué)分析的應(yīng)用領(lǐng)域。發(fā)展新型光化學(xué)分析方法與技術(shù)太陽能電池的光化學(xué)制程控制通過光化學(xué)反應(yīng)控制太陽能電池的制備過程，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。新能源材料的光化學(xué)合成利用光化學(xué)反應(yīng)合成新型的能源材料，如燃料電池催化劑、超級電容器材料等。光化學(xué)分析在環(huán)境能源領(lǐng)域的應(yīng)用對環(huán)境中的有害物質(zhì)進(jìn)行光化學(xué)檢測和分析，為環(huán)境保護(hù)和能源利用提供科學(xué)依據(jù)。光化學(xué)分析在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用納米材料的光化學(xué)制備與表