乙醇和水分子形成配合物与荧光光谱特性研究

讨论了紫外光照射乙醇和水混合溶液的荧光光谱及其对应的激发光谱，认为乙醇和水分子混 合时会发生团簇形成新的分子从而成为能辐射荧光的物质.采用不同波长的紫外光照射乙醇 水溶液，计算了不同入射光的荧光量子产率，进而选取具有最高荧光效率的激励光照射不同 混合比率溶液，通过探测混合物所发射的荧光光子数目随乙醇和水混合比率的变化规律，研 究了团簇分子的可能类型，并利用荧光强度和吸收率的加和性计算了混合物的总吸收率和总 荧光光子数目，从而解释了乙醇水溶液的荧光光谱特征峰.结果可为乙醇和水分子形成的新 团簇分子研究提供实验和理论依据. 关键词： 乙醇-水配合物 荧光光谱 分子团簇 激发光谱     

石墨烯量子点:制备及检测乙醇-水溶液组分

采用改进的非完全脱水碳化方法制备石墨烯量子点.产物尺寸约6 nm,激发峰355 nm,发射峰458 nm.基于乙醇对石墨烯锯齿边质子化的抑制效应,发现可通过石墨烯量子点荧光光强检测乙醇-水混合溶液组分.在0.01-100%范围内,乙醇体积百分比与发射峰光强增量呈线性关系.本研究为制备石墨烯量子点提供参考,提出了简易的较宽范围的乙醇水溶液含量检测方法 .     

牛奶水溶液的荧光光谱研究

采集伊利、蒙牛公司生产的纯牛奶、高钙奶、高钙低脂奶,向5 mL去离子水中分别加入0.17 mL、0.20 mL、0.23 mL、0.26 mL、0.29 mL、0.32 mL、0.35 mL这6种牛奶样品,得到42份牛奶水溶液.采用日立F-4600荧光光谱仪测定样品在波长为315 nm、320 nm、325 nm、330 nm、335 nm、340 nm、345 nm激发光诱导下的荧光发射光谱,对所得荧光光谱进行Savitzky-Golay平滑、FFT低通滤波后,利用高斯分解法对荧光谱线进行分解,将每个荧光光谱分解为5个基元高斯峰.讨论了各种牛奶发射光谱的规律和变化趋势,结果表明:所有牛奶水溶液的各个基元高斯峰,在相同激发波长下,其峰值位基本不变,当激发波长变化时,所有基元高斯峰会随激发波长的增加而红移;高钙低脂奶在波长较长的激发光照射下,各个基元高斯峰强度均大于纯牛奶和高钙奶;牛奶的浓度对总荧光光谱的影响较小.     

不同状态蒽的荧光特性

本文利用时间相关单光子计数技术,系统地测量了不同状态(蒽溶液、蒽单晶、蒽的真空蒸膜)的荧光寿命,给出了较精确值。得到了在室温下蒽/乙醇,蒽/苯的荧光寿命随浓度增加变短,而在固态样品中,蒽的寿命变长,对于蒽单晶为15.3ns,而对蒽真空蒸膜为19.1ns,并且,在溶液样品中,不同峰值的荧光寿命基本相同。 还系统测量了蒽在不同状态下的激发谱和发射谱,观察到在固体状态下谱线加宽,并有较大红移。 我们观察到蒽/乙醇,蒽/苯随着浓度的变化其激发谱有明显的变化,而它的发射谱基本保持不变。     

二维相关光谱对混合物色谱-光谱体系分析的应用扩展

在本课题组前期工作中,将二维相关光谱方法应用于混合物色谱-光谱联用数据的分析,并在体系中各物质具有独立峰时,简单得到混合物中各组分光谱行为。在此基础上,我们考虑不具有独立峰的二元混合物体系。本工作通过数学计算及模拟表明,当两物质部分光谱重叠区域为等峰宽的单高斯峰时,也可分别得到两物质各自的光谱。     

三种多环芳烃混合溶液二维荧光相关谱解析

多环芳烃为优先控制污染物,但是由于其含量很低,多组分多环芳烃荧光峰相互重叠,所以常规荧光光谱法无法对其荧光峰进行有效解析。采用二维荧光相关分析方法对三种多环芳烃,蒽、菲和芘的混合溶液进行荧光峰解析。根据研究目标,按照三种多环芳烃浓度比的不同配制了三种混合物体系,共27个样本,每种体系的三种溶液浓度彼此间按规律递增和递减。在此基础上,以浓度为外扰,构建了各体系的同步和异步二维荧光相关谱。同步谱中,在425,402,381,373,365,393及347 nm处产生自相关峰。以未被覆盖的菲在347 nm处荧光峰为线索,通过其与各波长处荧光交叉峰的正负,判断出了402,381,425和452 nm处荧光峰源于混合溶液中的蒽; 373与393 nm处荧光峰源于混合溶液中的芘; 365,356及347 nm处荧光峰源于混合溶液中的菲。通过异步谱解析出菲的385 nm处荧光峰,证明了异步谱比同步谱具有更好的光谱分辨率。研究结果表明,采用二维荧光相关方法对光谱严重重叠的多组分多环芳烃的解析是可行的,并具有一定的优势,可推广到对环境中其他污染物质的检测。     

利用拉曼光谱测定甲醇浓度

为了建立利用拉曼光谱测量甲醇浓度的方法,采用激光拉曼方法对甲醇和乙醇液体样品进行了拉曼光谱研究。利用溶液中CH3对称伸缩峰(2 843cm-1)作为甲醇的特征谱线,同时以溶液中乙醇为内标物组成相对强度,对溶液中的甲醇含量进行了测定研究。结果表明,利用拉曼光谱可以快速测定甲醇浓度,其线性相关系数达到0.999以上。     

乙醇水溶液荧光发射的时域和频域特性研究

针对乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量进行了研究,得出了该溶液发射荧光光子的时域和频域特征参量。发射光谱和激发光谱表明乙醇水溶液中含有三个结构不同的发光物质,其发射峰分别位于290 nm,305 nm和330 nm处,与其相对应的最佳吸收峰为265 nm,280 nm和236 nm。荧光强度随溶液中乙醇与水体积混合比的变化规律也证实了三种不同发光结构的存在。在荧光光谱峰值波长处分别监测其荧光强度随时间的衰变过程,将获得的荧光衰减动力学曲线采用指数方法拟合并进行解卷积处理,测试的荧光寿命分别对应8 ns,12 ns,25 ns。结合乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量可以看出:乙醇分子和水分子发生团簇作用形成了三个新的分子结构从而可发射具有不同能量的荧光光子。该研究结果能为乙醇水分子的团簇结构研究提供参考。     

乙醇相银溶胶中2—氨基苯并咪唑的SERS光谱研究

由于水相中拉曼谱带强度测定困难,本文利用乙醇883.8cm~(-1)作内标,研究了乙醇相银溶胶中SERS峰强与浓度的关系,发现随着2-氨基苯并咪唑浓度的改变,SERS峰强并不与浓度成正比,不同浓度溶液中1237cm~(-1)面内振动的改变显示了2-氨基苯并咪唑吸附取向的变化。     

2, 6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌的合成和光谱性能

合成了一种新型的蓝光发射材料2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌,并利用元素分析、红外光谱、UV-Vis吸收谱、荧光激发光谱和荧光发射光谱研究了其结构、光学特性、能级结构和发光机理。结果表明,2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌是一种三齿配体的发光材料。在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液体系中测定了材料的紫外吸收光谱,2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶的吸收峰波长主要为330,344nm;2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌的吸收峰波长主要为346,366nm。禁带宽度为3.01eV,在紫外光激发下,在DMF溶液体系中的荧光发射峰在458nm处,固态荧光发射峰在475nm,均为蓝色荧光,色纯度高,荧光量子效率高,其荧光发射主要来源于长波吸收带,最大波长吸收带对荧光发射贡献最大。有望通过合理的设计运用到有机电致发光器件中去。     

Derivative fluorimetry analysis of new cluster structures formed by ethanol and Water molecules

The ultraviolet （UV） light excited fluorescence spectra of ethanol-water mixture with different concentrations are investigated by derivative fluorimetry. It is found that there are 8 types of luminescent cluster molecules, formed by ethanol and water molecules in different ways, existing in the solution. The peak wavelengths of all these clusters＇ fluorescence spectra are measured and their contents are obtained by measuring the peak values in the second derivative fluorescence spectra. The spectra corresponding to the 8 types of clusters are obtained by Gaussian decomposition. It is found that two kinds of cluster molecules whose peak wavelengths are 330 and 345 nm have an optimal excitation wavelength located at （236 4- 3） nm. This research contributes to the study of ethanol-water cluster structures and their physical and chemical characteristics.     

Studies on Molecular Structure of Ethanol-Water Clusters by Fluorescence Spectroscopy

It was found that ethanol and water molecules mixed together can form new clusters. Based on the steady state spectral characteristic and the mole ratio method, three possible bonding constants of ethanol-water clusters were deduced. To confirm the structure of these clusters, the fluorescence lifetimes of different emission bands were investigated, and the average lifetime of the entire decay process was found to vary as the volume percent of ethanol changed. Furthermore, the possible bonding constant n of molecular clusters was determined to be 2 based on the time-resolved spectra, and the cluster was concluded to be a chain structure formed by one ethanol molecule and two water molecules with hydrogen bonds.     

用偏振荧光光谱表征乙醇-水团簇分子的取向行为

采用波长为236nm紫外光激励乙醇水溶液获得荧光光谱并对其偏振特性进行了研究.实验中分别改变入射光的偏振度，在300—400nm波段内进行荧光光谱、水平和垂直偏振荧光光谱检测.实验结果表明，当采用线偏振光照射乙醇水溶液时，其发射的荧光具有一定的偏振性，并计算了其偏振度.经理论分析得到了描述荧光偏振态的四个斯托克斯矢量，进而对该荧光的偏振状态进行了描述，通过对乙醇-水溶液的米勒矩阵的计算，对溶液中分子的取向特性进行了分析.本结果能对乙醇-水团簇分子的结构提供理论参考. 关键词： 荧光光谱 偏振光谱 斯托克斯矢量 米勒矩阵     

团簇分子[Zn-(CH_3CH_2OH)_n]~(2+)的荧光光谱研究及理论光谱验证

通过荧光光谱实验和理论计算对金属离子在乙醇溶液中的微团簇结构进行了研究。荧光光谱实验发现在275~330 nm范围存在较强的乙醇分子荧光峰,当加入盐离子(Zn~(2+))后该处荧光强度逐渐变弱,说明盐的加入对乙醇体系的荧光效率产生了影响,破坏了原有乙醇分子之间的作用,使得其刚性结构发生改变,荧光效率降低,同时Zn~(2+)与乙醇分子通过溶剂化作用形成了新的微团簇,在350~380 nm之间出现了新峰。通过对团簇结构[Zn-(H_2O)_n]~(2+)(n=1~3)进行优化比较,得到了相对精确及运算成本较低的密度泛函理论B3LYP方法,并应用于Zn~(2+)在乙醇溶液中团簇结构计算。结果表明体系的第一溶剂化层存在着n=1~6的微团簇分子,且最多为6。比较理论计算荧光光谱与实验荧光光谱,进一步说明了Zn~(2+)与乙醇形成了新的微团簇及计算方法的可行性。     

乙醇-水团簇分子发射荧光的机理研究

利用含时密度泛函理论分别计算了乙醇分子、水分子、以及乙醇和水形成的新团簇分子的基态和激发态能级,得出了各自吸收光能量和光波长的理论极限值;利用分析化学的理论分析了链式的乙醇-水团簇分子的特殊结构,得到了基态团簇分子间形成碰撞复合物的结论;利用量子力学的态叠加原理和量子化学的轨道理论,并结合Hckel近似对该复合物的能级和对应波函数进行了计算和推导,从而解释了乙醇-水溶液能吸收较长波长的光并发射荧光的机理.     

Size dependence of the plasmon peak position in electron stimulated photon emission spectra of Ag clusters supported on amorphous carbon film

The plasmon energy of Ag clusters produced on an amorphous carbon substrate by gas-aggregation technique has been measured. It has been determined from the plasmon peak position in the light emission spectrum obtained during bombardment of Ag clusters by low-energy electrons. For Ag cluster films with maximum of the cluster size distribution at 30, 8 and 2.5 nm, the plasmon energy comprised 3.76, 4.13 and 4.28 eV (the wavelength was 330, 300 and 290 nm), respectively. The blue shift of the plasmon energy is probably related to the effect of confounding of collective and single-particle excitations.     

用激光拉曼光谱研究液态乙醇的水合作用过程

为研究室温下乙醇-水二元混合物内部的分子间缔合情形,测得了不同体积配比溶液的拉曼光谱,发现位于2 800~3 050 cm-1波数区间的C—H伸缩振动频率随乙醇中加入水量的增加整体呈现蓝移趋势,而位于1 048 cm-1附近的CO伸缩振动频率的变化规律却与此相反。分析认为,这种现象主要由溶液内部分子间发生的不同水合作用所致,并据此阐明了液态乙醇的水合作用过程:水分子首先与纯乙醇中的自缔合短链发生氢键缔合作用,形成了含有较多乙醇分子数的乙醇水合团簇,直到溶液中水的体积含量达到50%时,乙醇的水合作用达到暂时饱和;而当水的体积含量继续增加到70%以后,水分子致使原有乙醇水合团簇解离形成较小尺寸的团簇,并与解离点位上的乙醇分子羟基发生进一步水合作用;而后,当水体积含量增至一定程度后,还会导致乙醇分子疏水基CH基团与水分子间形成弱氢键C—H…O。     

乙醚溶液荧光光谱特性及其机理研究

研究了低浓度乙醚水溶液在紫外光激励下的荧光光谱,以及其荧光特性随激发光波长和乙醚溶液浓度改变的变化规律,并对其产生机理和谱线特性进行了分析和探讨。结果显示,乙醚溶液在306 nm附近出现明显的荧光峰,其最佳激励波长为245 nm,且在292 nm处还有次峰出现。激发光波长改变时,相应的荧光峰值位置基本不变,且荧光峰的强度随激发光波长的变化呈高斯分布。荧光次峰和主峰的强度产生竞争。随浓度增加,306 nm处的荧光强度线性增强,当增至7%后,发生浓度猝灭,强度线性减弱。研究结果将为检测有毒、麻醉物质——乙醚的浓度及纯度等提供参考。