两种取代酞菁锌的合成及其光物理性质的研究

文章采用熔融法合成了两种通过不同基团连接的邻苯二甲酰亚胺取代酞菁锌,四-β-(邻苯二甲酰亚胺丁氧基)酞菁锌(1)和四-β-(邻苯二甲酰亚胺甲基)酞菁锌(2)。比较了两种不同的取代基连接方式对酞菁的电子吸收光谱、荧光光谱及荧光量子产率和产生单线态氧的能力的影响。结果表明：与无取代酞菁锌相比,四-β-(邻苯二甲酰亚胺丁氧基)酞菁锌(1)的电子光谱和荧光光谱的红移程度均大于四-β-(邻苯二甲酰亚胺甲基)酞菁锌(2)。由于1的给电子能力比2强,两种锌酞菁的荧光量子产率(Ф_F)的大小顺序为：1＞2,产生1O₂的能力的大小顺序为：2＞1。     

光动力学疗法新型光敏剂的光谱特性研究

实验研究了用于光动力学诊断和治疗的新型光敏剂二磺基二邻苯二甲酰亚胺甲基酞菁锌（ZnPcS2P)癌光啉（PsD-007)、血啉甲醚（HMME）以及早期应用于临床的血卟啉衍生物（HpD)分别在生理盐水和含10％人血清生理盐水中的光谱特性。结果表明：除ZnPcS2P2的最大吸收峰位于670nm之外，其余三种光敏剂在人血清环境中的最大吸收峰都位于405nm处，但与生理盐水环境相比索瑞（Soret)峰发生了12nm的红移。在波长为413和514.5nm光源激发下，HMME，HpD和PsD-007在人血清环境中的荧光发射峰都分别位于625和690nm，但413nm光源的激发效率比514.5nm光源高出3倍左右，而且HEEM的荧光激发效率最高，HpD次之，PsD-007最低。     

1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜的合成及性质研究

对新型取代基酞菁和酞菁晶体合成和性质进行了研究。因为酞菁在信息、医疗、化工等众多领域有很广泛的应用,所以近百年来一直是科学家研究的热点课题。酞菁经过近百年的研究,科学家已经合成了上万种酞菁衍生物,但是,随着科技的不断进步,人类社会不断发展的需求,具有新特性的新型酞菁的获得仍是相关科技工作者孜孜以求的目标。为此,在本论文中,我们改进了合成方法,合成了新型的桥联酞菁材料：1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜,表征其结构。并研究电化学性质。首先以丙二酸和3,6-二羟基邻苯二腈为起始原料,以水为溶剂,加入浓硫酸作为催化剂,先合成前体,即丙二酸3,3′-二(6–羟基邻苯二腈)脂。然后再用丙二酸 3,3′-二(6-羟基邻苯二腈)脂与一水合乙酸铜,以正戊醇为溶剂,以DBU为催化剂,合成了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜,其分子式是C₃₈H₁₆N₈O₁₂Cu。对1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22–二（桥联二丙羧基）酞菁铜进行紫外吸收及荧光光谱测定,证明合成产物是目标产物,并研究了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜的电化学性质。     

水溶性酞菁类光敏剂的合成及其光谱性质研究

以3-硝基邻苯二甲腈与3-巯基-1-丙磺酸钠为原料,在醋酸盐存在下通过四环化合成了三种带四个3-磺基丙基磺酰基的水溶性酞菁。利用紫外-可见吸收光谱,荧光光谱等对其光谱性质进行了测量,并计算了其荧光量子产率和单线态氧量子产率。引入吸电子基团所合成的水溶性酞菁与ZnPc相比,其荧光发射光谱的形状并未改变,但其最大荧光发射波长均发生10 nm以上的红移。三种水溶性酞菁中锌酞菁的荧光量子产率最高,铜酞菁的荧光量子产率最低;它们在水溶液中的荧光呈双指数衰减,这可归结为激发态质子化或去质子化的结果。单线态氧量子产率锌酞菁最大,空心酞菁次之,铜酞菁最小。光谱分析结果表明,合成的锌酞菁和空心酞菁具有高的单线态氧量子产率和高的光稳定性,有望用作光动力治疗和光免疫治疗的光敏剂。     

两亲性光敏剂Al(OH)PcSP在醇水和水溶液中的分子光谱和存在状态

研究了具有光动力抗癌活性的两亲性光敏剂磺基邻苯二甲酰亚胺甲基酞菁羟基铝 (Al(OH)PcSP)在醇水和在水中的电子吸收光谱 ,并探讨了其聚集状态。研究表明 ,Al(OH)PcSP在醇水溶液中以单体形式存在 ,醇的碳链和羟基数对Al(OH)PcSP的单体吸收光谱没有显著的影响。但在水中 ,Al(OH)PcSP存在单体 二聚体平衡 ,二聚平衡常数为 5 730 7× 10 4 mol·L-1。Al(OH)PcSP在水中所形成的二聚体的Q带特征吸收峰位于 740 5nm ,相对于其单体特征吸收峰 (6 76 5nm)红移 ,而一般金属酞菁在水中所形成的聚集体Q带特征吸收光谱均相对于单体兰移至位于 6 30nm附近。研究了Al(OH)PcSP的荧光光谱 ,结果说明 ,二聚体的荧光很弱。     

酞菁铜固态薄膜的红外光谱

利用红外透射光谱，偏振透射光谱、掠角反射光谱研究了三－２，４－二特戊基苯氧基８－喹啉氧基酞菁铜ＬＢ膜和蒸镀膜的结构。确认在ＬＢ膜中，（１）取代基的碳链是以六方晶系或假六方晶系方式堆积的；（２）用偏振红外可以区别苯环上的两个ＣＨ２的伸缩振动带。在蒸镀膜中分子基本呈现无序状态。     

混合固态铕铽配合物的荧光研究

由邻苯二甲酸氢钾,２,２’－联吡啶分别与ＥｕＣｌ３和ＴｂＣｌ３在乙醇水溶液中反应,合成了铕配合物Ｅｕ２Ｌ３Ｌ’和铽配合物Ｔｂ２Ｌ３Ｌ’（Ｌ＝邻苯二甲酸根,Ｌ’＝２,２’联吡啶）;以不同摩尔比混合两种配合物,经机械研磨,得混合固体铕铽配合物。测试了配合物的荧光光谱及红外光谱,结果表明,与单一铕配合物和铽配合物相比,混合固态配合物无论是荧光发射峰位还是荧光强度均发生了明显变化,铽对铕的荧光强度有敏化作     

多核芳烃正离子自由基的ENDOR和EPR研究

用ＥＰＲ和ＥＮＤＯＲ方法检测傅氏烷基化反应（Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒｕｆｔｓｒｅａｃｔｉｏｎ）中所生成的多核芳烃正离子自由基：１，４，５，８－四甲基惠、９，１０－二氘代－１，４，５，８－四甲基蒽、２，６，９，１０－四甲基蒽、２，６－二甲基－９，１０－二（对甲苯基）蒽、３，６，１１，１４－四甲基二苯并（ａ，ｃ）三亚苯正离子自由基，测定了它们的超精细偶合常数并提出了其生成机理。     

新型偶氮苯并冠醚衍生物在溶液和LB膜中的光致变色研究

本文合成了两种新型偶氮苯并冠醚衍生物１６ＡＢＣ－ＯＨ和１６ＡＢＣ－ＮＨ２,并对其在溶液中和Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜中的光致变色现象进行了研究。结果表明：在溶液中１６ＡＢＣ－ＯＨ发生了反式－顺式异构化反应,且异构化反应为一组反应,而１６ＡＢＣ－ＮＨ２的顺反异构化反应较复杂,为非一组反应。在ＬＢ膜中,１６ＡＢＣ－ＯＨ无光组合记录且有一定程度的光致顺反异构反应,而１６ＡＢＣ－ＮＨ２自组合形成     

铜与2-羟基-3-羧基-5-磺酸基苯重氮氨基偶氮苯反应的分光光度法研究及应用

研究了铜与２－羟基－３－羧基－５－磺酸基苯重氮氨基偶氮苯（ＨＣＳＤＡＡ）的显色反应。在Ｔｒｉ－ｔｏｎＮ－１０１存在下和ｐＨ１０．４～１１．５的缓冲介质中，Ｃｕ２＋与ＨＣＳＤＡＡ形成１∶２的红色配合物，其最大吸收波长是５３０ｎｍ，对比度为１０２ｎｍ，表观摩尔吸光系数为１．３１×１０５Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１。铜在０～０．２４μｇ／ｍＬ范围内服从比尔定律。用于铅锌矿和花生中微量铜的测定，相对误差不大于３．７％，相对标准偏差不大于１．６％（ｎ＝６）。     

水热法合成红色绿柱石的光谱特征研究及应用

采用常规宝石学测试方法,配合紫外可见光谱技术（UV-Vis）及傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）,对美国犹他州天然红色绿柱石及俄罗斯水热法合成红色绿柱石的宝石学特征、紫外可见吸收光谱特征、中红外光谱（MIR）特征及近红外光谱（NIR）特征进行了综合对比研究。结果表明,常规宝石学测试方法很难将上述两类宝石区别开来;紫外可见光吸收光谱对鉴定天然和合成红色绿柱石的能力很有限;同时这两种宝石的中红外吸收光谱（MIR）没有明显的特征差异,其吸收位置和吸收强度基本一致。但在2 000~9 000 cm-1红外波段,天然红色绿柱石与水热法合成红色绿柱石的吸收频率差异明显,因此具有独特的鉴别特征。进一步研究表明,天然红色绿柱石在3 500~4 000 cm-1之间没有强吸收峰,几乎不含结构水,但在3 300~3 600 cm-1之间有非常弱的吸收带（峰值为3 418 cm-1）,因此有可能有其他形式的水。水热法合成红色绿柱石样品的近红外光谱特征表明,其在3 500~4 000 cm-1之间及5 000~5 800 cm-1之间均显示有强烈的水的振动吸收：其在5 000~5 800 cm-1有弱的Ⅰ型水吸收峰和强Ⅱ型水吸收峰,可以归属为分子水的弯曲和伸缩的合频振动;其在7 000~7 500 cm-1之间显示的弱Ⅰ型水的吸收峰和强的Ⅱ型水的吸收峰可以归属为水的倍频振动。因此,水热法合成红色绿柱石中的结构水归属Ⅰ型水与Ⅱ型水的混合型,其在3 500~4 000及5 000~5 800 cm-1范围水的近红外吸收光谱特征可作为区别天然和水热法合成红色绿柱石的依据。通过紫外可见光光谱、中红外光谱以及近红外光谱等光谱分析手段可以初步判断红色绿柱石中是否含水、水的赋存状态、以及不同类型水的相对强度和频率,为区分天然与水热法合成红色绿柱石提供诊断性证据。     

橄榄油的聚集荧光猝灭及吸收光谱特性的研究

素有“液体黄金”之称的橄榄油已成为健康食用油的代名词,不仅身价陡增,而且在非产地市场也已成为一种畅销油。在橄榄油检测技术中光谱法与其他技术相比具有快速、无损、无样品处理等优势而备受关注,而不同的光谱检测方法在检测的物质成分上各有侧重,例如红外光谱法侧重于脂肪酸含量的检测、拉曼光谱法侧重于分子的检测、荧光光谱法侧重于光敏物质的检测以及吸收光谱法侧重于光敏物质和不饱和脂肪酸的检测等。荧光及吸收光谱对光敏物质反应极其灵敏,而橄榄油富含叶绿素等光敏物质,因此荧光及吸收光谱成为一种鉴别橄榄油的有效技术手段。叶绿素是一种含有环卟啉结构的有机分子,该类分子结构具有吸光特性,且不同的叶绿素吸收光谱各异,其中绿色植物的叶绿素a含量最多。为深入研究叶绿素的吸收光谱及荧光特性在橄榄油鉴别中的应用,将特级初榨橄榄油中掺入不同比例的玉米油,已达到间接调控橄榄油中叶绿素含量的目的,测量不同掺伪比例橄榄油的荧光及吸收光谱并研究与叶绿素浓度的相关性,以此来研究叶绿素浓度与掺伪量对橄榄油吸收光谱及荧光特性的影响。取10份同批次的特级初榨橄榄油,将其中9份按照等比例稀释,并对10份样品按照掺伪量依次排序;依次采集这10份样品的荧光及吸收光谱,比较叶绿素浓度与掺伪量的相关性及对这两种光谱技术在橄榄油鉴别中的影响。随着叶绿素浓度的上升,荧光强度由弱变强,并在某一时刻后会出现荧光强度急剧减弱的现象,即聚集荧光猝灭。这种现象主要是由于叶绿素的环卟啉分子结构引起的分子间π-π作用,使未被激发的低能分子与高能分子堆叠在一起,能量的辐射跃迁（荧光）也转变为分子间的能量转移（热能交换）。对于吸收光谱,随着叶绿素浓度的上升,吸收光谱的强度也逐渐增强。橄榄油中叶绿素吸收的能量主要去向包括镁电子辐射跃迁产生荧光以及分子间热能交换两部分,而橄榄油的吸收光谱并未出现类似于聚集荧光猝灭的现象,且吸收光谱强度与掺伪浓度间存在近似线性相关的关系。结果表明：当聚集荧光猝灭出现时,叶绿素吸收的能量仍然与浓度呈线性相关,此时高、低能分子堆叠引起的热能交换效率提高。     

Spectroscopic investigation of neutral and reduced forms of Fe-monoazaporphyrins

The results of an investigation into neutral Fe-monoazaetioporphyrin (FeMAEP) and its reduced forms carried out using the methods of absorption spectroscopy, EPR, and Mössbauer spectroscopy are presented. It is shown that at room and liquid nitrogen temperatures in an initial complex a spin state of Fe(III) is implemented, which is the result of a quantum-mechanical mixing of two spin states (S=5/2, S=3/2). The absorption spectra of the reduced forms [(FeMAEP)^n?, n=1, 2, 3] are similar to those of anions of other Fe-porphyrins; in the EPR spectra of Fe(I)MAEP lines of a hyperfine structure are observed that are sensitive to a solvent.     

Cs 5D_(5/2)-6F 728 nm Laser Spectroscopy with Single Pumping Laser

The sub-Doppler absorption laser spectroscopy at 728 nm transition from the 5D5/2 state to the 6 F state of cesium with linewidth near 10 MHz is first experimentally performed with indirect pumping from the ground state 6S_(1/2)to the state 7P_(3/2)by a 455.5 nm diode laser.Using a 455.5 nm diode laser as an indirect pump laser,several excited states will be populated due to spontaneous decay from the 7P state.We first implement the sub-Doppler absorption laser spectroscopy at 728 nm from the 5D_(5/2)state to the 6F state when Cs atoms within thermal glass cell decay to the 5D_(5/2) state.Due to velocity transfer effect,the hyperfine structure of 5D_(5/2)shows a mixed and complicated pattern but very clear structure when the 455.5 nm pumping laser is counter-propagating(or co-propagating)with the 728 nm probing laser.     

基于密度泛函理论的肾上腺素分子的光谱分析

肾上腺素是一种神经和激素的传送体,研究肾上腺素分子的光谱和能级有助于了解其化学稳定性和药理作用。基于密度泛函理论（DFT）,利用Gaussian 09软件在B3LYP/6-311G（d,p）基组水平上对肾上腺素分子进行结构优化,采用含时密度泛函理论（TD-DFT）的PBE方法在def2tzvp基组水平上计算肾上腺素分子在气相中的前20个激发态,利用Multiwfn3.7（dev）软件绘制出其紫外光谱图并对激发性质进行分析。肾上腺素分子紫外光谱对应的主要跃迁是从基态分别到第1,2,4,8,15和16激发态的跃迁,其他的激发态的振子强度低于阈值0.03。理论计算得出肾上腺素的紫外光谱有两个吸收峰,分别位于206.23和273.92 nm,206.23 nm峰主要由基态跃迁到第16激发态形成,273.92 nm峰主要是基态跃迁到第2、4激发态形成,主要是由苯环上π→π*跃迁所产生,并与实验光谱吻合较好。对肾上腺素分子的激发态性质分析可知,上述吸收峰都是在最高占据轨道和最低空轨道的临近轨道跃迁产生的。利用密度泛函的PBE方法在6-311G（d, p）的基组水平上计算肾上腺素分子频率并绘制红外光谱,由振动分析可知,3 738和3 662 cm-1峰是由酚羟基O-H伸缩振动产生的特征吸收峰,3 715 cm-1峰是由醇羟基O-H伸缩振动产生的特征吸收峰,2 854 cm-1峰是由甲基的C18-H20键的伸缩振动产生的特征吸收峰,1 516和1 439 cm-1峰是苯环骨架的伸缩振动的特征吸收峰,1 279与1 057 cm-1峰分别是由C6-O10和C12-O23键伸缩振动产生的特征吸收峰,620 cm-1峰是N22-H17键摇摆振动的特征吸收峰。对比肾上腺素的实验红外光谱,发现理论光谱与实验光谱中各基团的特征吸收峰都较为明显且总体吻合较好。由于肾上腺素分子二聚体和多聚体之间形成氢键,分子间氢键的形成削弱了O-H键的强度,降低了能形成分子间氢键的羟基O-H的伸缩振动频率,从而导致实验光谱在3 500～2 500 cm-1之间呈现出一个宽峰。     

聚乙烯薄膜材料的红外光谱研究

由于红外吸收光谱法具有许多突出的优点,因此它在许多领域有广泛的应用。在薄膜、合成纤维、橡胶、塑料等高聚物的研究方面,用于单体、聚合物、添加剂的定性、定量和结构分析。一般高聚物的红外光谱中谱带的数目很多,而且不同种类的物质其光谱很不相同,特征性很强。此外红外光谱法的制样和实验技术相对比较简单,它适用于各种物理状态的样品。本实验研究以高聚物薄膜材料做样品,对样品高聚物进行红外光谱分析,分析表明,本实验所用样品高聚物成分为聚乙烯材料,这个实验结果也表明,用红外光谱法鉴定高聚物的组成非常有效。红外光谱法用于定量组分分析,与其它测量方法相比,具有制样简单方便、重复性好和测量精度高的特点。     

异丙甲草胺农药残留吸收光谱检测方法研究

除草剂可以快速、有效地进行除草，已被广泛应用，但是在除草剂使用同时也会对周围环境和农作物带来一定程度的污染，例如农业生产过程中经常发现由于除草剂使用不当而使果树中毒的现象。异丙甲草胺是一种酰胺类选择性除草剂，被广泛应用于旱地作物、蔬菜和果园、苗圃。根据相关文献报道，基于气相色谱法、气相色谱-质谱联用法和固相萃取等方法可以实现异丙甲草胺残留检测，而基于吸收光谱法对异丙甲草胺的分析未见相关文献报道，提出直接利用吸收光谱及其导数光谱分析法实现异丙甲草胺农药及其在苹果汁中的农药残留检测。首先利用分光光度计对不同浓度异丙甲草胺药液进行吸收光谱实验研究，发现在266 nm处有明显吸收光谱特征峰。对农药吸收光谱进行拟合分析，得到异丙甲草胺药液浓度和吸光度之间预测模型函数方程，函数方程为y=2.147 09x+0.031 98，相关系数为0.998 5。然后利用分光光度计对苹果汁-异丙甲草胺混合溶液进行吸收光谱实验研究，相对于纯苹果汁吸收光谱，在混合溶液吸收光谱中发现266 nm处为异丙甲草胺所对应的特征峰。对苹果汁中药物浓度和吸光度进行建模，模型函数为：y=0.704 9+0.826 8x，其相关系数为0.991 1。可以看出，当苹果汁中异丙甲草胺残留量很低时，其农药吸收光谱特征峰并不明显。为进一步提高检测效果，对混合溶液吸收光谱进行一阶导数处理，得到其一阶导数吸收光谱。与苹果汁吸收导数光谱相比较，苹果汁-农药混合溶液导数光谱有两个明显特征光谱峰，分别位于269和276 nm处。进一步分析苹果汁-异丙甲草胺混合溶液的导数吸收光谱峰值与农药含量之间的关系，对异丙甲草胺含量与导数光谱吸光度进行函数拟合。其中269 nm对应预测模型函数关系式：y=0.005 3-0.090 6x，相关系数r=0.992 5；276 nm对应预测模型函数关系式为y=-0.000 769-0.302 8x，相关系数r=0.990 6。为验证由吸收光谱和其一阶导数光谱所得苹果汁中农药残留预测模型的准确性，另外配置五种浓度苹果汁-异丙甲草胺混合溶液。然后在同等条件下对其进行吸收光谱实验，将266，269和276 nm处的吸光度分别代入对应模型函数可求得浓度预测值，结合已知浓度值可计算其平均回收率，其中吸收光谱266 nm对应平均回收率为104.68%，导数光谱269 nm对应平均回收率为104.59%，276 nm对应平均回收率为105.18%。对苹果汁中异丙甲草胺检测模型进行分析，计算得到检出限(LOD)和定量限(LOQ)参数值，其中原始吸收光谱对应LOD和LOQ分别为0.014 8和0.049 2 mg·mL-1，一阶导数光谱对应LOD和LOQ最小值分别为0.001 5和0.004 9 mg·mL-1。研究结果表明，采用吸收光谱方法对苹果汁中异丙甲草胺进行直接检测与分析是快速和可行有效的，而且对吸收光谱进行导数运算处理后，检测效果更优。     

1.5μm处CO2与CO高温线强的实验分析与理论计算

本文在采用乘积近似方法计算二氧化碳、一氧化碳分子总的配分函数(其中分子的振动配分函数采用谐振子近似, 转动配分函数采用非刚性转子模型, 并考虑了离心扭曲修正)的基础上, 利用所得配分函数和振动跃迁矩平方的实验值以及Herman-Wallis系数, 计算了1.5 μm 附近二氧化碳30012–00001跃迁带和一氧化碳3–0跃迁带在300–6000 K温度范围内部分温度下的吸收线强; 为验证计算方法和结果的准确性, 在基于可调谐二极管激光吸收光谱技术搭建的高温测量系统中, 对300–800 K温度范围内部分谱线线强进行了测量, 并把计算结果、测量结果及HITRAN数据库中对应数据进行了对比, 发现相对偏差小于3%, 证明了本方法的有效性, 同时计算及测量所得高温线强数据可对HITRAN数据库进行有效的校正和补充.     

酞菁铜旋涂薄膜的形貌与光谱学性质研究

采用旋涂法制备了2,9,16,23-四-异丙氧基酞菁铜(CuPc(OC3H7-i)4)薄膜,利用AFM、UV-Vis和FT-IR对薄膜的表面形貌和光谱学性质进行了表征。薄膜表面结构是由约为216nm×55nm×4nm的清晰纳米畴组成,旋涂膜中酞菁铜分子是处于一种无序的状态,其Soret带吸收与氯仿溶液相比位置不变,而Q带的聚集体和单体的吸收峰红移约20nm。     

Aggregation of phthalocyanine derivatives in liquid solutions and human blood

The aggregation of the copper (II) 4,4′,4′′,4′′′-tetrasulfonated phthalocyanine anion (Cu(tsPc)⁻⁴) has been studied in aqueous solutions, DMSO and in human blood by UV–VIS absorption spectroscopy and resonance Raman spectroscopy (RRS). The vibrational mode ν₄ (1530 cm⁻¹) has been used as a probe in RRS. It has been shown that the dimerization equilibrium constant K is shifted significantly towards monomeric forms when human blood is added to the solution. The life-time of the singlet excited state S_n of (Cu(tsPc)⁻⁴) in aqueous solution has been estimated to be shorter than 500 fs using femtosecond pump-probe absorption spectroscopy.