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     

用稳态和时间分辨荧光光谱研究乙醇－水分子团簇的可能类型

研究了紫外光照射乙醇－水混合溶液的稳态和时间分辨荧光光谱.通过检测其荧光光谱和激发光谱,得到了稳态发射光谱的三个荧光峰,峰值分别位于290 nm、305 nm、330 nm,相应的最佳激励光分别为265 nm, 280 nm 和236 nm.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拟合并进行解卷积处理获得不同荧光光子的寿命值.乙醇－水溶液稳态光谱的特点和三个不同的荧光寿命都表明了溶液中含有三个不同的生色团,分析认为乙醇和水分子间通过氢键作用形成了不同结构的团簇分子.     

采用分子动力学方法研究氯化钠水溶液的微观结构

溶液的微观结构对溶液的宏观性质具有决定性影响,团簇的存在和溶液不均性的认知是该领域研究的重要进展之一,也是关注的热点.为了考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对浓度适中的氯化钠水溶液进行了模拟,获得了各原子(离子)间的径向分布函数和溶液的瞬态图像.通过对比分析Na~+-Cl~-和Cl~--Na~+的径向分布函数,并结合已有研究结果,表明该径向分布函数上第三峰也来源于离子对,发现氯化钠水溶液存在着第三种离子对;上述径向分布函数上的三个峰分别与直接接触离子对、部分间隔离子对和完全间隔离子对相对应,并给出了这三种离子对的瞬态图像.三个时刻下系统瞬态图像的分析结果表明,溶液中存在水分子连续分布的区域和由离子与水分子共同构成的离子团簇.各瞬态图像中水分子连续分布的最大区域的平均尺寸至少为1.43 nm,溶液中部分间隔离子对的比例最大,约为0.68.在同时考虑直接接触离子对和部分间隔离子对时,三个时刻中最大团簇尺度的平均值为1.44 nm,该值约为部分间隔离子对最概然尺寸的3倍;团簇尺寸随团簇中离子数的增加而增大,在团簇中离子数较大时,满足无规行走(自由连接链)模型的结果.这些说明氯化钠水溶...     

氯化钾水溶液微观结构的分子动力学模拟研究

氯化钾水溶液不同于氯化钠的，其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇，而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系，并考察溶液的微观结构，本文采用分子动力学方法对氯化钾水溶液进行了研究，表明了该溶液的一些性质.氯化钾水溶液中K⁺-K⁺和Cl^--Cl^-径向分布函数的特征具有一致性，峰的最大值所对应的位置都分别相同，明显不同于氯化钠水溶液的.系列时刻下瞬态图像内O到其最近离子距离中最大值的统计结果表明氯化钾水溶液中存在着一定大小的水分子连续分布的区域，其平均尺寸至少为2.26 nm;瞬态图像中K⁺与其最近邻Cl^-之间的距离主要分布在0.28 nm～0.38 nm之间，占比约为97.4%;溶液中存在着较大和较小两类离子团簇，较大团簇的平均尺寸为1.73nm,平均离子数是25.0,其内部的离子与周围离子之间具有与氯化钾晶体类似的结构；这些结果表明氯化钾水溶液中也...     

用时间分辨光谱研究红细胞悬液的荧光发射

实验获得了激光照射红细胞悬液的荧光光谱,并分别监测不同荧光峰值波长处强度随时间的衰变过程,测试了其相应的荧光寿命。结果表明,在波长为407nm的激光照射下,红细胞悬液向外发射中心波长分别位于596,628,692nm的荧光光谱,各荧光峰对应衰变过程的平均荧光寿命分别为1.97,13.31,14.58ns。利用荧光强度和吸收率的加和性表示了混合物的总吸收率和总荧光发射强度,通过理论计算获得了红细胞悬液中锌卟啉、原卟啉和其他游离物参与荧光发射的相对含量和相对强度在不同荧光峰位的变化关系,进一步解释了不同峰位处荧光发射强度和平均荧光寿命的变化原因。     

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.     

苋菜红与胭脂红荧光光谱的比较分析

测量了胭脂红以及其同份异构体苋菜红的荧光光谱.胭脂红标准溶液在220～400 nm不同波长激发光下,分别在420 nm,530 nm,635 nm,687 nm波长处产生了四个荧光峰,苋菜红在220～430 nm不同波长激发光下,在654 nm处产生了一个明显荧光峰.胭脂红产生四个荧光峰是由于其具有四种可以发射荧光的荧光团,为了研究这四种荧光在不同激发光激励下产生荧光的敏感程度,以及找到胭脂红和苋菜红这两种色素产生荧光的基团之间的联系.利用荧光强度的加和性原则,分别对这两种物质的荧光强度进行了理论计算.认为苋菜红的荧光峰对应丁胭脂红的第三个荧光峰,根据此特点,初步分析了四种荧光团对这两种色素在荧光发射过程中的影响程度,同时还从结构上分析了两种色素荧光光谱差异的根本原因.     

乙醇-水溶液中团簇分子的基元荧光光谱研究

采用高斯分解法对236 nm的紫外光激发乙醇体积浓度为10%～95%的乙醇-水二元混合物产生的荧光光谱进行分解,得到了荧光谱线里面所包含的基元峰,发现每种浓度溶液的谱线都是由8个基元高斯峰组成的,并获得了每个基元谱线的相对强度、峰值位置数据。对这些高斯峰及相应参数进行分析,并结合乙醇-水混合物的荧光发射机理得到了各种发光团簇的相对大小以及构象信息,进一步计算了它们各自的荧光主发射跃迁能。另外,还对高斯峰半高宽与溶液中分子间缔合形态之间的联系做了初步探讨。研究结果可为进一步研究乙醇-水二元混合物的微观结构和特性提供理论和实验依据。     

基于荧光光谱技术的大肠杆菌活性及灭菌效应研究

在食品和环境监测中,大肠杆菌是一个重要指标细菌,因此,对大肠杆菌的监测和灭菌效果也引起了人们广泛的关注。基于荧光光谱检测技术具有的灵敏度高、速度快、稳定性强等优点,利用荧光光谱技术研究了大肠杆菌的发射峰强度与大肠杆菌浓度的内在变化规律,得到了一种更加方便、快捷、监测浓度更低的大肠杆菌计数方法。采用289 nm的激发光照射大肠杆菌水溶液,得到大肠杆菌的荧光发射光谱;改变大肠杆菌溶液的浓度,得到不同浓度大肠杆菌溶液的荧光光谱,并分析大肠杆菌特征峰强度与大肠杆菌浓度的关系。在此基础上,利用荧光光谱技术研究了银纳米颗粒对大肠杆菌荧光发射的影响,分析了银纳米颗粒对大肠杆菌的灭菌效果,结果表明：(1)当289 nm的激发光照射大肠杆菌水溶液时,大肠杆菌分别在332和425 nm两处有明显的荧光特征峰;荧光特征峰强度随着大肠杆菌浓度降低而降低;当大肠杆菌浓度小于20%时,332和425 nm处特征峰强度与大肠杆菌溶液的浓度均呈线性关系。(2)当大肠杆菌水溶液中加入银纳米颗粒时,在4个小时内,银纳米颗粒的作用时间越长,大肠杆菌的荧光特征峰越弱,即灭菌率越高;增加银纳米颗粒的浓度或者提高环境温度,均可提高银纳米颗粒对大肠杆菌的灭菌率。本文的研究结果对食品、环境等中大肠杆菌的计数和灭菌研究有参考意义。     

丁基萘磺酸钠水溶液的三维荧光特性

三维荧光光谱技术是新型高效的化学分析方法,在水环境领域的应用日益广泛,但存在水溶液中污染物的荧光信息缺乏的瓶颈。以有毒污染物丁基萘磺酸钠为例研究了其水溶液的三维荧光特征。结果表明,该溶液存在4个荧光峰,分别位于激发波长/发射波长为230/340,280/340,225/650和280/650 nm处。除225/650 nm处之外其余三个荧光峰的荧光强度均随着浓度增加而增大;而225/650 nm处的荧光强度在浓度低于0.5 mg·L-1时,随着浓度增加而增大,大于0.5 mg·L-1时则随着浓度增加而减小。pH对荧光峰的位置影响不明显,但会改变峰强度。pH为2～10时荧光特征比较稳定。荧光法直接测定水环境中丁基萘磺酸钠是可行的。测量可以采用280/340 nm作为测量波长,线性浓度范围为0～0.033 3 mg·L-1。这种简便快速的方法不需要进行复杂的样品前处理,结果可靠。     

异丙醇-水配合液的荧光偏振和时间分辨特性

研究了紫外光照射下异丙醇-水配合液的偏振荧光光谱,以及不同荧光峰处光子强度随时间的衰变过程,计算了偏振度并讨论了其偏振特性,测试了不同峰位对应的荧光寿命并分析了其荧光发射特性.结果表明,异丙醇-水配合液在紫外光激励下发射的荧光为具有确定分子取向的部分偏振光,偏振度和各向异性度分别为0.542和0.441.在波长为220...     

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.     

某头孢制药废水的水质指纹特征

荧光光谱与水样一一对应,被称为“水质指纹”。水质指纹可指示污染的出现,是新型水质预警方法。头孢类抗生素是国内外使用最多的抗感染药物,环境危害较大。我国头孢类药物的生产量在逐年增加。因此,研究头孢类废水的荧光指纹特征对监测该类废水的排放、保护水生生态环境具有重要的意义。本文研究了某头孢制药废水的水质指纹特征。该废水的水纹上有6个峰,按发射波长可以分为两组,第一组峰的激发波波长/发射波波长分别在230/350,275/350,315/350 nm附近,第二组分别在225/405,275/410和330/420 nm附近。激发波波长/发射波波长在230/350 nm处的水纹峰强度最强。在同一组中,激发波长越小的峰的强度越大。pH明显影响头孢废水水纹中峰的位置和强度。随pH上升,第一组峰的强度会减少,产生荧光淬灭;第二组峰的强度增大,属于荧光增敏现象。这可能与废水中含有带碱性基团和酸性基团的荧光有机物有关。因为有机弱酸或弱碱的分子及其相应的离子就会在水中同时存在,而这两种形式由于空间结构的差异,发光性能上也可能差异显著。当pH变化时,造成了水中这两种型体的比例会发生变化,从而导致荧光光谱的形状和强度的改变。综上所述,该头孢制药废水具有独特的水质指纹特征。该水质指纹特征可作为水体中快速识别该制药废水存在的新方法。     

联噁二唑的合成与光谱性质

合成5个5,5’-二芳基-2,2’-联-1,3,4-噁二唑,化合物的结构经~1H NMR、FTIR、MS表征。光谱分析表明:在282—315nm出现最大紫外-可见吸收峰;在二甲基甲酰胺溶液中,342—381nm出现最大荧光发射峰,是一类紫色发光材料。     

烧结温度对Eu3+在羟基磷灰石中发光性能的影响

采用化学沉淀法制备了一系列Eu³⁺掺杂的羟基磷灰石样品,并在不同温度下对样品进行了烧结.使用X射线衍射、红外光谱以及荧光光谱等对样品的结构及发光特性进行了研究.分析表明,烧结对Eu掺杂羟基磷灰石的结构及结晶度产生了影响.在394 nm激发下,样品出现Eu的特征发射,掺杂摩尔分数一定时,随烧结温度增加,样品的荧光发光强度先增大后减小,在500 ℃达到峰值.其荧光寿命随烧结温度的升高而延长.此外,样品中电偶极跃迁与磁偶极跃迁强度之比(I_R:I_O)也随烧结温度的增加先增大后减小.分析表明,烧结温度的改变通过晶体结构对样品的荧光特性以及掺杂取代位置产生了影响.     

三种品牌牛奶的荧光光谱特性研究

应用FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪,对三种品牌不同脂肪含量的纯牛奶和鲜奶（共9种）进行了荧光光谱的测量。9种牛奶样品的三维荧光光谱显示,牛奶的荧光峰值波长为349 nm左右,半高宽为66 nm左右,最佳激发波长为291 nm左右,平均寿命为4.6 ns左右,实验表明9种牛奶的荧光光谱除荧光强度外基本一致。实验测得酪蛋白溶液的荧光峰值波长为344 nm,半高宽为66 nm,最佳激发波长为295 nm,荧光寿命为4.1 ns。酪蛋白的荧光峰值波长和荧光寿命与牛奶基本一致,对比牛奶中其他荧光物质后,推断牛奶的主要荧光物质为酪蛋白。进一步探究9种牛奶荧光强度的差别,对比9种牛奶最佳激发波长下的荧光发射光谱,相同品牌的全脂牛奶荧光强度明显低于脱脂牛奶。对比全脂牛奶、脱脂牛奶和离心处理的全脂牛奶归一化后的荧光光谱,离心后的全脂牛奶荧光强度介于全脂和脱脂之间,离心使得脂肪减少,散射降低,从而导致荧光强度的增强。牛奶的荧光发射全谱显示全脂牛奶的瑞利散射强度明显高于脱脂牛奶,全脂牛奶的脂肪含量高,散射强,激发光入射全脂牛奶后更多地被散射,导致全脂牛奶的瑞利散射强度高于脱脂牛奶。光透过率曲线显示全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶,入射光通过全脂牛奶时,除了一部分被酪蛋白吸收以外,还有一部分因脂肪的散射而损失,透过率减小,使得全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶。使用荧光光谱技术在不进行预处理的情况下对牛奶进行检测,确定了牛奶的主要荧光物质,并对全脂牛奶和脱脂牛奶荧光强度存在差别的原因进行了解释。