敌百虫和敌敌畏光谱学特征及发光机制的密度泛函研究

光谱学方法是检测痕量高毒性有机磷农药的重要手段。利用G09程序包对敌百虫和敌敌畏的基态结构、红外光谱、核磁共振谱、紫外-可见光谱以及激发态结构和荧光/磷光光谱进行研究,从分子轨道角度揭示了其发光实质,为敌百虫和敌敌畏的检测提供理论依据。研究结果表明:(1)敌敌畏和敌百虫IR光谱在1 107cm-1附近有一个较强吸收峰,为P—O键的伸缩振动模式,而敌百虫存在与O—H键有关强吸收峰;(2)敌敌畏的UV-Vis吸收光谱,在182.03nm处有强吸收,而敌百虫在192.42nm处有弱吸收,分别属于ππ*和σπ*跃迁;(3)敌敌畏的发射光谱很弱,且出现双荧光/磷光现象,这可能与敌敌畏基态存在共振结构有关;(4)敌百虫的荧光光谱在1 849.22nm处有一很特别的宽峰,对应S1态LUMO到HOMO的跃迁。     

7-羟基喹啉的双光子荧光光谱特性

利用超快激光脉冲作为激发光源,研究了激发态质子转移有机分子7-羟基喹啉溶液的双光子吸收光谱特性。实验发现在波长为532nm的脉冲激光作用下,该溶液在波长约为380nm和550nm处出现了两个荧光峰,研究证明,峰波长为380nm处的荧光是7-羟基喹啉醇式结构下分子从激发态返回基态时发射的荧光,而峰波长为550nm处的荧光是该溶液的酮式结构分子从激发态返回基态时发射的荧光。     

三维网状配位聚合物[Zn（HBIDC）·H2O]n的合成、晶体结构及光谱性质研究

以苯并咪唑-5,6-二羧酸(H3BIDC)为配体,通过水热条件下的自组装技术制备出一个三维网状结构的锌配位聚合物[Zn(HBIDC).H2O]n(1)。用X射线单晶衍射、元素分析和IR表征了1的结构,用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线研究了1在DMSO溶液中和固态时的光学性能。1在室温DMSO溶液中,最大发射峰是在481nm,呈现蓝色荧光;而在固体状态下,在493nm处有一强蓝光发射峰,这均是基于苯并咪唑-5,6-二羧酸中心的单重激发态到单重基态(π*→π)的跃迁发射。实验表明1具有较高的荧光量子产率并可作为潜在的蓝色发光材料。     

一种锌希夫碱配合物的表征及发光性能研究

合成并通过真空升华提纯得到了一种高纯度的希夫碱有机金属配合物水杨醛缩邻苯二胺合锌。通过元素分析、红外光谱、热重-差热曲线、紫外-可见光吸收光谱、荧光发射光谱和光致发光光谱表征了其结构、热稳定性以及能带结构。实验结果表明：水杨醛缩邻苯二胺合锌的玻璃化温度(T_g)高达183 ℃,分解温度为449 ℃; 水杨醛缩邻苯二胺合锌是一种多晶粉末状的发光材料,在紫外光的激发下,在四氢呋喃溶液体系中的荧光发射峰在508 nm处,为蓝绿色荧光,色纯度高,荧光量子效率高,禁带宽度2.62 eV; 利用真空热蒸镀很容易制备高质量薄膜,其发射峰在562 nm处,半高宽为48.5 nm的黄绿光发射。利用水杨醛缩邻苯二胺合锌为发光层制备了黄光有机电致发光器件。     

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。     

新型双噻吩衍生物的合成、晶体结构及光谱性能

通过Suzuki偶联反应,用不同基团对双噻吩原料上的溴原子进行取代后合成了一系列双噻吩衍生物:3-(5′-溴-[2,2-双噻吩]-5-基)吡啶(Dt-1)、5,5-双(吡啶-3-基)-2,2-双噻吩(Dt-2)、5-(3,5-双(三氟甲基)苯基)-2,2-双噻吩(Dt-3)、5,5-双(3,4,5-三氟苯基)-2,2-双噻吩(Dt-4)。通过红外光谱(IR)、质谱(MS)、核磁共振氢谱(~1H NMR)及单晶X射线衍射对其结构进行了表征。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了其发光性能。结果表明,在CH_2Cl_2溶液中,化合物Dt-1在349 nm激发光作用下在390～470 nm区域有较强的双荧光发射行为,两个最大发射峰分别为403 nm和422 nm;化合物Dt-2在372 nm激发光作用下在400～480 nm区域即紫色和蓝色光区有较强的双荧光发射行为,最大发射峰分别为430 nm和440 nm;化合物Dt-3在349 nm激发光作用下在418 nm处有最强的荧光发射;化合物Dt-4在371 nm激发光作用下于436 nm处有最强的荧光发射。由于双噻吩共轭结构中引入的吸/给电子基团增加了π电子的流动性以及共轭程度,增强了分子间的相互作用力,振动弛豫现象以及斯托克斯位移(Stokes shifts)的产生引发的能量损失导致最大吸收峰向长波方向移动。     

3-羟基黄酮在不同极性和酸碱度溶剂中的光谱研究

实验观测了3-羟基黄酮(3-HF)在不同极性溶剂中的吸收光谱和荧光光谱,发现在吸收光谱中有3个吸收带,峰值位于300和345 nm的两个吸收带较强,位于415 nm处的吸收带较弱。用345 nm作为激发光,观测到两个荧光带,其中峰值位于400 nm的荧光带为3-HF稀醇式构型的发射,随着溶剂极性的增大其强度增强,峰值位于526 nm的荧光带为3-HF互变异构体的发射,随着溶剂极性的增大其强度减弱,这表明溶剂极性阻碍质子转移的发生。用415 nm的光激发样品,在荧光光谱中发现了3个新荧光谱带,峰值分别位于440,471和515 nm,这3个荧光谱带归属至今未见报道。为了指认这3个荧光谱带,分别观测了3-HF在不同酸碱度溶液的荧光光谱及其吸收光谱,通过对这些光谱的分析研究,指认出荧光峰位于440和471 nm的荧光谱带为3-HF的两种阳离子的发射,峰值位于515 nm的荧光谱带为3-HF的阴离子的发射。     

电芬顿降解苯乙酮过程中有机物三维荧光特征的变化规律

采用荧光光谱技术检测分析了苯乙酮在电芬顿处理过程中的三维荧光光谱特征变化规律,研究了苯乙酮的三维荧光特征及其指纹特征,对苯乙酮去除率和荧光峰强度变化进行线性拟合研究.结果表明,苯乙酮具有两个荧光峰,分别在λEx/Em=270/305 nm(Peak A)和λEx/Em=215/305 nm(Peak B)处,且荧光指纹...     

2(水杨醛缩苯胺)-(1,10-邻菲罗啉)合钙的光谱特性

合成了一种新型的蓝光发射材料2(水杨醛缩苯胺)-(1,10-邻菲罗啉)合钙,并利用红外光谱、X射线衍射谱、DSC热分析、UV-vis吸收谱、荧光激发光谱和荧光发射光谱研究了其结构、晶态、热稳定性以及光学特性,分析了它的能态结构和发光机理。结果表明,2(水杨醛缩苯胺)-(1,10-邻菲罗啉)合钙的热稳定性较高,是一种多晶粉末发光材料,禁带宽度2.93eV,在紫外光的激发下,固态荧光发射峰在449.7nm处,在乙醇溶液体系中的荧光发射峰在491nm处,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。     

Cr4+在Al2O3多晶体中的光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备Cr:Al2O3透明多晶陶瓷.测定了其退火前后的吸收光谱和荧光光谱,发现在Al2O3六配位的八面体结构中,Cr4+的荧光发射也处在1100-1600 nm波段的红外区间,荧光发射峰位于1223 nm附近,类似Cr4+在四面体中的发光行为.同时由于氧化铝晶格常数较小,晶体场强较强,使Cr4+:Al2O3荧光发射峰相对其他Cr4+掺杂的晶体发生蓝移.由于Cr4+:Al2O3中Cr4+是位于八面体配位结构中,其荧光发射峰较窄,半高宽Δλ仅为37 nm.     

新型氟代三苯胺衍生物的合成和光谱特性研究

设计和合成了一种新型氟代三苯胺衍生物——N,N,N′,N′-四苯基-[2′,2″,3′,3″,5′,5″,6′,6″-八氟对四联苯]-4,4″′-二胺(OFTPA)。通过元素分析、熔点测定、红外光谱和1 H NMR谱等手段对OFTPA的分子结构进行了表征,并对其主要的红外光谱吸收峰和1 H NMR谱带进行了归属分析。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和循环伏安法(CV)对OFTPA的电子能级结构和发光性能进行了研究。紫外-可见吸收光谱测定结果表明,OFTPA薄膜的最大吸收峰波长为355nm,光学带隙(Eg)为3.09eV。荧光光谱测定结果表明,OFTPA薄膜在365nm紫外光的激发下,产生发光峰波长在448nm附近、半峰宽(FWHM)为68nm的蓝光发射,色纯度高,有望成为优良的蓝光发射材料。循环伏安法测定结果表明,OFTPA的最高占有轨道(HOMO)能级为-5.41eV,最低空轨道(LUMO)能级为-2.32eV,具有良好的空穴传输性能。研究结果为进一步研究其在有机光电器件中的应用提供了参考。     

两种含有[Mo8O26]簇骼的化合物的光谱研究

合成了两种具有含有β-[Mo8O26]4-簇阴离子的新型化合物: [H(4,4'-bipy)]2[K2Mo8O26](Ⅰ)和H3[NaMo8O26](4,4'-bipy)5(H2O)4 (Ⅱ), 用FTIR, NIR-Raman, UV-Vis DRS和荧光光谱等研究手段进行光谱研究, 探讨其结构与性能的关系. 虽然这两个化合物中阴离子类似, 都含有β-[Mo8O26]4-簇骼基元, 但它们与碱金属的连接方式不同, 其FTIR和NIR-Raman光谱的特征振动频率与其结构相关;化合物Ⅰ和Ⅱ的UV-Vis DRS光谱显示, 在250～300 nm有宽的紫外吸收谱带;化合物Ⅰ的稳态荧光光谱观察到分别以350 nm激发下在450～650 nm处产生一个宽的发射峰;化合物Ⅱ在325 nm激发下在400～550 nm处产生一个发射峰. 化合物Ⅰ在不同温度下稳态固体荧光光谱随着温度的下降, 荧光发射强度增强, 其时间分辨固体荧光光谱的荧光寿命随着温度的降低而增长.     

一维氧化锌柱阵列空间取向激发的荧光光谱研究

用两步气相沉积-氧化法制备了具有高度一致指向性的一维纤锌矿六方结构的氧化锌单晶柱阵列,探测它的不同空间取向激发条件下的荧光光谱。结果表明,一维阵列样品在不同空间取向的激发光照射下,其荧光光谱有明显变化。当低功率355 nm激光对一维方向进行横向激发时,激子发光的相对强度较大;当用1 064 nm 激光取向激发时,发射光谱的差异更明显。除了荧光光谱的发射峰强弱发生变化外,在一维横向激发时上转换发射光谱产生了新的发射峰,表明在不同的取向激发下一维阵列样品对激发光的吸收有明显变化。由此产生的荧光发射的差异非常明显,表明一维氧化锌柱阵列对能量吸收、能量传递等有很强的方向性。上转换偏振光谱表明,当偏振光的振动方向与阵列的一维方向平行时,发射光谱中400 nm的发光峰强度比偏振方向与一维方向垂直时要大,表明偏振方向对一维阵列的空间取向激发荧光光谱是有影响的。在讨论阵列发光性质如发光光谱,发射强度的时候,必须明确激发光的强度、取向以及激发光的偏振方向。     

三维超分子化合物[Zn(H_2O)_6]·(C_(16)H_8O_8)的合成、晶体结构及荧光光谱

以醋酸锌和3,3’,4,4’-联苯四羧酸(H4BPTC)为原料,采用水热法合成了一个三维超分子化合物[Zn(H2O6)].(C16H8O8)(1)。通过红外光谱、元素分析和X射线单晶衍射对其结构进行了表征,X射线单晶衍射分析结果表明,该超分子化合物属于三斜晶系,PT空间群,晶胞参数a=0.654 8(1)nm,b=0.793 9(2)nm,c=0.968 1(2)nm,α=76.29(3)°,β=87.75(3)°,γ=86.43(3)°,Z=1,R1=0.066 5,wR2=0.183 3,GOF=1.021.并通过荧光光谱研究了1在溶液和固态时的发光性能,在室温DMSO溶液中,当激发波长为316nm时,化合物1在399nm处有一强发射峰,呈现蓝紫色荧光,在室温固态时,该化合物的发射峰发生明显红移,在525nm处有一宽谱带发射峰,呈现绿色荧光,这可以归因于在固态化合物1的分子中存在氢键和π—π堆积的相互作用,可以明显降低分子中基态与激发态之间的能量差距,从而使发射峰红移。     

基于密度泛函的甲醇和乙醇荧光特性研究

使用英国爱丁堡FLS920P荧光光谱仪,对甲醇、乙醇的紫外吸收光谱和荧光光谱进行实验检测,得到二者的光谱特征参数。分别采用密度泛函理论(DFT)和单激发组态相互作用(CIS)对二者分子的基态和激发态结构进行优化,并比较两种分子在不同能态下的差异。应用含时密度泛函理论(TD-DFT)的不同泛函结合极化连续介质模型(PCM)在6-31++G(d, p)水平上分别计算了二者的紫外吸收光谱和荧光光谱,与实验结果吻合。分析了甲醇、乙醇荧光产生机理,同时分析了不同泛函对于计算光谱的影响。结果表明：甲醇、乙醇在紫外波段有微弱吸收,在紫外激发下能产生拉曼峰和微弱的荧光峰。甲醇、乙醇的吸收光谱是由里德堡激发产生,产生荧光的轨道跃迁为σ*→π*。泛函OLYP能够较好地重现实验吸收能,而泛函MPWK能够较好地重现实验发射能,并且发现不同的纯泛函计算跃迁能也具有差异性。结果可为醇类分子的分子特性研究提供参考。     

1,5-萘二胺衍生物的光谱分析及发光性能研究

合成了一种纯度较高的1,5-萘二胺衍生物(NPN),制备了NPN薄膜.利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了NPN的发光行为,并结合电化学循环伏安法研究了其电子能级结构.结果表明,NPN的荧光光谱表现出明显的溶剂效应,认为其发生了从电子给体N原子到电子受体芳环之间的分子内电子转移,形成分子内电子转移络合物;从NPN薄膜与其溶液的吸收光谱峰值比较中看出吸收峰红移,认为薄膜中分子形成"J-聚集体";NPN的HOMO能级为-5.74 eV,光学禁带为2.79 eV;在365 nm紫外光的激发下,产生发光峰在448.6 nm附近、谱线带宽为72.6 nm的蓝光发射,发光亮度高,色纯度高.     

掺镱钼酸锶激光晶体的光谱研究

通过晶体的吸收光谱和荧光光谱研究了Yb3+:SrMoO4激光晶体的光谱性能.由吸收光谱得到晶体在976 nm有最强吸收,该处的吸收截面为1.71×10-20cm2,吸收半峰宽为71 nm.由荧光光谱得到晶体的发射峰在1 021 nm,发射谱带半峰宽为44 nm.由倒易法计算了晶体的发射截面,计算得出晶体在1 021 nm处的发射截面为1.24×10-20cm2.通过拟合荧光寿命衰减曲线得到Yb3+:SrMoO4晶体的荧光寿命为878μs.由光谱数据计算了Yb3+:SrMoO4晶体的激光参数,计算得到饱和泵浦功率密度为4.35 kW/cm2,在激光输出波长处净透过所需要激发粒子的最小分数为10.08%,最小泵浦功率密度为O.44 kW/cm2.Yb3+:SrMoO4晶体具有较大的吸收和发射半峰宽,较长的荧光寿命和较低的激光阈值,可成为一种潜在的LD泵浦激光材料,可能应用于飞秒激光及可调谐激光领域.     

铕与苯甲酸及其衍生物配合物的光谱分析

合成了铕与苯甲酸及其衍生物(苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、水杨酸、邻氨基苯甲酸、磺基水杨酸)的二元配合物.经元素分析确定其组成式.研究了它们的红外吸收光谱、紫外吸收光谱及荧光光谱.紫外光谱的研究表明,配合物的紫外吸收主要表现为配体的吸收.红外光谱的研究表明,配合物的红外光谱不同于自由配体的红外光谱,证明了稀土与有机物形成了配合物.荧光光谱的研究表明,其中铕与苯甲酸、邻苯二甲酸及间苯二甲酸形成的配合物表现出铕的特征荧光.其中以苯甲酸铕的发射峰最强,最强发射峰位于λ=618nm处,显示铕的红光特征;而铕与磺基水杨酸、邻氨基苯甲酸、水杨酸的配合物却主要表现出配体的宽带发射,其中邻氨基苯甲酸铕分别在λ=399,452,547nm处有三个弱的发射峰,磺基水杨酸铕也只在λ=407nm处有一宽发射峰,未显示出铕的红光特征.     

二(2-苯基-8-羟基喹啉)锌和喹啉锌的合成和荧光性质

合成了一种新型二(2-苯基-8-羟基喹啉)锌配合物。利用元素分析、红外吸收光谱等方法表征了结构,并对比研究了二(2-苯基-8-羟基喹啉)锌和喹啉锌的荧光性质,前者的激发光谱在465nm处出现了较强的吸收,并且发射峰位置发生了明显的红移,由喹啉锌的495nm移至2-苯基-8-羟基喹啉锌和喹啉锌的521nm处。对有关的吸收峰的归属进行了讨论,初步认为苯环的取代增加了有机配体π-π键的共轭程度,使HOMO-LUMO之间能隙变小,引起发射峰红移。     

多坩埚温度梯度法生长Dy3+:LaF3晶体及发光特性

采用多坩埚温度梯度法(Multi-crucible temperature gradient technology,MC-TGT)制备了Dy~(3+)掺杂氟化镧(Dy~(3+)∶LaF_3)晶体。通过电感耦合等离子体发射光谱仪、透射光谱、吸收光谱、荧光光谱等手段对Dy~(3+)在LaF_3晶体中的实际掺杂浓度、中红外透过光谱、可见光波段光谱特性等进行了研究。实验结果表明,Dy~(3+)在LaF_3晶体中的分凝系数约为0.8;格位浓度随着Dy~(3+)掺杂浓度提高而增加,2%Dy∶LaF_3晶体中的格位浓度达5.90×10~(20) ions·cm~(-3)。在1%Dy∶LaF_3晶体中,采用400 nm光激发,发光中心波长位于601 nm的发射谱带强度最大,位于511 nm的发射峰最宽,半高宽达152 nm;改用450 nm光激发,最强发射峰移至677 nm,最宽发射峰位于568 nm处。提高Dy~(3+)掺杂浓度到2%,采用400 nm或450 nm光激发,发光中心波长均位于478 nm和571 nm。在透射光谱2.5～9μm范围内,Dy∶LaF_3晶体(厚度为0.96 mm)红外波段透过率达85%以上。Dy∶LaF_3晶体有望在可见光、中红外等激光领域得到应用。