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1 紫外光谱,荧光光谱在材料研究中的应用 1、分子内的电子跃迁有哪几种,吸收最强的跃迁是什么跃迁? 电子类型:形成单键的σ电子;形成双键的π电子; 未成对的孤对电子 n 电子。轨道类型:成键轨道σ、π;反键轨道σ*、π* ;非键轨道 n。 1σ-σ* 跃迁它需要的能量较高, 一般发生在真空紫外光区。在 200 nm 左右, 其特征是摩尔吸光系数大, 一般ε max ≥ 10 4, 为强吸收带。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁, 如乙烯( 蒸气) 的最大吸收波长? max 为 162 nm 。 2 n-σ* 跃迁实现这类跃迁所需要的能量较高,其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区 3 π→π* 跃迁?π电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁,这类跃迁所需能量比σ→σ* 跃迁小,若无共轭,与 n →σ* 跃迁差不多。 200nm 左右。?吸收强度大, ε在 10 4 ~10 5 范围内,强吸收?若有共轭体系,波长向长波方向移动,相当于 200~700 nm ?含不饱和键的化合物发生π→π* 跃迁? C=O , C=C, C≡C 4n →π*?n 电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁, 这类跃迁所需能量较小, 吸收峰在 200 ~ 400 nm 左右?吸收强度小, ε< 10 2 ,弱吸收?含杂原子的双键不饱和有机化合物? C=S O=N- -N=N- ?n →π* 跃迁比π→π* 跃迁所需能量小, 吸收波长长吸收最强的跃迁是: π→π* 跃迁 2、紫外可见吸收光谱在胶体的研究中有重要作用, 请举出三个例子来说明, 并结合散射现象来讨论二氧化钛胶体和粉末漫反射光谱的差异。举例: 1) 、胶体的稳定性,尤其是稀释后的稳定性; 2) 、胶粒对可见光的散射; 3) 、测定消光(包括吸收、散射、漫反射等对光强度造成的损失) 稀释条件下,胶粒尺寸小于光波长的 1/20 ,瑞利散射可忽略。 4) 、估算晶粒的大小。 5) 、尺寸效应,会发生吸收边的蓝移或是红移,可以用来测定像是 CdS 和 CdSe 的量子点。(老师上课讲的三个例子是: ①胶体的稳定性②胶粒大小 2 ③量子尺寸效应(晶粒大小)) 差异:当测定二氧化钛的溶胶时,按晶粒尺寸的不同,分为两种情况: 1) 当胶体很小,d<λ/20 时, 瑞利散射可以忽略, 吸收光谱与粉末的漫反射光谱接近。 2 )当胶体较大, d>λ/20 时,散射就会十分明显,在可见光区有吸收,这样获得是一个消光光谱,而不是吸收光谱,无法测得λ onset 。用积分球测试粉末漫反射光谱可以克服上述缺点,得到一个较好的吸收光谱。 3. 什么是荧光、磷光、光致发光和化学发光?对应的英文名称分别是什么? 荧光(Fluorescence) : 从激发态的最低振动能级返回到基态, 不通过内部转换而是光辐射失活, 则称为荧光。由于一部分能量通过振动能级变化以热能形式放出, 所以发射光的波长比吸收光的波长长。磷光(Phosphorescence) : 在不同多重态之间发生的无辐射跃迁过程称为系间窜跃。由从激发态的多重态经过振动弛豫到低振动能级,再返回到基态的光辐射跃迁称为磷光。光致发光(Photoluminescence, PL) : 是物质吸收光能后发射冷光的现象,称为光致发光。化学发光(Chemiluminescence) : 利用化学能源如化学反应得到激发态分子, 它在跃迁到基态时产生的发光现象称为化学发光。(1 )分子内的电子跃迁有哪几种[ ??n ?* ?*] ,吸收最强的跃迁是什么跃迁? ??→?*,n →?*, ?→?*,n →?* ??→?* 跃迁,?在 10 4 ~10 5 范围。(2) 紫外可见吸收光谱在胶体的研究中有重要作用, 请举出三个例子来说明, 并结合散射现象来讨论二氧化钛胶体和粉末漫反射光谱的差异。?1 、胶体的稳定性,尤其是稀释后的稳定性; ?2 、胶粒粒径的大小; ?3 、尺寸效应,晶粒小,吸收光谱蓝移; 消光(包括吸收、散射、漫反射等对光强度造成的损失) 稀释条件下,胶粒尺寸小于光波长的 1/20 ,瑞利散射可忽略。与溶液光谱是不同的,多数情况下有散射引起的非本征吸收。?二氧化钛粉末无散射,胶体有散射,波长越短,散射越强。(3 )什么是荧光、磷光、光致发光和化学发光?对应的英文名称分别是什么? 荧光(Fluorescence): 从激发态的最低振动能级返回到基态, 不通过内部转换而是光辐射失活,则称为荧光。由于一部分能量通过振动能级变化以热能形式放出,所以发射光的波长比吸收光的波长长。磷光(Phosphorescence) : 在不同多重态之间发生的无辐射跃迁过程称为系间窜跃。由从激发态的多重态返回到基态的光辐射跃迁称为磷光。光致发光(Photoluminescence, PL): 是物质吸收光能