預存
                
                

                                
                
                            
              
        
              
        
              
            
              
                
            
              


            
              
                
              
                    
              
                        
                    
              
                
              
            
              

        
              
    
              













    
    
    
    Document
    
    



    
              當前位置：文庫百科 ? 文章詳情
              
    
              
        
              

            
              
                
              
                    
              紫外可見漫反射光譜的基本原理與應用
              
                    
              
                        來源：測試GO
                        時間：2021-01-22 17:43:14
                        瀏覽：35040次
                    
              
                    
              

                    

                
              
                

              1引言
              紫外可見漫反射光譜（UV-VisDRS）主要是利用光在物質表面的反射來獲取物質的信息，與物質的電子結構有關。一般用于研究固體材料，可研究催化劑表面過渡金屬離子及其配合物的結構、氧化狀態、配位狀態、配位對稱性；可在光催化中研究催化劑的光吸收性能；可用于色差的測定等。
              圖1紫外-可見漫反射光譜測試裝置
              圖1
              2漫反射光譜
              2.1固體中金屬離子的電荷躍遷
              光譜產生的根本原因是固體中金屬離子的電荷躍遷。在過渡金屬離子-配位體體系中，一方是電子給予體，另一方為電子接受體。在光激發下，發生電荷轉移，電子吸收能量，光子從給予體轉移到接受體，在紫外區產生吸收光譜。當過渡金屬離子本身吸收光子激發發生內部d軌道內的躍遷（d-d）躍遷，引起配位場吸收帶，需要能量較低，表現為在可見光區和近紅外區的吸收光譜。基于此，可以確定過渡金屬離子的電子結構（價態、配位對稱性等）。
              2.2漫反射
              圖2鏡面反射（左）和漫反射（右）
              圖2
              當光照射到固體表面時，發生反射和散射。如圖2（左）所示，當發生鏡面反射時，反射角等于入射角，光不被吸收。如圖2（右）所示，當光束入射到粉末狀的晶面層時，一部分光在表層各晶粒面產生鏡面反射；另一部分光則折射入表層晶粒的內部，經部分吸收后射至內部晶粒界面，再發生反射、折射吸收。如此多次重復，最后由粉末表層朝各個方向反射出來，這種輻射稱為漫反射光。對固體粉末樣品的鏡面反射光及漫反射光同時進行檢測可得到其漫反射光譜。
              紫外可見分光光度計與紫外可見漫反射的區別：前者采用透射方式，樣品為溶液，后者采用漫反射方式，樣品多為固體。透射法雖然具有重現性好、準確度高、操作方便等優點，但對于一些難溶物質、不透明物質、無法做成單晶的物質，透射法并不適用。而漫反射法可以不改變固體物質的狀態直接測定其光譜。

              圖3
              作為標準白板的物質必須具備下列條件：
              （1）在所要測定的波長范圍內應具有良好的反射率（100%），不能有特征吸收；
              （2）不能發出熒光；
              （3）要有一定的化學穩定性和機械性能，長期使用后不變質，不易碎；
              （4）容易制備。此外，標準白板的制備技術也會影響到標準白板的反射率，如顆粒的大小，壓片時壓力的大小等。
              圖3標準白板
              圖4
              3儀器介紹與樣品制備
              3.1儀器工作原理
              紫外可見漫反射光譜的測試方法是積分球法。如圖4所示，光源發出的光經過處理進入樣品，通過一個內壁涂有MgO（或BaSO4、MgCO等）的積分球，把樣品表面的反射光收集起來再投射到接受器（光電倍增管或光電池），產生電信號，并以波長的函數在記錄儀上記錄下來，就成了一條光譜曲線。一般可在紫外可見分光光度計上裝配積分球附件對紫外可見漫反射光譜進行測定。
              圖4工作原理示意圖
              圖5
              3.2積分球
              積分球又稱為光通球，是一個中空的完整球殼，其結構如圖5所示，其典型功能就是收集光。積分球內壁涂白色漫反射層（一般為BaSO4或者MgO），且球內壁各點漫反射均勻。光源在球壁上任意一點上產生的光照度是由多次反射光產生的光照度疊加而成的。
              圖5積分球結構
              圖6
              積分球的目的就是為了收集所有的漫反射光，而通過積分球來測漫反射光譜的原理在于，由于樣品對紫外可見光的吸收比參比要強，因此通過積分球收集到的漫反射光的信號要弱一些，這種信號差異可以轉化為紫外可見漫反射光譜。
              3.3制樣
              （1）如果樣品是具有一定平面的固體，只需將樣品放在積分球的樣品窗孔一邊，在參比窗孔一邊放標準白板即可測量漫反射光譜。樣品大小至少為2×3cm。
              （2）如果樣品是粉末，需研磨后送樣。有兩種制樣方法，一種是將粉末放入漫反射樣品池中（具有一個直徑為30mm左右，深3-5mm凹穴的塑料或有機玻璃板），用光滑的平頭玻璃棒壓緊，將漫反射樣品池放在樣品窗孔一邊及可測量。另一種方法是將粉末樣品放入直徑為25-30mm的壓模中壓成片子。如果樣品吸收太強，可用在此波段范圍內無吸收的惰性稀釋劑，如BaSO4、MgO等進行稀釋。如果粉末的顆粒較大，不易壓緊，也可加些BaSO4、MgO等。如果樣品量少，也可用BaSO4、MgO等將樣品池填滿壓平，再將樣品撒在表面輕輕抹平即可測量，如圖6所示。
              圖6少量粉末樣品制樣
              圖7
              3.4影響漫反射光譜的因素
              （1）粒度的大小：表現為吸光度隨粒度的減小而降低。
              （2）樣品表面的光潔度：隨著表面光滑度增加，鏡面反射增加，表觀吸光度降低。
              （3）樣品受潮或水分存在：水分的存在導致散射能力的降低，表觀吸光度增加，另外水分子與樣品發生化學反應或形成氫鍵會使光譜發生變化。
              （4）吸附劑或稀釋劑粒度的大小：隨著吸附劑或稀釋劑粒度的增大，譜帶傾向于增寬。因此，在準備樣品和制樣過程中需要充分考慮盡量排除干擾因素。
              4應用
              4.1研究固體表面的吸附
              固體的表面吸附可分為兩種，一種叫做物理吸附，一種叫做化學吸附。物理吸附是分子以范德華引力與吸附劑表面相連結，而化學吸附則是被吸附分子與吸附劑表面生成了化學鍵（離子鍵、共價鍵、配位鍵等）。物理吸附的結果使分子發生變形，形成誘導的不對稱性，使分子的極性發生變化，在吸收光譜中就會出現譜帶的位移；而化學吸附的結果則使分子的結構發生變化，從而在吸收光譜中出現新的譜帶。
              墨西哥的FacundoRuiz等人[1]利用紫外可見漫反射光譜確定了H2Ti3O7納米管（NT-8）對堿性品紅染料(BF)有化學吸附作用。將吸附前的NT-8與吸附BF之后的NT-8@BF的紫外可見漫反射光譜（圖7）作比較，NT-8只在350nm有明顯的吸收帶，而NT-8@BF在530-550nm出現了一個新的寬吸收帶，說明堿性品紅燃料化學吸附在H2Ti3O7納米管表面。
              圖7NT-8與NT-8@BF的紫外可見漫反射光譜圖
              圖8
              4.2研究固體物質之間的反應
              將所得紫外可見漫反射光譜與標準譜圖或者文獻記錄譜圖對比可以研究催化劑表面過渡金屬離子及其配合物的結構、氧化狀態、配位狀態等。催化劑經過配方、成型、煅燒等之后，可以通過紫外漫反射光譜來確定催化劑與載體之間發生的反應和生成的物質。
              高鐵男等人[2]合成了含硅和鈷的中孔磷酸鋁分子并研究了其波譜學性質。圖8是不同鈷含量的CoAPO樣品焙燒前后的紫外漫反射譜圖。圖中535、580和650nm附近出現的三個吸收帶是具有d7結構的Co(Ⅱ)形成的四面體配位d-d電子躍遷的特征吸收帶，表明Co進入分子篩骨架，在可見光區270、230和220nm附近出現的吸收帶可歸屬于O-M電子轉移吸收帶，其強度隨著Co含量的升高而增加。焙燒后，Co/Al比為0.05時，樣品的這些吸收帶強度減弱，而Co/Al比為0.1時，樣品的吸收帶強度卻略有增加，這些譜帶寬化表明該中孔材料幾乎無固定孔墻結構。
              圖8CoAPO樣品的紫外漫反射譜圖
              圖9
              （a）Co/Al比為0.05的樣品，（b）Co/Al比為0.1的樣品，（c）焙燒后的a樣品，（d）焙燒后的b樣品另外，Si的引入也影響著Co的骨架取代，若在合成CoAPO樣品時添加正硅酸乙酯TEOS，制得樣品的譜圖如圖9所示，對于549-635nm范圍的吸收帶，少量Si的引入（Si/Al=0.1），該吸收帶強度增加，而大量Si的加入（Si/Al=0.2）則吸收帶強度減弱，因而，少量Si的引入將有利于Co進入磷酸鋁分子篩骨架。
              圖9Si的引入對CoAPO合成的影響（Co/Al=0.05）
              圖10
              （a）Si/Al=0，（b）Si/Al=0.1，（c）Si/Al=0.2
              4.3研究催化劑的光吸收性能
              RabiatulAliahMahmud等人[3]利用功能化石墨烯納米片（F-GNP）與ZnO結合來改善ZnO光吸收性能。通過紫外可見漫反射光譜可以看出（圖10），純的ZnO只在小于400nm的紫外光區顯示出高吸收性能，當與F-GNP結合后，F-GNP/ZnO對紫外和可見光都顯示了吸收性能。
              圖10不同含量F-GNP與ZnO結合后的紫外可見漫反射光譜圖
              圖11
              4.4計算半導體的禁帶寬度
              主要是利用基于Tauc,Davis和Mott等人提出的公式，俗稱Taucplot。(αhν)1/n=C(hν-Eg)，其中α為吸光指數，h為普朗克常數，ν為頻率，C為常數，Eg為半導體禁帶寬度。指數n與半導體類型直接相關，直接帶隙半導體n=1/2；間接帶隙半導體n=2。
              具體操作：以一種間接帶隙半導體為例。
              a.計算：利用紫外漫反射光譜數據分別求(αhv)1/n和hv.，其中n=2，hv=hc/λ（h=6.63×10-34J·s，c為光速3×10-8m·s-1，λ為光的波長，可得到hv=1240/λ）。可以用excle或者origin進行計算，注意單位的換算。圖11a為經過origin計算得到的所需要的數值。b.作圖：在origin中以(αhv)1/n對hv作圖。c.直線外延求取Eg：如圖11b所示，將步驟b中所得到圖形中的直線部分外推至橫坐標軸（y=0），交點即為禁帶寬度值。
              圖11a利用紫外漫反射光譜數據分別求(αhv)1/n和hv 圖11b直線外延求取Eg
              圖12
              重慶工商大學的ChenPeng等人[4]測試了Bi2O2CO3材料不同鏡面的紫外漫反射光譜，并利用Taucplot法計算了材料不同晶面禁帶寬度，如圖12所示，發現該材料的（001）和（110）晶面具有近乎相同的光學性質和禁帶寬度。
              圖12Bi2O2CO3材料不同鏡面的紫外漫反射光譜
              圖13
              參考文獻
              [1]Hinojosa-ReyesM,Camposeco-SolisR,RuizF.H2Ti3O7titanatenanotubesforhighlyeffectiveadsorptionofbasicfuchsindyeforwaterpurification[J].MicroporousandMesoporousMaterials,2019,276:183-191.
              [2]固體反應高鐵男,袁忠勇,王敬中,王瀾,劉述全.含硅和鈷中孔磷酸鋁分子篩的合成及其波譜學性質[J].南開大學學報(自然科學版),2001(02):20-24.
              [3]MahmudRA,ShafawiAN,AliKA,etal.GrapheneNanoplateletswithLowDefectDensityasaSynergeticAdsorbentandElectronSinkforZnOinthePhotocatalyticDegradationofMethyleneBlueunderUV-VisIrradiation[J].MaterialsResearchBulletin,2020:110876.
              [4]ChenP,SunY,LiuH,etal.Facet-dependentphotocatalyticNOconversionpathwayspredeterminedbyadsorptionactivationpatterns[J].Nanoscale,2019,11(5):2366-2373
                              
                
                
                
              
                    
              
                        
              評論 / 文明上網理性發言
              
                        
              12條評論
              
                    
              
                    
                    
              
                        
              全部評論 / 我的評論
                        
              
                        
              最熱 /  最新
              
                    
              
                    
              
                    
              
                        
              
                        
              
                            
              
                                全部
                                3小時前
                                四川
                            
              
                            
              
                                文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
                            
              
                            
              
                                
              
                                    點贊12
                                
              
                                
              回復
              
                                
              全部
              
                            
              
                        
              
                    
              
                    
              
                        查看更多評論
                    
              
                
              
                
              
                    
              相關文章
              
                    
              
                        
              
                                
              電化學實驗基礎之電化學工作站篇 （二）三電極和兩電極體系的搭建 和測試
              
                                
              2021-01-20
              
                            
              
                                
              循環伏安法的基本原理與實驗操作
              
                                
              2021-01-22
              
                            
              
                                
              電化學實驗基礎之電化學工作站篇 （一）電化學工作站的基本功能和使用
              
                                
              2021-01-20
              
                            
              
                                
              小角X射線散射(SAXS) 的基本原理與應用
              
                                
              2021-01-21
              
                            
              
                                
              恒電流間歇滴定法GITT的原理與實例
              
                                
              2021-01-21
              
                            
              
                                
              [深度干貨] 一文掌握飛秒瞬態吸收技術，從理論到數據處理+實例
              
                                
              2020-12-01
              
                            
              
                    
              
                
              
            
              


        
              
        
              
            
              
                    
              
                        
              項目推薦/Project
              
                        
                    
              

                    
              
                        
              
                                霧度測試
                                
              霧度測試
              
                            
              
                                紫外可見近紅外光譜（UV/VIS/NIR）
                                
              紫外可見近紅外光譜（UV/VIS/NIR）
              
                            
                                  
              
                
                          
              
                
              
                    
              熱門文章/popular
              
                
              
                
              
                    
                    
              
                            
                            
              基礎理論丨一文了解XPS（概念、定性定量分析、分析方法、譜線結構）
              

                        
              
                            
                            
              晶體結構可視化軟件 VESTA使用教程（下篇）
              

                        
              
                            
                            
              手把手教你用ChemDraw 畫化學結構式：基礎篇
              

                        
              
                            
                            
              【科研干貨】電化學表征：循環伏安法詳解（上）
              

                        
              
                            
                            
              電化學實驗基礎之電化學工作站篇 （二）三電極和兩電極體系的搭建 和測試
              

                        
              
                            
                            
              【科研干貨】電化學表征：循環伏安法詳解（下）
              

                        
              

                
              
            
              
        
              
    
              
    
              
        
              
            
              
        
              
        微信掃碼分享文章
    
              







    
    
    
    
    



    


亚洲三区在线观看无套内射|
亚洲XX00视频|
亚洲中文字幕无码专区|
国产成人亚洲综合a∨|
亚洲av无码专区在线观看亚|
亚洲中文字幕无码av永久|
国产精品亚洲综合五月天|
国产成人精品日本亚洲11|
亚洲综合中文字幕无线码|
亚洲成年网站在线观看|
亚洲午夜无码久久|
亚洲国产av玩弄放荡人妇|
亚洲精品GV天堂无码男同|
亚洲AV无码之国产精品|
亚洲日韩精品无码AV海量|
亚洲人成网站色7799|
亚洲av无码偷拍在线观看|
亚洲精品无码久久久久A片苍井空|
亚洲精品无码少妇30P|
亚洲AV无码资源在线观看|
国产午夜亚洲精品不卡电影|
理论亚洲区美一区二区三区|
无码专区一va亚洲v专区在线|
亚洲午夜av影院|
国产成人高清亚洲|
久久被窝电影亚洲爽爽爽|
亚洲av日韩综合一区在线观看|
亚洲三级电影网址|
亚洲剧场午夜在线观看|
在线a亚洲老鸭窝天堂av高清|
亚洲AV无码专区在线观看成人
|
亚洲va国产va天堂va久久|
亚洲a在线视频视频|
亚洲精品国产免费|
亚洲国产日韩综合久久精品|
久久亚洲精品成人无码|
久久亚洲av无码精品浪潮|
亚洲AV无码成人网站久久精品大|
久久久久亚洲精品日久生情|
亚洲av成人综合网|
国产成人亚洲毛片|