紫外可见漫反射光谱基本原理.doc

紫外可见漫反射光谱基本原理前言：1.紫外可见光谱利用的哪个波段的光？紫外光的波长范围为：10-400 nm; 可见光的波长范围：400-760 nm; 波长大于760 nm为红外光波长在10-200 nm范围内的称为远紫外光，波长在200-400 nm的为近紫外光而对于紫外可见光谱仪而言，人们一般利用近紫外光和可见光，一般测试范围为200-800 nm.2. 紫外可见漫反射光谱可以做什么？紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）可用于研究固体样品的光吸收性能，催化剂表面过渡金属离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态、配位对称性等备注：这里不作详细展开，我们后面会结合实例进行分析3. 漫反射是什么？当光束入射至粉末状的晶面层时，一部分光在表层各晶粒面产生镜面反射（specular reflection）；另一部分光则折射入表层晶粒的内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面，再发生反射、折射吸收如此多次重复，最后由粉末表层朝各个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光（diffuse reflection）4. 紫外可见光谱的基本原理对于紫外可见光谱而言，不论是紫外可见吸收还是紫外可见漫反射，其产生的根本原因多为电子跃迁.有机物的电子跃迁包括n-π,π-π跃迁等将放在紫外可见分光分度法中来介绍。

对于无机物而言：a. 在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体，另一方为电子接受体在光激发下，发生电荷转移，电子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，在紫外区产生吸收光谱其中，电荷从金属（Metal）向配体(Ligand)进行转移，称为MLCT;反之，电荷从配体向金属转移，称为LMCT.b. 当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的跃迁（d-d)跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低，表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱c. 贵金属的表面等离子体共振：贵金属可看作自由电子体系，由导带电子决定其光学和电学性质在金属等离子体理论中，若等离子体内部受到某种电磁扰动而使其一些区域电荷密度不为零，就会产生静电回复力，使其电荷分布发生振荡，当电磁波的频率和等离子体振荡频率相同时，就会产生共振这种共振，在宏观上就表现为金属纳米粒子对光的吸收金属的表面等离子体共振是决定金属纳米颗粒光学性质的重要因素由于金属粒子内部等离子体共振激发或由于带间吸收，它们在紫外可见光区域具有吸收谱带5. 紫外可见漫反射光谱的测试方法——积分球法积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳, 其典型功能就是收集光积分球内壁涂白色漫反射层（一般为MgO或者BaSO4），且球内壁各点漫反射均匀。

光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的采用积分球的目的是为了收集所有的漫反射光，而通过积分球来测漫反射光谱的原理在于：由于样品对紫外可见光的吸收比参比（一般为BaSO4）要强，因此通过积分球收集到的漫反射光的信号要弱一些，这种信号的差异可以转化为紫外可见漫反射光谱采用积分球可以避免光收集过程引起的漫反射的差异6. 漫反射定律（K-M方程）漫反射定律描述一束单色光入射到一种既能吸收光，又能反射光的物体上的光学关系注意点：1. 实际上，从上面的积分球方法中我们也可以看出，人们通常测量的不是绝对反射率R∞，而是一个相对于标准样品（一般为BaSO4）的相对反射率2. 样品的漫反射和入射光波长相关3. 在一个稀释的物种的情况下F(R∞)正比于物种的浓度，类似于朗伯比尔定律（将在紫外可见分光光度法中介绍）。