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影响紫外可见吸收光谱的因素

 jsun2 2022-07-27 发布于上海

2022-02-19 17:33·铄思百

一些同学在做紫外-可见吸收光谱测试的时候,经常会问到紫外-可见吸收光谱的相关问题,今天铄思百检测直接整理好紫外-可见吸收光谱的相关知识,希望能帮到同学们。

影响紫外-可见吸收光谱的因素

UV-Vis光谱主要取决于分子结构和取代基,但是分子中的结构因素和测定条件也会影响光谱。主要体现在对共轭作用的影响。

1.空间位阻的影响

各生色因子处于同一平面才能达到有效共轭,若发色团之间或发色团与助色团之间太拥挤,就会排斥于同一平面之外,使共轭程度降低,跃迁所需能量增大,吸收峰蓝移,吸收强度减小。

2.异构现象的影响

1)基团异构:共轭体系越大,吸收波长越长,ε越大;共轭体系越小,吸收波长越短,ε越小。

2)顺反异构:通常顺式异构体由于空间位阻的影响,吸收峰蓝移,吸收强度降低。

λmax(顺式) <λmax(反式)

εmax(顺式)<εmax(反式)

3.跨环效应的影响

分子中两个非共轭的发色团处于一定的空间位置,尤其是环状体系中,有利于生色团电子轨道间的相互作用,这种作用称为跨环效应。使吸收带波长增大,吸收增强。

4.溶剂效应的影响

1)n→π*跃所产生的吸收峰随溶剂极性地增加而向短波长方向移动。因为具有孤对电子对的分子能与极性溶剂发生氢键缔合。

2)π→π*跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增加而向长波长方向移动。极性:基态<激发态

氢键作用强度:基态<激发态

能级的能量下降:基态<激发态

实现π→π*跃迁需要的△E增加,故使吸收峰红移。

5. 体系pH的影响

体系pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短,从而引起吸收峰位置的改变,对一些不饱和酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大。

在药物成分分析中,可利用紫外吸收光谱变化规律来推断结构中的酸性、碱性基团。如果化合物溶液从中性变为碱性时,吸收峰发生红移,表明该化合物为酸性物质;如果化合物溶液从中性变为酸性时,吸收峰发生蓝移,表明化合物可能为芳胺。

二、补充紫外-可见吸收光谱在半导体材料中的应用

能带带隙的测量

a.直接禁带半导体材料能带带隙测量

根据半导体材料带间跃迁的吸收规律可以知道,对于直接禁带半导体材料,其吸收系数和光子能量的关系一般为1/2规律,即

因此通过紫外-可见吸收光谱,可以获得直接禁带半导体材料的禁带宽度。

b.禁戒的直接跃迁

某些情况下,即使在直接禁带的半导体材料中,其价带顶和导带底都在K空间的原点,但是它们之间的跃迁即K=0可能被选择定则禁止,而K不为0的情况下的跃迁反而被允许,一般把这种跃迁称为禁戒的直接跃迁。同样通过计算,可以得到吸收系数和光子能量的关系。

c.间接禁带半导体材料能带带隙测量

同样,对于间接带隙的半导体材料,其吸收系数和光子能量的关系一般为平方律:

因此通过紫外可见吸收光谱,同样可以获得间接禁带半导体材料的禁带宽度。

d.掺杂剂浓度的测量

部分半导体材料的掺杂浓度可以严重影响其禁带宽度,两者之间存在一定的关系,因此,通过紫外-可见吸收光谱获得半导体的禁带宽度,从而可以获得半导体材料中掺杂浓度的信息。

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