物化实验课件-固体样品的紫外-可见漫反射光谱(uv-vis drs)测定

固体样品的紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）测定
一、实验目的
1.掌握紫外-可见漫反射原理；
2.了解紫外-可见分光光度计的类型和结构；
3.数据处理及分析。

二、实验原理
1.紫外-可见漫反射光谱与紫外一可见吸收光谱相比，所测样品的局限性要小很多。

吸收光谱符合朗伯-比尔定律，溶液必须是稀溶液才能测量。

而漫反射光谱，所测样品可以是浑浊溶液、悬浊溶液、固体和固体粉末等，试样产生的漫反射符合Kublka-Munk方程式：
()2
-=
R R K S
12
//
∞∞
式中：K——吸收系数
S——散射系数
R∞——表示无限厚样品的反射系数R的极限值，其数值为一个常数。

实际上，一般不测定样品的绝对反射率，而是以白色标准物质为参比（本实验采用BaSO4，其反射系数在紫外-可见区高达98%左右）比较测量得到的相对反射率R∞(样品)/R∞(参比)，将此比值对波长作图，构成一定波长范围内该物质的反射光谱。

积分球是漫反射测量中的常用附件之一，其内表面的漫反射物质反射系数高达98%，使得光在积分球内部的损失接近零。

漫反射光是指从光源发出的的光进入样品内部，经过多次反射、折射、散射及吸收后返回样品表面的光。

这些光在积分球内经过多次漫反射后到达检测器。

2.固体漫反射吸收光谱
漫反射光谱是一种不同于一般吸收光谱的在紫外、可见和近红外区的光谱，是一种反射
光谱，与物质的电子结构有关。

D:漫反射S:镜面反射
固体漫反射示意图
当光照射固体样品时，固体样品的外层电子产生跃迁。

νλ
E=h=h*C/
式中：E为禁带能
h=6.626⨯10-34J⋅S（普朗克常数）
C=8⨯108m⋅S-1
λ为截止波长，待测
本实验测试仪器为岛津公司生产的UV-3600（大附件MPC-3100）分光光度计。

三、实验过程
1.打开分光光度计预热20-30min;
2.通过UVProbe软件设置相应参数;
3.样品漫反射光谱测试；
4.数据处理及分析。

四、实验报告及要求
1.掌握实验原理以及相关知识；
2.参数设置时的技巧；
3.计算所测半导体材料的带隙，附图谱。

五、讨论题
1.简述紫外-可见漫反射的基本原理；
2.带隙计算时应注意什么问题？
六、实验仪器和样品
仪器：UV-3600紫外可见近红外分光光度计
样品：半导体固体样品
附：
（一）UV-3600紫外可见近红外分光光度计
紫外可见分光光度计是每个化学分析实验室必备的常用仪器设备之一，在各种定量和定性分析中得到了广泛的应用。

岛津的紫外可见分光光度计产品线非常丰富，从最普通的单光束分光光度计到测量范围可以扩展到深紫外、近红外区域的UV－VIS－NIR分光光度计。

近年来，随着光学材料的发展，对近红外波段的反射和透过的测量也越来越重视。

岛津UV－3600是世界领先的高性能的紫外可见近红外分光光度计，性能卓越。

主要结构：光源，单色器，吸收池（或积分球），检测装置，显示记录五大部分。

UV-3600分光光度计光路图
主机特点：
高灵敏度－世界独一无二的三检测器系统
光电倍增管（PMT）用于紫外区和可见区；InGaAs和PbS检测器用于近红外区。

InGaAs 检测器覆盖了光电倍增管和PbS检测器的薄弱范围，保证了整个测量范围的高灵敏度。

I n G a A s
R e f e r e n c e B e a m
P b S
S a m p l e B e a m
P M T
丰富的附件选择：
多用途的大样品室和积分球可以进行固体样品的测试，使用绝对反射附件可以进行绝对
反射率的测定，另外还有多种恒温池架和超微量池架以及自动进样器可供选择，测定多种类型的样品。

技术参数：
测试波长范围：185-3300nm
分辨率：0.1nm
谱带宽度：
UV/Vis: 0.1/ 0.2/ 0. 5/ 1/ 2 / 3/5/8nm 8段转换
NIR: 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 5, 8, 12, 20, 32nm 10段转换
检测器：光电倍增管/ InGaAs /Cooled PbS
杂散光：
0.00008%T以下(220nm,NaI 10g /L溶液);
0.00005%T以下(340nm, NaNO2);
0.0005%T以下(1420nm,水);
0.005%T以下(2365nm,氯仿);
（二）操作步骤：
1.环境条件
环境温度20℃~25℃.相对湿度≤75%. 实验室旁边三米内无明显的振动源或在实验台旁设置防震沟. 无直射光照. 防潮,防尘和防腐蚀性气体.暂不使用是罩上防尘罩.
2.仪器准备
(1)打开显示器和计算机电源启动计算机，打开分光光度计电源。

(2)双击桌面上的UVProbe 图标，打开软件UVProbe。

(3)点击分光光度计键条上的Connect 按钮，链接设备，然后系统开始自检，自检完成后点击OK。

静等20min待机器温度稳定进入可测量状态。

(4)基本设定
点击常用工具栏上Method 按钮，打开Spectrum Method 对话框，在Measurement 标签下按图纸要求选择波段（Wavelength Range），一般比规定的波段前后多测量50nm；
在Instrument Parameters 标签下，Measuring Mode 选择Absorbancy（Reflectance）；Slit 选择（20）；DetectorUnit 选择External。

完成后点击确定。

3. 走基线
请BaSO4标准样品池放在大样品中，点击下方分光光度计键条上的Baseline 按钮走基线，在弹出的框选择需要的波段（Wavelength Range），默认和设置时的波段相同，然后点击确定使机器自动测量基线，基线测量完毕后光栅回位。

4.粉末样品的漫反射测试
将待测样品放在大样品室的测试位置，点击分光光度计键条上的Start 键开始测量。

5.数据保存
点击“文件”菜单，选择“另存为”，输入文件名，文件类型为txt。

6.数据处理
将数据导入到Origin软件进行进一步处理，获得相应的信息。