荧光物质稀溶液的激发、发射和同步荧光光谱测定

实验七荧光物质稀溶液的激发、发射和同步荧光光谱测定
一.实验目的
1.学习荧光分析法的基本原理和LS－55B发光分析仪的操作。

2.学习同步荧光的操作，了解同步荧光的优点。

二.实验原理
荧光是分子从激发态的最低振动能级回到原来基态时发射的光。

利用物质被光照射后产生的荧光辐射对该物质进行定性分析和定量分析的方法，称为荧光分析。

在一定光源强度下，若保持激发波长不变，扫描得到的荧光强度与发射波长的关系曲线，称为荧光发射光谱；反之，保持不变，扫描得到的荧光强度与的关系曲线，则称为荧光激发光谱。

在一定条件下，荧光强度与物质浓度成正比，这是荧光定量分析的基础。

荧光分析的灵敏度不仅与溶液的浓度有关，而且与紫外光照射强度及所选测量波长等因素有关。

苯酚由于其共轭结构，有荧光活性，可以用荧光分析法测定。

它们的激发光谱和发射光谱有互相重叠的现象。

对于复杂组分，当激发光谱和发射光谱有互相重叠的现象时，可以用同步荧光扫描，同步扫描荧光光谱技术可以简化、窄化光谱，提高选择性。

三.实验仪器和试剂
1.LS-55型发光谱仪;
2.移液枪(德国BRAND公司生产);
3.50ml容量瓶，25ml容量瓶10支;
4.苯酚储备液：960mg/L
5.去离子水;
四.实验内容
1.预扫描(pre-scan)
用储备液配制浓度为10ppm（mol/L）的工作液，设定仪器参数，进行全波长预扫描，并记录扫描结果，得出最大激发和发射波长，同时查看其瑞利散射波长、以及双倍频峰波长。

2．激发光谱、发射光谱和同步荧光扫描
①设定合适的参数，分别对苯酚溶液进行荧光激发、发射和同步荧光光谱扫描。

②取浓度为0.010（mol/L）的工作液，扫描发射光谱，加水稀释后再在同样波长下扫描发射光谱，观察荧光猝灭效应。

发射光谱参数：扫描波长范围200—750nm；Ex=214nm、270nm，扫描速度=1000 nm/min, Ex-Slit=10nm, Em-slit=5nm,，记住取文件名。

激发光谱参数：扫描波长范围200-750nm，=300nm、586nm，扫描速度=1000nm/min, Ex-Slit=10nm, Em-slit=5nm,记录信息。

同步荧光光谱：扫描波长范围250-750nm, Δλ(-)=30nm、86nm,扫描速度=1000nm/min, Ex-Slit=10nm, Em-slit=5nm,记录信息。

3．三维荧光光谱扫描
设定发射波长范围，激发开始波长，步长，测定数目，开始进行苯酚三维荧光光谱扫描。

五．数据处理
1、（1）苯酚发射光谱
200250300350400450500
2000
4000
I n t
nm
（2）苯酚的激发光谱
200250300350400450500
2000
4000
I n t
nm
（3）苯酚的同步荧光光谱
200250300350400450500
2000
4000
I n t
nm
2、对比不同浓度下的苯酚的最大激发波长和最大发射波长处的峰高，了解荧光猝灭效应。

浓度为0.01（mol/L ）的苯酚溶液，所得曲线如下：
200
250
300
350
400
450
500
-500
0500100015002000
2500300035004000I n t
nm
将溶液稀释为0.01（mol/L ）再以同样的条件扫描荧光强度与发射光波长的关系曲线，所得曲线如下：
200
250
300
350
400
450
500
-1000
01000
200030004000
5000600070008000I n t
nm
3、不同狭缝宽度对光谱图的影响：
减小狭缝宽度，所得曲线如下：
200
250
300
350
400
450
500
200
400600
800
1000
I n t
nm
4、不同参数设置对光谱图的影响： 升高电压值：
200
250
300
350
400
450
500
2000
40006000
8000
10000
I n t
nm
减小浓度值：
200
250
300
350
400
450
500
-200
02004006008001000
12001400160018002000I n t
nm
255nm ：
200
250
300
350
400
450
500
-200
020*******
800
1000120014001600I n t
nm
5、三维荧光光谱
六．讨论与思考
1．对待测溶液进行预扫描的有何作用？
答：可以找出最大峰强的适宜波数，检测出待测样品的出峰范围，查看倍频峰的干扰情况。

2．观察激发光波长的整数倍处荧光发射光谱有何特点？该波长是否适合于进行定量分析？
答：激发光波长的整数倍处出现倍频峰，该波长不适合用于进行定量分析，因为那是激发光的散射峰，可以通过增加高通滤光片来去除。

3．同步荧光技术有哪些优点？比较激发、发射和同步荧光光谱中的峰值及对应波长，比较他们的不同，并解释原因。

答：同步扫描荧光光谱技术可以窄化谱带，减小光谱的重叠，减小散射光的影响，提高选择性。

激发光谱在220nm处有峰值480，发射光谱在305nm处有峰值550，Δλ=51nm的同步荧光光谱在270nm处有峰值350，Δλ=80nm的同步荧光光谱在220nm处有峰值690。

在激发光谱和发射光谱重叠波长处同步荧光光谱才产生信号。

4．比较紫外分光光度法和荧光分析法的区别和各自的优缺点。

答：荧光分析法的灵敏度和选择性较高，与紫外分光光度法相比，其灵敏度可高出2~4个数量级，其检测下限通常可达0.1~0.001μg/cm3。

荧光分析法是测量荧光强度，紫外分光光度法是测量吸光度A。

对于很稀的溶液，由于吸收光的强度IA值很小，lg(I0/( I0-IA))接近于零，其浓度就不能从lg(I0/( I0-IA))反映出来，因此测定灵敏度受到一定限制。

另外，即使将光信号放大，比值I0/( I0-IA)仍然不变。

而荧光强度的灵敏度取决于检测器的灵敏度，即只要改进光电倍增管和放大系统，使极微弱的的荧光也能被检测到，就可以测定很稀的溶液浓度。

但需要注意的是，荧光分析法的应用范围比较小，必须是具有共轭π键结构或刚性平面结构的荧光物质。