Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics and Applied Optics Beijing Area Major Laboratory, Center for Advanced Quantum Studies, , Beijing 100875, China
2 College of Textiles & Clothing, , Qingdao 266071, China
3 Beijing Key Laboratory of Energy Conversion and Storage Materials, College of Chemistry, , Beijing 100875, China
The aggregation and photoinduced excited state dynamics of organic -conjugated molecules play a vital role in solar energy conversion and applications. This work investigates how solvent polarity affects the aggregation behavior and the photophysical process of perylene diimide dimer (PDI-II). The results show that the conjugations between PDI intramolecular chromophores are more likely to generate excimer, and the conjugations between PDI intermolecular chromophores are more likely to experience symmetry-breaking charge separation. Our study can provide a reference for the design of high-efficiency solar energy conversion materials.
excimer perylene diimide dimer solvent effect transient absorption spectroscopy Chinese Optics Letters
2022, 20(10): 100009
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
实验测得核黄素在水、 二甲基亚砜(DMSO)和三氯甲烷三种不同极性溶剂中的稳态吸收光谱、 荧光光谱和时间分辨荧光光谱, 研究了溶剂对核黄素光谱性质的影响。 实验结果表明, 在不同极性的溶剂中, 核黄素的吸收峰位置几乎不变, 而荧光光谱峰值随着溶剂极性的增大而出现红移。 这是由于溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布导致它在极性溶剂中第一激发单重态能级的变化。 在时间分辨荧光光谱实验中, 核黄素在水溶液中荧光寿命也高于在其他两种溶剂中, 荧光寿命的延长可归因于核黄素与氢键对体溶剂之间的分子间氢键相互作用。 应用Gaussian09软件, 采用密度泛函理论和含时密度泛函理论, 结合基于密度的溶剂化模型, 对不同极性溶剂中的核黄素分子进行基态和激发态优化和计算。 通过前线分子轨道分析, 核黄素的受激跃迁属于苯环和含氮杂环上的π电子向苯环及CN, CO共轭双键的反键轨道π*的跃迁。 分子偶极矩的计算结果表明, 核黄素分子的第一激发态偶极矩大于基态偶极矩, 偶极矩的增大, 导致溶质与溶剂分子之间的相互作用的增大。 而溶剂分子与溶质分子基态和激发态的相互作用程度不同, 使得吸收峰和荧光峰出现不同变化情况。 极性越大的溶剂越有利于对激发态的稳定作用, 使激发态能量降低, 相应的发射波长发生红移。 最后, 通过分子表面静电势和弱相互作用分析, 在水溶剂中考虑氢键作用对核黄素分子光谱的影响。 多聚体结构的理论吸收和发射峰值更接近实验结果, 说明多聚体结构合理。 水分子二聚体与核黄素形成的环状结构, 有利于提高核黄素分子的刚性, 有利于荧光的发射, 减少非辐射跃迁的几率, 荧光寿命延长。
核黄素 光谱特性 溶剂效应 氢键作用 密度泛函理论 Riboflavin Spectral properties Solvent effect Hydrogen bonding Density functional theory 光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 1132
1 中南大学化学化工学院, 湖南 长沙 410083
2 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳 421002
研究了一种含咔唑取代基喹啉铝(Alq3)衍生物的发光性能。 首先, 研究了溶剂对其发光性能的影响。 研究发现, 在不同溶剂体系中, Alq3衍生物在发光过程中均存在不同程度的能量传递； 但是, 溶剂影响Alq3衍生物的空间结构和电子结构, 进而影响能量传递效率, 导致激发光谱、 发射光谱、 荧光效率和荧光寿命均不相同。 其中, 甲苯起到能量传递桥梁的作用； 而DMF在一定程度上阻碍能量传递。 与DMF结构类似的DMA作为电子给体加入到Alq3衍生物溶液中, 也起到了类似作用。 另外, 研究不同金属离子对Alq3衍生物发光性能的影响发现, Fe3+和Cu2+可引起Alq3衍生物的荧光猝灭, 表明该Alq3衍生物可以作为多功能荧光传感材料。
喹啉铝 咔唑 溶剂效应 能量传递 金属离子 Aluminum quinolone Carbazole Solvent effect Energy transfer Metal ions 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1290
1 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 合肥师范学院数学系, 安徽 合肥 230061
农药的广泛使用对环境产生了重要的影响, 西维因作为一种重要的广谱高效杀虫剂在很多地表水中残留, 了解和掌握西维因在环境中的光谱特性及检测方法具有重要意义。 研究了西维因的激发-发射三维荧光光谱特性, 通过改变甲醇-水二元混合溶剂中甲醇的体积比, 探讨了不同体积比的甲醇-水混合溶剂对西维因三维荧光光谱的影响。 研究结果表明, 西维因的特征荧光光谱峰为单峰, 西维因的激发波长和发射波长范围分别处于: 244~304和300~350 nm, 最大激发/发射峰位置分别位于280和335 nm。 随着甲醇-水二元混合溶剂中甲醇含量的增加, 西维因的三维荧光光谱未出现明显位移, 但是荧光光谱强度随甲醇含量的增加出现了非线性的变化, 这主要与二元混合溶剂自身独特的性质有关。
西维因 甲醇-水混合溶剂 溶剂效应 三维荧光光谱 Carbaryl Methanol-water mixture solvent Solvent effect Three-way fluorescence 光谱学与光谱分析
2016, 36(6): 1775
1 华北电力大学资源与环境研究院, 北京 102206
2 华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-31+G(d)水平下分别计算气态及24种不同极性溶剂中4,4’-二溴二苯醚(4,4’-dibrominated diphenyl ethers, BDE-15)的分子振动光谱(红外光谱、 拉曼光谱), 以气态分子振动光谱为基准, 筛选出对溶剂极性敏感的特征振动作为指标构建溶剂对BDE-15振动光谱溶剂化效应指标体系, 探究溶剂对BDE-15分子振动频率、 红外/拉曼峰强溶剂化效应及综合效应, 并寻求显著增强BDE-15分子特征振动频移/强度的溶剂。 研究表明: 从分子振动频率角度, 溶剂极性敏感的(频移>1 cm-1)分子特征振动均为伸缩振和面外弯曲振, 但24种溶剂对BDE-15分子振动频率溶剂化效应并不显著; 从分子振动峰强角度, 24种溶剂对BDE-15分子振动光谱峰强的增强效应主要发生在红外光谱的中低频区及拉曼光谱的高频区, 其中起显著增强(红外/拉曼效应指标值分别大于6与5)的溶剂为醇类、 乙腈、 二甲亚砜、 硝基苯; 不同极性溶剂对BDE-15拉曼峰强溶剂化效应及综合效应指标值均表现出随溶剂介电常数增长由线性到对数的增长趋势, 而红外峰强只保留低介电常数溶剂时的线性关系。 利用上述BDE-15分子振动光谱峰强增强方法对BDE-153, BDE-154和BDE-209进行验证, 醇类、 乙腈、 二甲亚砜、 硝基苯对三者的振动光谱红外/拉曼峰强的效应指标值分别大于6与5, 且最大峰强增倍数皆大于33, 说明所建BDE-15分子振动光谱增强特征振动方法有助于进一步开展基于分子振动光谱的PBDEs同系物间辨识研究。
多溴二苯醚 量化计算 分子振动光谱 溶剂化效应 增强特征振动方法 Polybrominated diphenyl ethers Quantum chemical calculation Molecular vibration spectrum Solvent effect Characteristic vibration enhancing method 光谱学与光谱分析
2015, 35(12): 3459
1 华北电力大学 资源与环境研究院, 北京102206
2 华北电力大学 区域能源系统优化教育部重点实验室, 北京102206
利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-311G(d)水平下对16种邻苯二甲酸酯(PAEs)进行结构优化,并计算气态环境及溶剂中PAEs的拉曼光谱振动频率和去偏振度。研究显示,16种PAEs拉曼振动归属为苯环变形、酯基振动、C—C伸缩、C—H摇摆、C—H伸缩与耦合振动。其中酯基官能团出峰位置在1 700～1 780 cm-1之间,拉曼峰较强,去偏振度较低(振动的对称性较强),可将酯基振动作为特征振动; 但气态环境下仅12种PAEs拉曼峰之间的最小波数差大于显微拉曼光谱仪的检出限(0.2 cm-1),即利用酯基频区的去偏振度和拉曼峰不能完全辨识16种PAEs。溶剂化效应分析显示,溶剂苯对16种PAEs具有明显的溶剂化增强效应,16种PAEs拉曼峰之间最小波数差均增大到0.2 cm-1以上,且峰强增加了23%～183%,说明溶剂化效应下可利用酯基频区的去偏振度和拉曼峰辨识16种PAEs。本文的研究结果为PAEs拉曼光谱检测提供了理论依据。
邻苯二甲酸酯 拉曼振动归属 拉曼特征光谱识别 溶剂化效应 去偏振度 phthalic acid ester vibration assignment of Raman spectrum Raman spectrum identification solvent effect depolarization
1 吉林大学超硬材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130023
3 吉林大学汽车学院, 吉林 长春 130022
费米共振现象广泛存在于分子的振动光谱中, 如红外光谱、 拉曼光谱等。 变换浓度方法是光谱分析的一种主要手段。 文章中测量了二硫化碳(CS2)在四氢呋喃(THF)中不同浓度下的拉曼光谱, 引入Bertran理论分析研究ν1-2ν2费米共振现象随浓度的变化规律。 研究表明, 随着二硫化碳体积浓度的降低, 溶液中的费米共振特性参数(如光谱强度比、 频率间隔、 耦合系数、 非谐力常数)将随溶剂效应的影响发生明显的变化。 例如, 光谱强度比逐渐减小, 耦合系数逐渐增加等。 这些变化不仅受到溶液散射系数的影响, 更重要的是弱氢键的形成对振动光谱的影响。 光谱图中还出现了拉曼谱线的非对称移动, 基频ν1基本没有发生频移, 倍频2ν2却逐渐向高波数方向移动, 这与理论上的对称移动不相符。 通过对分子间微观作用的研究, 弱氢键的作用机理可以很好的解释这种现象。 这些分析对于进一步研究溶剂效应对费米共振的影响意义重大, 对于溶液中的分子振动光谱研究更加具有参考价值。
费米共振 拉曼光谱 溶剂效应 弱氢键 Fermi resonance Raman spectrum Solvent effect Weak hydrogen bond
山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 曲阜师范大学激光研究所, 山东 曲阜273165
在离子缔合型铕配合物Eu(tta)4·DEASPI中, 借助功能阳离子DEASPI的电荷转移激发态可以实现对铕离子的单光子与双光子的敏化发光, 其能量传递遵循Frster机制。 将Eu(tta)4·DEASPI溶解于多种有机溶剂中(丙酮、 DMF、 乙醇和乙腈), 发现溶剂效应对于该能量传递体系的影响非常显著。 借助光谱测量, 发现在乙腈溶液中能量传递效率远高于其他三种溶剂。 本文对造成溶剂效应的多种因素进行了详细的分析。
溶剂效应 铕配合物 电荷转移激发态 敏化发光 Solvent effect Europium complex Charge transfer excited state Sensitization 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2502
合肥工业大学化学工程学院 可控化学与材料化工安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230009
利用一种简单有效的水热-后煅烧方法合成了Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体。实验结果表明, 通过调节水热条件的溶剂类型和组成可以得到球形/橄榄球形Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体。橄榄球形Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体的内在生长方向为［001］, 空间群为P63/m。更为重要的是, 可以利用后煅烧方法来研究Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体的光学性能, 发光强度的主要影响因素包括Ce3+含量、煅烧温度、H2O-三乙醇胺体系中的体积比。Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体的发光谱以及CIE色温图表明, 该产物具有蓝光发射的特性。
磷光体 水热合成 溶剂效应 Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+ Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+ phosphors hydrothermal solvent effect
溶剂效应诱导红外光谱的变化已经广泛应用于溶质-溶剂相互作用的光谱研究。介绍了红外光谱的溶剂效应，并归纳总结了近些 年来国内外溶剂效应对红外光谱影响的理论计算和实验的研究进展，为进一步开展红外光谱溶剂效应的研究提供了参考意见。
红外光谱 溶剂效应 研究进展 infrared spectrum solvent effect research progress
