9、荧光光谱特性及环境影响因素深度解析

荧光光谱特性及环境影响因素深度解析

1. 荧光光谱的基本特征

荧光光谱的研究涉及到众多分子的特性展现。许多分子，尤其是稠环烃，在吸收光谱和荧光光谱中都呈现出明显的振动结构。而且，在环己烷溶液中，这种结构往往比在芳香溶剂（如苯）或极性溶剂（如乙醇）中更为尖锐。部分分子的光谱表现具有独特性，例如对甲酚仅在吸收光谱中显示出结构，联苯则仅在荧光光谱中表现出结构，而乙醇中的苯胺在两种光谱中均无明显结构。

另外，芳香烃分子的光谱还会受到多种取代基的影响，具体如下：
|取代类型|光谱影响|
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|同位素取代|将芳香烃中的所有氢原子用氘原子取代，会使荧光和吸收光谱发生蓝移（向短波方向移动），这是因为基态(S_0)和第一激发态(S_1)的零点振动能降低，且(S_0)的降低幅度更大。|
|烷基取代|通常会导致荧光和吸收光谱发生红移（向长波方向移动）。在较大的烃类中，如蒽，这种位移取决于取代基的位置，并且大致具有加和性。|
|苯基或乙烯基取代|会使光谱产生较大的红移，同时吸收强度增加，辐射寿命(T_{FM})减小。|
|氨基、羟基或甲氧基取代|倾向于使光谱产生较大的红移，伴随着振动结构的消失，摩尔吸光系数(\epsilon)增加，辐射寿命(T_{FM})减小。|
|重原子取代|如氯、溴、碘等重原子取代，由于内部重原子效应，会增加系间窜越的速率，导致荧光效率(q_{FM})降低。直接连接在芳香环系统上的羰基和醌结构也具有类似的效果。|
|非共平面芳香取代基|与主芳香环系统不共平面的芳香取代基对荧光和吸收光谱的位置影响相对较小。例如 9,10 - 二苯基蒽，其中苯基与蒽分子平面呈 60°角，就是这种行为的典型例子。|