-光致发光及电致发光的基本知识1

吸收与发射
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电子的激发过程
有机分子被激发时，电子的自旋没有改变，则激发态分子 的总自旋仍为零，分子仍为单重态这就是激发单重态。 按能量的高低，分别用S1,S2，S3等来表示若干激发单重态。 若在分子激发时，跃迁的电子自旋发生了翻转，则分子中 电子的总自旋S = 1。 分子的多重性为2S+1 = 3，分子处于三重态， 用T1, T2,T3等来表示不同能量的激发三重态 。 在光物理过程中，涉及最多的是S0, S1和T1 三个态。
? 重原子效应
在重原子中，能级之间的交叉现象比较严重，因此容易发生自旋轨道的相互作 用，增加了由单重态转化为三重态的概率。如，卤素取代基随原子序数的增 加而荧光降低。
? 溶剂、 温度、溶液pH等对荧光光谱也有影响。
磷光光谱分析简介
磷光：处于基态的物质分子受到激发后，跃迁到能量较高的能级，再从 T1跃迁回S0所产生的光辐射，称之为磷光。
第二章 光致发光与电致发光 基本原理
主要内容
? OLED结构及工作原理 ? 荧光的产生及性质 ? 磷光的产生及性质
OLED结构及工作原理
1、电子和空穴分 别从阴阳两极注入
2、电子和空穴分别 在功能层中进行迁移
3、电子和空穴在合 适的位置形成激子
4、激子在一定的 范围内进行迁移
5、激子(或将能量传 递给其它中心)发光
温度对磷光的影响 随着温度降低，分子热运动速率减慢，磷光逐渐增强
2）磷光分类： 10、低温磷光(液氮)
溶剂要求 I、易提纯且在分析波长区无强吸收和发射； II、低温下形成具有足够粘度的透明的刚性玻璃体。EPA{乙 醇：异戊烷：乙醚 = 2：2：5}
20、室温磷光（1974）克服了低温磷光所受到实验装置和溶剂选择的限制
荧光与磷光光物理过程
荧光与磷光
荧光光谱分析简介
处于基态的物质分子受到激发后，跃迁到能量较高的能级，再从 第一单重态跃迁到基态所产生的光辐射 ，称之为荧光。
产生荧光必须具备两个条件： 1）分子的激态和基态的能量差必须与激发光频率相适应； 2）吸收激发能量之后，分子必须具有一定的荧光量子效率。
荧光的主要参数： 荧光效率、荧光强度、荧光寿命、极大波长 。
主要参数及特点： 参数：量子效率、磷光强度、磷光寿命、极大发射波长。
特点： 1）波长比相同物质所发出的荧光波长长(T1 < S1)； 2）磷光寿命比荧光的长（10-4 ? 10 s）—(磷光为禁阻跃迁产生，速率常数 小)； 3）寿命和强度对重原子和氧敏感(自旋轨道耦合，使系间窜跃增加)。 由于磷光寿命长，T1的非辐射跃迁、碰撞失活、光化学反应几率都增加，所以 磷光较弱。
3) 系间窜跃 指不同多重态间的无辐射跃迁， 例如S1→T1就是一种系间窜跃。 通常，电子由S1的较低振动能级转移至T1的较高振动能级处。 有时，通过热激发，有可能发生T1→S1，然后由S1发生荧光。这是 产生延迟荧光的机理。
激态分子的去活化过程（失能过程）：
4) 外转换 受激分子与溶剂或其它溶质分子相互作用发生能量转换。 这一转换过程能使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程， 也称“熄灭或“猝灭”。
5) 荧光发射 处于S1的电子跃迁至基态各振动能级时，将得到最大波长的荧光。 而且不论电子开始被激发至什么高能级，最终将只发射出最大波长的 荧光。荧光的产生在10-7 - 10-9s内完成。
荧光猝灭
? 荧光猝灭：荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用引起 荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。能产生荧光猝灭的原因有以下几 点：
5）荧光物质的自猝灭：在浓度较高的荧光物质溶液中，单重激发态的Leabharlann Baidu子在发 生荧光之前和未激发的荧光物质分子碰撞而引起的自猝灭。
荧光激发光谱与发射光谱
1)激发光谱 改变激发波长，测量在最大发射波长处荧光强度的变化，以激发波长 对荧光强度作图可得到激发光谱。
2)发射光谱 发射光谱即荧光光谱。以一定波长和强度的激发光辐照荧光物质， 不同波长处产生不同强度的荧光，以荧光强度对其波长作图可得荧光 发射光谱。 不同物质具有不同的特征发射峰，因而使用荧光发射光谱可用于鉴别 荧光物质。
荧光效率
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发光分子数 激发态分子数
荧光寿命：分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。
激态分子的去活化过程（失能过程）
1) 振动弛豫：在液相或压力足够高的气相中，处于激发态的分子因 碰撞将能量以热的形式传递给周围的分子，从而从高振动能层失活至 低振动能层的过程，称为振动弛豫。
2) 内转化 具有相同多重度的分子，如果较高电子能级的低振动能层与较低电 子能级的高振动能层相重叠时，则电子可在重叠的能层之间通过振 动耦合产生无辐射跃迁，如S2→S1；T2→T1。
1）碰撞猝灭：由于与猝灭剂分子发生碰撞，增加了非辐射跃迁的几率；
2）静态猝灭(组成化合物的猝灭)：由于荧光物质分子与猝灭剂分子生成非荧光 的配合物；
3）转入三重态的猝灭：分子由于系间跨越跃迁，由单重态跃迁到三重态。转入 三重态的分子在常温下不发光，它们在与其它分子的碰撞中消耗能量而使荧 光猝灭。
4）发生电子转移反应的猝灭：某些猝灭剂分子与荧光物质分子相互作用时，发 生了电子转移反应，因而引起荧光猝灭。
荧光的主要影响因素
? 共轭效应：
共轭效应大，最大激发峰和最大发射峰会发生红移。
? 分子结构的刚性：
刚性强有利于电子从高能态向低能态跃迁时产生光辐射。
? 取代基效应
给电子基团，如-OH、-OR、-NH2、-NR2等，使荧光增强； 吸电子基团，如-COOH、-NO、-C=O、卤素等，减弱甚至会猝灭荧光。
3) 激发光谱与发射光谱的关系 波长比较：与激发(或吸收)波长相比，荧光发射波长更长，即产生所 谓Stokes位移。(振动弛豫失活) 形状比较：荧光光谱形状与激发波长无关。尽管分子受激可到达不同 能级的激发态，但由于去活化(内转换和振动弛豫)到第一电子激发态 的速率或几率很大，好像是分子受激只到达第一激发态一样。
室温磷光的主要测试方法：
I、固体基质 在室温下以固体基质(如纤维素等)吸附磷光体，可增加分子刚性、 减少三重态猝灭等非辐射跃迁，从而提高磷光量子效率。
II、重原子效应 ? 使用含有重原子的溶剂(碘乙烷、溴乙烷)或在磷光物质中引入含有重