化学发光与电化学发光

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化学发光与电化学发光

化学发光与电化学发光
六、化学发光的表征
动力学曲线(反应时间) 光谱 量子产率 化学发光强度
七、化学发光分析
h

dcA
dt
k[R][A]
使[R]过量
k[A]
CA(t) = CA0 e-kt Ic L(t) = cl = cl kCA(t) = cl k CA0 e-k t
缺点:样品中被测物质浓度未知,故唯以使反应物起始浓度相等。只可用多次测定法逐步得到准确值。
八、化学发光的探测
分立式进样化学发光仪
PMT
R1
R2
s
这类仪器适合于选择性好, 量子效率高或发光体寿命长的化学发光反应的监测。 不适用于快速化学发光反应(<15S)的重现性监测。
流动注射进样化学发光仪
样品sample
基态+h
电子转移反应
e-
中性分子
自由基阴离子
氧化剂
+
+
受激分子
还原了的氧化剂
自由基阴离子与氧化剂之间的电子转移
自由基阳离子与还原剂之间的电子转移
h
五、化学发光反应
无机物的化学发光 一些无机物能够产生很弱的化学发光,例如: 硫酸氢盐被铬酸氧化 水被K、Na、Mg、汞齐分解 Al被空气中氧氧化 强酸被强碱中和 亚硫酸钠被空气氧化
二、典型的电致化学发光反应. 多环芳烃的ECL 按激发态分子或离子产生的历程可分为两类: 通过单重激发态途径的ECL(S-route ECL) R - e → R.+ 电极氧化 R + e → R. - 电极还原 R. + + R. - → R + 1R* 自由基湮灭 1R* → R + h ν 发光过程 9,10-二苯基蒽,将200Hz 左右的方波电位(1.3 -2.2V vs. SCE)加到电极 DPA - e → DPA. + 1.3 V DPA + e → DPA. - -2.2 V DPA. + + DPA. - → 1DPA* + DPA 1DPA* → DPA + h ν ( λ = 512nm)

化学发光检测原理

化学发光检测原理

化学发光检测原理化学发光检测的原理基于发光分析方法的一般原理,即在光激发的作用下,发光物质中的电子被激发到较高能级,随后电子会从高能级退回到低能级,这个过程伴随着能量的释放,以光的形式传播出去。

从而产生可观测的光信号。

在化学发光检测中,一般采用的方法有化学发光法、化学发光电化学法和化学发光化学法。

化学发光法是通过化学反应的发光现象来检测分析物。

常用的发光反应有酶促发光反应、维生素C氧化反应、氧化亚铁发光反应等。

这些发光反应均为氧化还原反应,通过光激发和电子转移来产生发光现象。

化学发光电化学法是基于电化学原理和化学发光原理,通过在电极表面进行氧化还原反应产生发光。

在电化学发光电极上,有一个可逆反应体系,当电子从电极表面传到溶液中时,发生氧化还原反应,伴随着能量的释放和发光现象。

该方法的优点是实时性好、灵敏度高,适用于微量分析。

化学发光化学法是基于化学分析原理和化学发光原理,通过化学反应转变来产生发光。

常用的方法有硫酸钡法、雾化射线法等。

化学发光化学法一般可以实现灵敏的检测和定量的分析,但需要有一定的化学实验操作技巧和装置。

化学发光检测的核心是检测光信号,因此光学装置的设计和建立是关键。

光学装置一般包括光源、光学透镜、光栅或单色仪、探测器等。

光源的选择通常是根据需要的波长范围和较高的亮度来确定的,常见的光源有白炽灯、氘灯、钨灯等。

光学透镜和光栅或单色仪的作用是分离和选择特定的波长,以及提供单色光源。

光学探测器的选择一般根据需要的灵敏度和响应速度来确定,常见的探测器有光电倍增管、光电二极管和光敏电阻等。

化学发光检测方法的应用非常广泛,包括生物医学、环境监测、食品安全等领域。

在生物医学中,化学发光检测常用于酶标免疫分析、核酸检测和免疫组织化学等。

在环境监测中,化学发光检测可用于检测有机物、无机物和重金属等。

在食品安全中,化学发光检测可用于检测农药残留、添加剂和毒素等。

总之,化学发光检测方法是一种灵敏、快速、准确且广泛应用的分析技术。

化学发光与电化学发光的量子效率与发光稳定性研究

化学发光与电化学发光的量子效率与发光稳定性研究

化学发光与电化学发光的量子效率与发光稳定性研究发光技术在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。

其中,化学发光与电化学发光是两种常见的发光方式。

量子效率和发光稳定性是评价发光过程的重要指标。

本文将探讨化学发光与电化学发光的量子效率与发光稳定性的研究进展。

一、化学发光的量子效率与发光稳定性研究化学发光是指利用化学反应释放出来的能量激发发光材料发出可见或近红外光。

在化学发光过程中,量子效率和发光稳定性是评价发光材料性能的重要指标。

1. 量子效率研究量子效率是指发光材料能将吸收的能量转化为可见光或近红外光的能力。

研究者通过对化学发光材料进行光谱分析,测量材料吸收和发射的光峰面积,以计算量子效率。

目前,研究者通过改变发光材料的结构和化学组成来提高量子效率。

例如,引入有机染料分子、半导体纳米晶体或稀土离子等,能够提高发光材料的量子效率。

2. 发光稳定性研究发光稳定性是指发光材料在长时间或多次激发发射过程中,在光谱特性和发光强度上的稳定性。

对于化学发光材料而言,提高其发光稳定性是十分重要的。

研究者通过分析光谱特性的变化、测量发光强度衰减速率等指标,来评估发光材料的稳定性。

他们通过改变材料的结构和控制反应条件等手段,提高发光材料的稳定性。

二、电化学发光的量子效率与发光稳定性研究电化学发光是指利用电化学反应激发发光材料发出可见或近红外光的过程。

电化学发光技术具有响应速度快、灵敏度高等优点,因此在分析化学、生物传感等领域有着广泛应用。

1. 量子效率研究电化学发光的量子效率与化学发光类似,都是评价发光材料发光能力的指标。

通过测量发光材料在电化学反应条件下的光谱特性,可以计算其量子效率。

研究者常通过改变发光材料的电化学环境,如改变电解质的浓度、pH值等,来提高电化学发光的量子效率。

2. 发光稳定性研究电化学发光的发光稳定性是指发光材料在长时间或多次激发发射过程中的稳定性。

发光稳定性的研究对于电化学发光技术的应用和发展具有重要意义。

化学发光的原理

化学发光的原理

化学发光的原理化学发光,是指物质在不受外界光源激发的情况下,自发地发出可见光的现象。

这种现象在自然界和人工合成的物质中都有所发现,比如某些生物体内会产生发光现象,同时在荧光材料、荧光染料和化学发光剂中也能观察到这一现象。

那么,化学发光的原理是什么呢?首先,我们需要了解发光的基本原理。

化学发光的原理主要包括两种,一种是化学发光,即物质在发生化学反应时产生的发光现象;另一种是电化学发光,即利用电化学方法产生发光现象。

这两种原理都是通过激发物质内部的电子或分子来实现的。

在化学发光中,最常见的原理是通过化学反应产生激发态的分子,然后这些激发态的分子会通过放出光子的方式回到基态,从而产生可见光。

这种化学反应的典型例子就是荧光分子的发光原理。

荧光分子在受到激发后,电子跃迁到激发态,然后在短暂的时间内再次跃迁到基态,并释放出光子。

这种发光过程是一个非常快速的过程,通常持续时间很短,因此我们能够观察到的是瞬间的亮光。

而在电化学发光中,电化学方法通过在电极上施加电压,使得物质发生氧化还原反应,从而产生发光现象。

这种原理被广泛应用于发光二极管(LED)和有机电致发光器件(OLED)等光电器件中。

通过控制电场和电流,可以实现对发光颜色和亮度的调节,因此在显示技术和照明领域有着广泛的应用。

总的来说,化学发光的原理是通过激发物质内部的电子或分子,使其处于激发态,然后再回到基态释放出光子,从而产生可见光。

这种发光现象在生物体内和人工合成的材料中都有所发现,并且在生物成像、荧光标记、光电器件等领域有着重要的应用。

随着科学技术的不断发展,我们相信化学发光的原理将会有更加广泛的应用和深入的研究。

吖啶酯化学发光和电化学

吖啶酯化学发光和电化学

吖啶酯化学发光和电化学
吖啶酯化学发光和电化学发光是两种常见的发光体系,各自具有独特的优势和应用领域。

吖啶酯化学发光体系以其简单、高效、灵敏和稳定的特点在免疫分析领域中发挥着重要作用。

吖啶酯在碱性条件下,通过与过氧化氢反应产生发光,无需催化剂,操作简便。

此外,吖啶酯发光快速集中,强度大,半衰期约为0.9秒,能在短时间内实现高效检测。

由于其发光性质,吖啶酯适用于各种抗原、半抗原、抗体、激素、酶、脂肪酸、维生素和药物等的检测分析。

电化学发光体系则是通过电化学反应产生发光,具有较高的灵敏度和特异性。

电化学发光体系通常采用有机染料作为发光试剂,如螺旋金刚烷-1,2-二氧乙烷及其衍生物。

在电化学发光分析中,染料在电极表面发生氧化还原反应,产生电子跃迁并发出光子。

电化学发光体系具有较高的灵敏度和特异性,适用于多种分析物的检测。

尽管吖啶酯化学发光和电化学发光各自具有优点,但在某些情况下,一种发光体系可能比另一种更适合特定的分析应用。

例如,当需要快速、简便的检测方法时,吖啶酯化学发光体系可能是更好的选择。

而当对灵敏度和特异性要求较高时,电化学发光体系可能更合适。

总之,吖啶酯化学发光和电化学发光都是具有重要应用价值的发光体系。

它们在不同的分析场景中发挥着重要作用,为科研和临床检测提供了高效、灵敏和可靠的方法。

随着科学技术的不断发展,这两
种发光体系在未来的分析领域中将得到更广泛的应用,并为人类生活带来更多便利。

化学发光间接法

化学发光间接法

化学发光间接法一、介绍化学发光间接法是一种利用化学反应产生的发光现象来研究物质性质的方法。

它通过将待测物与发光试剂反应,产生发光物质,再通过测量发光强度来确定待测物的含量或其他相关信息。

化学发光间接法具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点,在生物医学、环境监测、食品安全等领域有广泛应用。

二、原理化学发光间接法的原理基于化学反应的能量释放。

当待测物与发光试剂反应时,会产生一个激发态物质。

激发态物质发生跃迁时会放出能量,并以光的形式发射出来,形成发光现象。

通过测量发光强度的大小,可以间接确定待测物的含量或其他相关信息。

三、发光机制化学发光间接法常用的发光机制有化学发光、酶促发光和电化学发光等。

1. 化学发光化学发光是指通过化学反应产生发光现象。

常见的化学发光反应有氧化还原反应、酸碱反应、络合反应等。

其中,氧化还原反应是最常用的化学发光机制。

在氧化还原反应中,发光试剂(如过氧化物、硫酸亚铁等)与待测物发生反应,产生激发态物质,进而发生跃迁,释放出能量并发光。

2. 酶促发光酶促发光是指利用酶的催化作用来产生发光现象。

常见的酶促发光反应有辣根过氧化物酶(HRP)催化的发光反应、碱性磷酸酶(AP)催化的发光反应等。

在酶促发光反应中,酶与底物反应,产生激发态物质,从而发生跃迁并发光。

3. 电化学发光电化学发光是指利用电化学反应产生发光现象。

常见的电化学发光反应有电化学发光免疫分析法(ECLIA)等。

在电化学发光反应中,电极上的发光试剂与待测物反应,产生激发态物质,进而发生跃迁并发光。

四、应用化学发光间接法在许多领域都有广泛应用。

1. 生物医学化学发光间接法在生物医学领域有重要应用。

例如,利用酶促发光反应可以检测血液中的生物活性物质,如癌症标志物、药物代谢产物等。

化学发光间接法还可以用于检测病原体、基因表达水平等。

2. 环境监测化学发光间接法在环境监测中起到重要作用。

通过检测空气、水体、土壤等中的有害物质,可以评估环境质量,保护生态环境。

电化学发光

电化学发光

电化学发光在化学的世界里,有一个神秘而又美丽的世界,那就是化学发光。

化学发光源于有机体内部分子在特定条件下的转动和电子跃迁产生的光。

在这个神奇的世界里,有着无穷无尽的奥秘。

就拿我们最熟悉的化学元素碘来说吧,它有两种形态:游离态的单质碘和聚合态的化合物碘单质。

碘和水剧烈反应生成氢气和碘化氢。

这种现象称为化学发光。

2003年,我国自主研发的第一颗卫星“东方红一号”升空。

2007年,我国在酒泉卫星发射中心成功发射了第二颗“东方红一号”卫星。

这些对于我们普通人来说或许并不觉得什么,但是这两颗卫星可都是用碘化学发光技术制造出来的。

第一颗卫星上的“化学发光源”全称叫做“化学发光导航”,第二颗卫星上的“化学发光源”全称叫做“碘化学发光导航”。

为什么会有化学发光呢?大家想过这个问题吗?化学发光是由于化学反应过程中,受激原子核外电子从高能级向低能级跃迁时,能量以光子的形式释放出来的现象,所以又称电化学发光。

物质受到光辐射照射时,电子吸收光子能量,从基态跃迁到较高能级(通常为激发态),同时将多余的能量以光辐射的形式释放出去,产生光子发射。

如果有电流通过物质,则物质发光的同时伴随发热。

有机体发光时吸收光子能量,当能量消耗殆尽后,发光结束。

所以化学发光的本质就是光的发射。

其实,化学发光就是一种光现象。

所谓的光,指的就是电磁波。

电磁波按其波长的长短,分为紫外线、可见光、红外线、微波、 X射线、γ射线、射电、红外线、无线电波、水中的声波等。

那么,我们知道,发光的物质都是由原子组成的。

原子的内部结构分为三层:核外电子被原子核束缚着,组成原子核;原子核中正负电荷交替排列,组成一个带正电荷的稳定体系;原子核外有数层电子,形成电子云。

这样一来,每一个原子都具有不同能量的激发态,只要外加能量,就会从一个能级跃迁到另一个能级,从而辐射出光子。

人眼看到的光,实际上是光源发射出的一种能量很弱的电磁波,比太阳光还弱几万倍。

科学家们经过精确测量发现,原子和分子是能够发光的。

化学发光与电化学发光的基本原理与机制

化学发光与电化学发光的基本原理与机制

化学发光与电化学发光的基本原理与机制化学发光,指的是物质在一定条件下,通过化学反应产生光的现象。

电化学发光,则是在电化学系统中,通过氧化还原反应产生光的过程。

本文将重点探讨化学发光和电化学发光的基本原理与机制。

一、化学发光的基本原理与机制化学发光的基本原理可以归结为三个方面:有序激发态构成、反应活化、光子释放。

在化学发光的过程中,首先是物质被激发到有序激发态,然后通过反应活化,最后释放出光子。

1. 有序激发态构成有序激发态指的是物质在电子基态和激发态之间的高能态。

在化学发光中,通过化学反应使物质激发到有序激发态,从而形成化学发光现象。

有序激发态的产生,可以通过物质的激发剂、促进剂等辅助物质参与反应来实现。

2. 反应活化反应活化是指在化学发光过程中,物质的能量发生跃迁,由低能态向高能态转化的过程。

这一过程是通过化学反应来实现的,常见的反应活化方式包括能量转移、能量传递等。

通过反应活化,物质的电子在激发态和基态之间跃迁,产生能量释放和光子发射。

3. 光子释放光子释放是指通过电子的跃迁,产生光的现象。

当物质的激发态电子跃迁回基态时,它所携带的能量将以光的形式进行释放。

物质的发光特性由其分子结构和电子能级决定,不同的化学物质在发光时会产生不同的颜色。

二、电化学发光的基本原理与机制电化学发光是指在电化学系统中,通过氧化还原反应产生的电化学能转化为光能的过程。

与化学发光相比,电化学发光更加可控且效率更高。

1. 电化学系统电化学发光系统由电极、电解质和发光材料构成。

电极作为电子传输的通道,在电解质中产生氧化还原反应。

发光材料通常包括含有发光中心的物质,如金属离子或有机染料。

当电流通过电解质和电极之间的界面时,产生氧化还原反应,从而激发发光材料产生光。

2. 发光机制电化学发光的机制可以分为直接发光机制和间接发光机制。

直接发光机制是指在氧化还原反应过程中,发光材料本身发出光。

而间接发光机制是指氧化还原反应产生的反应物与发光材料间产生能量转移,并由发光材料发出光。

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间接化学反应发光
例:
O O ArO C O C OAr +H2O2 O O C C + 2ArOH O
A + B —> C* + D C* + E —> E* + C
O O
E* —> E + hυ
C C O O
+F O
O- O
.
. F+
C C O
O-O
.
. F+
C C O O
F*+ 2CO2
F*
F + hv
H2O2 OH-
O O
N N
O-
NH2
COO
*
COO
基态+hν
电子转移反应
e-
+
+
中性分子
自由基 阴离子
氧化剂
受激分子
还原了的 氧化剂
自由基阴离子与氧化剂之间的电子转移
自由基阳离子与还原剂之间的电子转移
2+
3+
N Ru N 3
N2H4 H+ H2O
Ru
N
N 3

五、化学发光反应 无机物的化学发光 一些无机物能够产生很弱的化学发光,例如: 硫酸氢盐被铬酸氧Байду номын сангаас 水被K、Na、Mg、汞齐分解 Al被空气中氧氧化 强酸被强碱中和 亚硫酸钠被空气氧化
以测定时间为基础的发光分析
ν R + A →B + hυ
当 =0 t
0 0 CA = CR = a
当反应进行到t时,如反应消耗了x mol的R和A, 则也生成了x mol的B dx ν= = k[R][ A = k(a x)2 ] dt x t dx ∫ (a x)2 = k ∫ dt 0 0 1 1 = kt ax a 1 1 = kt [ A]t [ A]0
有机物的化学发光 烃 醇、醛、酮、酸、酯 多酚 杂环化合物
典型的化学发光反应
鲁米诺 (luminol)
* OXIDANT BASE
3-APA
+
hν 3-Aminophthalate
luminol
λmax = 425 nm 氧化剂: H2O2 O2 KMnO4 NaClO I2 [Fe(CN)6]3-.
Ru(bpy)32+的ECL
Ru(bpy)32+ + e → Ru(bpy)3+ 还原 Ru(bpy)3 电极氧化
2+
电极
- e → Ru(bpy)33+
Ru(bpy)3+ + Ru(bpy)33+ → Ru(bpy)32+ + Ru(bpy)32+* Ru(bpy)32+* → Ru(bpy)32+ + h ν ( λ = 620nm)
催化剂: 过氧化酶 氧化血红素 过渡金属离子(Co2+、 Cu2+、 Fe3+ etc.)
光泽精 (lucigenin)
CH3 N
+
CH3
Oxidation OH N+ CH3
.2NO3
N
NMA
*
O
+
LIGHT
N-METHYLACRIDONE (NMA)
Lucigenin
λmax = 440 nm(绿色) 氧化剂: H2O2 还原剂 + O2 还原剂: 乳酸 尿酸 抗坏血酸 催化剂: 过渡金属离子 抑制剂: 酚类物质对此反应有抑制作用
t = t1/ 2
反应物质浓度减少一半所需的时间
1 1 = kt1/ 2 [A]0 [A]0 2 1 = k[ A]0 t1/ 2
缺点:样品中被测物质浓度未知,故唯以 使反应物起始浓度相等。只可用多次测定 法逐步得到准确值。
八、化学发光的探测
分立式进样化学发光仪
R1
R2 s
PMT 这类仪器适合于选择性好, 量子效率高或发光体寿命长的 化学发光反应的监测。 不适用于快速化学发光反应(<15S)的重现性监测。
λmax = 562 nm 此反应重要的分析对象是ATP 10-11~10-14mol
细菌发光 (bacterial BL)
FMNH2 + O2 + RCHO
还原型吡啶核苷酸黄素
luciferase
FMN + RCOOH + H2O + hv
λmax = 490nm
主要分析物 FMN
10-12mol
四、化学发光反应的机理
激发态氧生成型 →2 H2O2 + Cl2 → HCl + O2* O2* → O2 + hν ν 低浓度 高浓度 单分子发射 双分子发射 1268nm 634nm 分子对同时跃迁
双氧基化合物分解 最有效的化学发光反应与双氧基化合物的 分解有关。 分解有关。
NH2 O N N O NH2 O-
此反应常用于NADH和NADPH试验 10-15mol
FMN + NADH
NADH脱氢酶
FMNH2+ NAD
六、化学发光的表征
动力学曲线(反应时间) 动力学曲线(反应时间) 光谱 量子产率 化学发光强度
七、化学发光分析
R + A
υ
B + hν
υ = dcA= —
dt
使[R]过量
k[R][A]
υ = k[A]
三、电致化学发光仪
PREL仪器结构图 仪器结构图
自制的电化学发光池和组合电极示意图
四、 电致化学发光的特点
灵敏度高,线性范围宽 仪器简单。 灵敏度高 线性范围宽, 仪器简单。 线性范围宽 化学发光反应的电化学诱发可对这些反应在时间上进 行控制。 行控制。 可通过变换电位控制反应, 改善选择性。 可通过变换电位控制反应 改善选择性。 光产生于电极附近, 改善了分析探测的空间控制。 光产生于电极附近 改善了分析探测的空间控制。 试剂可现场产生,不稳定分析物可现场产生。 试剂可现场产生,不稳定分析物可现场产生。 没有电化学探测中的电子干扰问题。 没有电化学探测中的电子干扰问题。 多种物质可被同时测定。 多种物质可被同时测定。 一些化合物可在ECL反应中被循环使用。 反应中被循环使用。 一些化合物可在 反应中被循环使用 电极表面的污染问题。 电极表面的污染问题。 ECL体系较少 分析物种有限。 体系较少, 体系较少 分析物种有限。 机理问题。 机理问题。
鲁米诺的 鲁米诺的ECL
on a rotating ring (Au)-disc electrode (Au) system disc: OOH ring: OOH → O2 LH → L negative pulse positive pulse
鲁米诺的典型ECL 鲁米诺的典型ECL 反应机理
当体系中含有强氧化或还原性物质,只要施加单 当体系中含有强氧化或还原性物质 只要施加单 向正或负电压就可以得到Ru(bpy)32+ 的ECL。如典 向正或负电压就可以得到 。 型的Ru(bpy)32+ - C2O42- 和Ru(bpy)32+ - S2O82- 体系: 体系: 型的

Ru(bpy)32+ - C2O42- 共存体系的ECL 机
R + A →B + hυ dCA υ = = k[R][ A][M] dt [R]过量 υ=k′[A][M]
M
[M] <1g / ml ek′[M ]t ≈1 0 Imax = φCLk′CA[M] 0 [M]不变 Imax ∝ CA 0 CA不 变 Imax ∝ [M]
0 ICL (t) = φCLk′[M]CAeA′[M ]t
流动注射进样化学发光仪
流通池(flow cell) 流通池
样品sample 样品
PMT
recorder
waste 蠕 动 泵
九、化学发光分析的特点
优点 优点:
灵敏度高, 线形范围宽; 灵敏度高 线形范围宽; 仪器简单, 价格便宜; 仪器简单 价格便宜; 分析时间短。 分析时间短。
缺点 缺点:
通过三重态途径的ECL (T-route ECL) 通过三重态途径的 R - e → R. + 电极氧化 R + e → R. - 电极还原 R. + + R. - → 3R* + R 自由基湮灭 3R* + 3R* → 1R* + R 激发态转化 1R* → R + h ν 发光过程 N,N,N’,N’-四甲基苯二胺 简称 四甲基苯二胺(简称 四甲基苯二胺 简称TMPD)和DPA 的混 和 合溶液中, 合溶液中 TMPD – e → TMPD. + 0.16 V DPA + e → DPA. - -2.1 V DPA. - + TMPD. + → 3DPA* + TMPD 3DPA* + 3DPA* → 1DPA* + DPA 1DPA* → DPA + h ν
三、化学发光反应发生的条件
化学反应是放热反应。 化学反应的自由能的变化与发光波长的关系: –G ≥ hc / λex ≥ 2.857 × 10 – 4 千卡 / λex 摩尔 400~750nm的可见光发射时所需要的G 的数值应在 38~71千卡之间。 必须存在形成电子激发态的通道。 激发态分子必须以辐射光子的形式回到基态, 或将能量 传递给荧光分子。
过氧化草酸酯 (peroxyoxalates)
O O ArO C O C OAr +H2O2 O O C C + 2ArOH O
. . F+
O O C C O O
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