同分异构体蒽和菲的荧光特征比较

孙雅静; 沈鉴; 程澄; 刘传旸; 宋逸明; 熊秋燃; 吴静; 唐建设

doi:10.13543/j.bhxbzr.2023.02.005

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (02) : 38 -45. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2023.02.005

同分异构体蒽和菲的荧光特征比较

孙雅静, 沈鉴, 程澄, 刘传旸, 宋逸明, 熊秋燃, 吴静, 唐建设

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摘要

荧光寿命和荧光量子产率在揭示同分异构现象对有机分子荧光的影响机制方面具有重要作用，有望成为区分水体中结构相似的有机污染物的光谱参数。对同分异构体蒽和菲的三维荧光光谱、荧光寿命和荧光量子产率进行了研究，结果表明：在三维荧光光谱中，蒽强荧光峰的发射波长相对于菲发生了红移，蒽弱荧光峰的激发波长和发射波长相对于菲均发生了红移；在激发波长为254.5 nm、质量浓度为5 mg/L的条件下，蒽和菲的荧光寿命分别约为4.4 ns和14.9 ns;蒽和菲的最大吸收波长分别为355 nm和292 nm,在25℃、质量浓度为1 mg/L的条件下对应的荧光量子产率分别为(29.07±0.61)%和(4.94±0.12)%。密度泛函理论的计算结果表明：在发射态下，蒽和菲的前线分子轨道能级差ΔE分别为0.284 56 eV和0.325 77 eV,说明蒽的分子硬度比菲小，蒽较不稳定，其π电子更容易从基态被激发到激发态，因而荧光强度和荧光量子产率比菲大；同时蒽上离域的π电子完成π-π~*跃迁所需的时间更短，因此荧光寿命更短。