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内容来源：璇泰初网络所属栏目：新闻更新日期：2024-12-01

€跃迁产生的吸收带

紫外-可见吸收光谱解析指南 𐟌ž 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis Absorption Spectroscopy）是化学分析中常用的方法之一，它能够揭示化合物在紫外光区域的吸收特性。以下是关于紫外光谱的详细解析：紫外光谱图的基本组成 𐟓Š 紫外光谱图主要由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成。横坐标表示吸收光的波长，通常用nm（纳米）来表示。纵坐标则表示吸收光的吸收强度，可以用吸光度（A）、透射比（T）或吸收率（1-T）来表示。吸收曲线则展示了化合物在紫外光区域的吸收情况。最大吸收峰（特征峰） 𐟌Ÿ 吸收曲线的最高点称为最大吸收峰，也叫特征峰。它的横坐标表示吸收峰的位置，纵坐标表示吸收强度。最大吸收峰是化合物的重要特征之一，常用于定性分析。末端吸收 𐟌 末端吸收是指在紫外光谱的末端（长波长区域）出现的吸收带。它可能是由于某些含有杂原子的化合物引起的，可能会影响被测组分在该区域的吸收，从而产生测量误差。肩峰和吸收带 𐟓 肩峰是指在最大吸收峰两侧出现的次要吸收峰。吸收带则是指化合物在紫外光区域内的连续吸收，通常与化合物的共轭体系有关。各类化合物的紫外吸收 𐟌ˆ 饱和有机化合物：只含有单键的饱和有机化合物，如甲烷和乙烷，其吸收带位于远紫外区，在近紫外区（200~400nm）没有吸收。含有杂原子的饱和化合物：除了o→𗃨🁯𜌨😦œ‰n→𗃨🁯𜌥…𖥐𘦔𖥸楏糖𝥜訿‘紫外区，若作溶剂使用，可能在200nm以上出现末端吸收。不饱和脂肪族有机化合物：具有…𑨽�–p-…𑨽�„不饱和脂肪族有机化合物，可以在近紫外区出现吸收。芳香族有机化合物：芳香族有机化合物一般有三个吸收带，最重要的如苯的吸收带分别位于184nm、204nm和255nm。通过紫外-可见吸收光谱，我们可以深入了解化合物的吸收特性，为化学分析和结构鉴定提供重要信息。

科研必备：量子化学计算软件推荐 𐟎“ 专业博士团队，专注科研外包项目，专攻模拟计算难题，售后无忧有保障！ 𐟒𛠩‡子化学计算常用软件包括 Gaussian、ORCA、CP2K、OpenMolcas 和 Dalton 等。 𐟔젥郞᧮—内容包括但不限于：分子性质：静电势、偶极矩、布居数、轨道特性、键级、电荷、极化率、电离势、自旋密度、Fukui 函数等。激发态反应：激发态结构确定、激发能、跃迁偶极矩、荧光光谱、磷光光谱、势能面交叉研究等。弱相互作用：氢键、卤键、硫键、T  †积、盐桥、阳离子﹣€疏水作用力等。反应相关：稳态及过渡态结构确定、反应热、反应能垒、反应机理研究等。光谱预测：红外、紫外吸收、拉曼、荧光、磷光、核磁谱、圆二色谱等。

基于石墨烯的光学传感器在多个领域得到了广泛的应用。二维材料是伴随着 2004 年曼切斯特大学 Geim 小组成功分离出单原子层的石墨材料一-单层石墨烯(graphene)而提出的。在成功得到单层石墨烯(二维)之后,它和金刚石(三维)、石墨(三维)、碳纳米管 (一维) 和富勒烯(零维)就组成了一个完整的碳材料“家族”，与这些成员相比，单层石墨烯的一些性能指标如光学、电学等均与之相当甚至更好。从理论上说，单层石墨烯是除金刚石外所有碳晶体的基本结构单元，不同形状的单层石墨烯薄片可以构成不同的碳材料21。如图所示。单层石墨烯从理论上的预言到实验上的成功制备,经历了近 60 年的时间。传统理论认为,单层石墨烯不会在现实中存在。从结果来看，理论方面显然是错误的，之所以出现这种与理论相悖的结果是因为单层石墨烯层片并非一个完美平面，故其通过在表面形成褶皱或吸附其他分子来维持自身的稳定性。但从在实验室成功用胶带剥离出单层石墨烯之后，不仅理论方面得到了完善，其制备方法也取得了很大的进步。在下面我们简单介绍了制备单层石墨烯常用的几种方法以及其优缺点。完美石墨烯由于具有优异的性质而被誉为 21 世纪最具颠覆性的“新材料之王”，并在高频晶体管、机械谐振器、透明导体、自旋电子学、传感器和药物输送方面显示出巨大的应用潜力。单层石墨烯具有特殊的能带结构，即锥形的价带与导带完全对称分布在费米能级的上下，致使导带和价带仅有一个交叉点(此交叉点也被称为狄拉克点)，如图 1.2 所示。从分子结构来看，每个 C-C 键都有一个成键轨道与反键轨道，并且以 C-C 键为平面完全对称，而且整个单层石墨烯分子结构中的每个a键互相共钜形成了一个大r键，电子或空穴将会有一个很高的电子费米速率(106m/s)。正是由于这些，在电学特性方面，单层石墨烯的载流子的传输能力很强。在室温下，单层石墨烯薄膜电子迁移率高达 200000 cm2/(Vⷳ)，其相对应的电阻率为 10-6𗣭，比一些导电性很强的金属如铜、银还要低。除了超高的迁移率和超低的电阻率之外，单层石墨烯还有其他的一些突出的电子性质，如量子霍尔效应、自选传输性质等。在热学特性方面，其主要取决于单层石墨烯的声子传输。室温下导热率高达 5300 W/mk，是纯铜导热率(400 W/mⷫ)的 10 多倍。除了上述所提到的这些特性，单层石墨烯的光学性能也格外突出。同电子特性类似，单层石墨烯的光学特性也与二维、单原子厚的蜂窝状碳晶格密切相关。正因如此独特的电子能带结构，原则上单层石墨烯对白光的吸收值为𑨲.3%)，即透过率高达 97.7%，几乎完全透明，反射率可以忽略不计 (<0.1%，10 层石墨烯约为 2%)，而且石墨烯的光吸收率随着石墨烯层数的增加而线性增加。由于石墨烯强大的宽带吸收，在全内反射下对横向电模式(Transverse Electric,TE)和横向磁模式(Transverse Magnetic,TM)表现出不同的反射率，理论研究表明，在全内反射情况下，单层、双层和少层石墨烯对光的 TE 模式的吸收多于 TM 模式。在磁场的作用下，单层石墨烯的电子和空穴会分离。随着磁场强度的增加光吸收的振幅会增加，并出现蓝移。根据单层石墨烯的精细结构常数，再结合保利阻塞原理，可知单层石墨烯的光吸收可以通过调整费米面的位置来调节。从能带转换来看，光和单层石墨烯之间的相互作用主要有两种类型，带间跃迁和带内跃迁。在紫外区，带间跃迁接近鞍点，此时的光吸收超过了普遍的吸收值，具有激子效应。在远红外和太赫兹光谱区，电子响应主要是带内跃迁，在这个波段的电子响应类似于金属中的自由电子响应，可以激发表面等离子体激元。在近红外和可见光波段，光反应主要是带间跃迁。单层石墨烯的另一个有趣的光学方面是胶体石墨烯量子点。这种量子点可以发蓝光或绿光，并在体外异质结光伏电池中充当良好的电荷载体分离器。石墨烯可以结合光纤反射原理或光纤于涉原理作为荧光材料。除了这些光学特性,还有许多其他光学现象如磁光效应、电磁感应透明和光束偏移等。石墨烯的光学特性为构建基于石墨烯的光学器件奠定了基础，基于石墨烯的光学传感器也陆续被开发出来。目前，基于石墨烯的光学传感器主要包括 SPR 传感器、石墨烯光纤 SPR 传感器和石墨烯空间光传感器。其中，应用最广泛的光学传感器是基于 SPR 的传感器，其灵敏度高，无标记，能够实时响应。对于光学传感器来说，单层石墨烯还可以应用于生物传感器中。基于石墨烯的光学生物传感器可用于单细胞检测、细胞系和抗癌药物检测、蛋白质和抗原-抗体检测等。同样地，SPR 型的生物传感器的功能特点也非常突出，具有实时监测、检测方便快捷、灵敏度高、分析数据质量高、跟踪监测配体稳定性、保证反应平衡和应用广泛等特点。

红外光谱：揭示物质结构的秘密红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种非常强大的光谱分析方法，它利用物质对红外光的吸收特性来研究分子的结构和化学组成。简单来说，红外光谱通过分析分子振动与红外光相互作用时产生的光谱图，来揭示物质中化学键和官能团的信息。红外光谱的原理 𐟌ˆ 红外光谱的核心原理是分子振动与红外光辐射的相互作用。分子中的化学键在特定频率下会发生振动，比如拉伸、弯曲或扭转。当红外光照射到样品时，如果光的频率与分子振动的频率相匹配，分子会吸收这一部分光能，引起振动能级跃迁。这种吸收产生的光谱图就是红外光谱。频率范围 𐟓Š 红外光谱通常分为三个区域：近红外区（12800–4000 cm⁻⹯𜉯𜚨🙤𘪥Œ𚥟Ÿ主要涉及分子振动的倍频和组合频率。中红外区（4000–400 cm⁻⹯𜉯𜚨🙦˜狀⥤–光谱研究的核心区域，主要的基团振动吸收区就在这里。远红外区（400–10 cm⁻⹯𜉯𜚨🙤𘪥Œ𚥟Ÿ通常用于研究分子中的较弱键或晶格振动。应用领域 𐟌 红外光谱在化学、生物、材料、制药、环境监测等领域都有广泛的应用。它是一种非常强大的定性和定量分析工具，能够提供丰富的化学信息。希望这篇介绍能让你对红外光谱有一个初步的了解，更多深入的内容还需要你进一步学习和探索！

岛津UV2600紫外漫反射光谱测试全攻略紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）是一种利用光在物质表面的反射来获取物质信息的技术，主要与物质的电子结构有关。它广泛应用于研究固体材料，特别是催化剂表面过渡金属离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态和配位对称性。在光催化研究中，它还能用于研究催化剂的光吸收性能，以及色差的测定。 𐟔 光谱产生的原理光谱产生的根本原因是固体中金属离子的电荷跃迁。在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体，另一方为电子接受体。在光激发下，发生电荷转移，电子吸收能量，光子从给予体转移到接受体，在紫外区产生吸收光谱。当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的跃迁（d-d）跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低，表现为在可见光区和近红外区的吸收光谱。基于此，可以确定过渡金属离子的电子结构（价态、配位对称性等）。 𐟓 制样方法如果样品是具有一定平面的固体，只需将样品放在积分球的样品窗孔一边，在参比窗孔一边放标准白板即可测量漫反射光谱。样品大小至少为2㗳 cm。如果样品是粉末，需研磨后送样。有两种制样方法：将粉末放入漫反射样品池中（具有一个直径为30 mm左右，深3-5 mm凹穴的塑料或有机玻璃板），用光滑的平头玻璃棒压紧，将漫反射样品池放在样品窗孔一边即可测量。将粉末样品放入直径为25-30 mm的压模中压成片子。通过这些方法，你可以更好地了解材料的电子结构和光吸收性能，为科研和工业应用提供有力支持。

量子化学中的基组：你了解多少？基组（basis set）是计算化学中的一个核心概念，它是一组波函数或基函数的集合，用于描述分子中电子和原子核的运动状态。简单来说，基组是量子化学模型的基础，能够精确地描述分子的电子分布、能量、振动频率以及电子转移等性质。基组的分类 𐟓Š 基组主要分为两大类：基本基组和衍生基组。基本基组包括原子轨道基组、分子轨道基组和哈特里-福克基组等，这些都是根据量子力学原理构建的，用于描述分子的电子结构和能量。而衍生基组则是基于基本基组进行扩展和优化，以适应不同的计算需求。基组的应用 𐟌 基组在计算化学中有广泛的应用，包括分子力学、分子动力学、自由能计算以及优化反应路径等。量子化学是理论化学的一个分支，应用量子力学的基本原理和方法来研究化学问题。从头算量子化学方法则是基于量子化学的计算化学方法，通过求解电子薛定谔方程来获得电子密度、能量和热力学量等有用信息。从头算电子结构方法 𐟧슊从头算电子结构方法旨在计算多电子函数，即非相对论条件和玻恩-奥本海默近似下电子薛定谔方程的解。多电子函数通常是由多个简单电子函数的线性组合获得，主要函数是Hartree-Fock函数。在单电子近似的条件下，仅使用一个电子函数来近似上述多个简单函数，然后将单电子函数展开为有限基函数集的线性组合。研究范围 𐟌 研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。适合的研究方向有有机、无机、合成、小分子环境转化、团簇化学、均相催化、高分子等。可计算的体系 𐟏—️ 可以计算的体系包括但不限于小分子、团簇、低聚物、自由基、离子等。常用软件有Gaussian、ORCA等。可计算的内容 𐟓‹ 分子性质预测：如静电势、偶极矩、布居数、轨道特性、键级、电荷、极化率、电子亲和能、电离势、自旋密度、电子转移等。化学反应机理：如稳态及过渡态结构确定、反应热、反应能垒、反应机理及反应动力学等。激发态反应：如激发态结构确定、激发能、跃迁偶极矩、荧光光谱、磷光光谱、势能面交叉研究等。弱相互作用：如氢键、卤键、硫键、 †积、盐桥、阳离子-€疏水作用力等。光谱预测：如红外、拉曼、紫外吸收、荧光、磷光、核磁谱、圆二色谱、旋光度等。总之，基组在量子化学中扮演着至关重要的角色，它为我们提供了理解和预测分子行为的有力工具。

黑洞吸积盘气体观测取得突破 𐟌Œ 观测表明，大多数星系中心都存在质量巨大的超大黑洞，其质量从百万到百亿倍不等。这些超大质量黑洞通常被认为是种子黑洞通过吸积宿主星系内的星际气体增长而来，质量可达百倍至十万倍太阳质量。 𐟔堥𝓤𘭥🃩𛑦𔞥䄤𚎥🫩€Ÿ增长阶段时，吸积气体释放的引力势能转化为内能，形成超高温的吸积盘，进而产生强烈的辐射。这种辐射可达普通星系中恒星辐射总量的万倍以上，使类星体成为宇宙中最明亮且持续发光的天体之一。 𐟒砧„𖨀Œ，直接观测到供给吸积盘的气体流一直是一个难题，因为吸积盘的视尺度太小，无法进行空间分辨。内流气体迄今为止从未被直接明确观测到，这成为黑洞吸积模型的一个长期悬而未决的问题。 𐟔젥𝓥†…流气体恰巧位于吸积盘到观测者的视线上时，其中的粒子（离子、原子或分子）通过电子在能级间跃迁，吸收背景吸积盘辐射中特定波长的光子，由此形成吸收线。只要在视线方向上有足够高柱密度的粒子就能被探测到吸收线，同时可以通过吸收线的轮廓形状以及不同种类的吸收线的强度比例来探测气体的运动学和物理性质。 𐟌ˆ 氢和氦是宇宙中最丰富的元素。理论分析表明，氢原子的巴尔末线系以及氦原子的亚稳态吸收线具有很宽的波长和振子强度分布范围，因此可以在高动态范围内精确测量原子柱密度。结合光致电离分析，可以相当可靠地获得内流气体的密度、电离状态乃至到黑洞的距离等性质。 𐟌Š 近年来，随着以斯隆数字巡天为代表的光谱巡天数据库样本容量的快速增长，科学家们在越来越多的类星体光谱中探测到了氢和氦吸收谱线。该研究探测到的具有代表性的内流气体吸收线的红移速度在0到5000公里/秒之间，最大速度5000公里每秒接近吸积盘外边界处黑洞引力的自由落体速度。 𐟔„ 将吸收线测量结果与光致电离模型进行比较，发现内流到中心黑洞距离大约为1000个引力半径，即已到达吸积盘外缘，必将被黑洞的引力俘获而汇入吸积盘。该研究工作是学界首次明确探测到直接供给吸积盘的内流气体，填补了超大质量黑洞吸积物理过程中的直接观测证据空缺，拼上了黑洞吸积物理图像“最后一块拼图”。

𐟔 如何解析红外光谱图？一文搞定！你是不是也经常看着红外光谱图，却不知道从哪儿下手？别担心，今天我们来手把手教你如何解析红外光谱图！𐟓Š 振动自由度的重要性 𐟓– 振动自由度是分子独立的振动数目。一个由N个原子组成的分子，每个原子在空间上有三个自由度。对于非线性分子，振动自由度F=3N-6；对于线性分子，F=3N-5。计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量。如果谱带简并或发生红外非活性振动，吸收峰的数量会少于振动自由度。红外光谱峰的类型 𐟌ˆ 基频峰：分子吸收一定频率的红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰。基频峰的峰位等于分子或基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰。泛频峰强度弱，难辨认，但增加了光谱的特征性。特征峰和指纹峰：特征峰可用于鉴别官能团存在，对应于分子中某化学键或基团的振动形式。同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。影响峰位的因素 𐟌᯸ 诱导效应：使振动频率向高波数移动。共效应：使振动频率向低波数移动。氢键效应：伸缩频率降低，分子内氢键对峰位影响大且不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大，浓度稀释，吸收峰位置发生改变。碳原子杂化轨道中s成分增加：键能增加，伸缩振动频率增加。溶剂极性增加：极性基团的伸缩振动频率减小。解析步骤 𐟛 ️ 先特征，后指纹；先强峰，后次强峰；寻找一组相关峰一验证。先识别特征区的第一强峰，找出其相关峰，进行归属。若饱和度>=4，优先考虑苯环结构。现在你是不是对红外光谱图的分析有了更清晰的思路呢？赶紧试试吧！𐟚€

研究生入光催化坑？别慌，导师说前途光明！家人们，我研究生刚入坑光催化，感觉整个人都不好了𐟘�‚每次组会上一问三不知，师兄给我推荐了37本光催化领域的经典电子书，说要啃完这些书以后开组会就能起飞了。可是，这么多书，从哪里开始看啊？光催化到底是什么？简单来说，光催化是多相催化的一个分支，利用光能进行物质转化。它涉及到催化化学、光化学、半导体物理、材料科学、环境科学等多个学科。光催化剂大多是半导体材料，通过吸收光能，价带上的电子跃迁到导带，产生空穴，进而发生一系列化学反应。光催化机理要了解光催化，首先要知道什么是禁带宽度（也叫能带间隙）。半导体材料的能带结构不连续，禁带宽度是最高价带和最低导带之间的能量差。光催化过程可以简化为以下几个步骤：当入射光能量不小于禁带宽度时，价带上的电子吸收光能跃迁到导带，同时产生空穴；产生的电子和空穴在电场或扩散作用下分别迁移到半导体表面；具有还原能力的电子和具有氧化能力的空穴与吸附在半导体表面上的物质发生氧化还原反应。光催化研究方向光催化的研究方向非常广泛，包括但不限于：水污染治理水分解 CO2还原空气净化抗菌有机合成此外，还有自清洁、太阳能电池等领域。总之，光催化是一个充满朝气和挑战的领域，如果一些技术能实现大规模生产和应用，将对人类生活带来巨大改善。导师说前途光明我导师总是说，光催化的前途一片光明。虽然现在感觉有点迷茫，但相信只要努力，总会有收获的。加油吧！𐟒ꊊ#光催化 #电催化 #科研 #研究生 #博士生 #研究生日常

红外光谱解析指南：轻松搞定谱图分析你是不是也遇到过这种情况：拿到一张红外光谱图，却不知道从哪儿下手？别担心，今天我就来手把手教你如何解析红外光谱图，让你轻松搞定谱图分析！红外光谱的基本原理 𐟌 首先，咱们得了解一下红外光谱的基本原理。简单来说，当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子会吸收其中一些频率的辐射，从而引起振动或转动，导致偶极矩的净变化。这个过程会让分子从基态跃迁到激发态，相应区域的透射光强就会减弱。透过率对波数或波长的曲线，就是咱们常说的红外光谱啦。振动自由度 𐟓 接下来，咱们聊聊振动自由度。简单来说，振动自由度就是分子独立的振动数目。一个由N个原子组成的分子，每个原子在空间上有三个自由度，所以分子的振动自由度F=3N-6（非线性分子）或F=3N-5（线性分子）。了解振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量。谱带简并或发生红外非活性振动时，吸收峰的数量会少于振动自由度。红外光谱峰的类型 𐟌ˆ 红外光谱峰的类型也是解析的关键。常见的峰类型有基频峰、泛频峰、特征峰和指纹峰。基频峰是分子吸收一定频率红外线后产生的强吸收峰；泛频峰则是分子从基态跃迁到高能态时产生的弱吸收峰；特征峰和指纹峰则分别对应于官能团和化学键的振动形式，具有高度的特征性。解析步骤 𐟔 解析红外光谱图时，有几个关键步骤：先特征，后指纹；先强峰，后次强峰；寻找一组相关峰进行验证。具体来说，先识别特征区的第一强峰，找出其相关峰进行归属。如果饱和度大于等于4，优先考虑苯环结构。常见影响因素 𐟌᯸ 在解析过程中，还需要注意一些常见的影响因素。比如诱导效应会使振动频率向高波数移动；共效应则使振动频率向低波数移动；氢键效应也会影响伸缩频率；碳原子杂化轨道中s成分增加会导致键能增加，伸缩振动频率增加；溶剂极性增加则会使极性基团的伸缩振动频率减小。实践案例 𐟓– 举个例子吧，如果你在解析一个有机物的红外光谱图时，发现某个区域的吸收峰特别强，那很可能是某个官能团的特征峰。然后你可以继续寻找与这个强峰相关的其他峰，进行归属和验证。比如，苯环的特征峰通常出现在某个特定波数范围内，而指纹区的吸收峰则对分子结构的变化高度敏感。希望这些小技巧能帮到你，让你在解析红外光谱图时更加得心应手！如果你有任何问题或需要进一步的解释，欢迎随时留言哦～ ✨