量子產(chǎn)率是***個(gè)基本的光物理參數(shù)，它描述了***個(gè)樣品的熒光效率，被定義為發(fā)射的光子數(shù)量與樣品吸收的光子數(shù)量的比率。準(zhǔn)確和可靠的量子產(chǎn)率測(cè)量對(duì)包括顯示材料、太陽(yáng)能電池、生物成像和藥物開發(fā)等應(yīng)用非常重要。
有兩種測(cè)量量子產(chǎn)率的方法：絕對(duì)法和相對(duì)法。在絕對(duì)法中，量子產(chǎn)率是用積分球直接測(cè)量的，而在相對(duì)法中，未知樣品的熒光強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)樣品的熒光強(qiáng)度相比較，以計(jì)算出未知樣品的量子產(chǎn)率。愛丁堡FS5熒光光譜儀（圖1）通過(guò)相對(duì)法測(cè)量2-氨基吡啶（2AMP）的量子產(chǎn)率。2AMP在硫酸（H2SO4）中的量子產(chǎn)率以前曾被用作紫外-可見光范圍內(nèi)的參考標(biāo)準(zhǔn)。2AMP的量子產(chǎn)率在1968年測(cè)量為60%1，在1983年測(cè)量為66%2。這些文獻(xiàn)中的量子產(chǎn)率參考值現(xiàn)在已經(jīng)有幾十年的歷史了，這里我們用1M H2SO4中的硫酸奎寧（QBS）作為參考標(biāo)準(zhǔn)，用愛丁堡FS5熒光光譜儀對(duì)2AMP在1M H2SO4中的量子產(chǎn)率進(jìn)行了重新測(cè)量和評(píng)估。2AMP的相對(duì)量子產(chǎn)率可以通過(guò)以下公式計(jì)算3
公式1
其中下標(biāo)S和R分別表示待測(cè)樣品（2AMP）和參比樣品（QBS）。Φ是量子產(chǎn)率，I是綜合熒光強(qiáng)度，A是激發(fā)波長(zhǎng)下的吸光度。n是平均發(fā)射波長(zhǎng)下用于待測(cè)樣品和參比樣品的溶劑的折射率。本文中，2AMP和QBS都使用了相同的溶劑（1M H2SO4），所以這項(xiàng)值為1。
為了提高計(jì)算出的量子產(chǎn)率值的準(zhǔn)確性和精確性，***好的方法是準(zhǔn)備和測(cè)量幾個(gè)不同濃度的待測(cè)樣品和參比樣品。通過(guò)繪制2AMP和QBS的I與1-10-A的關(guān)系，可以用斜率（GradS和GradR）來(lái)計(jì)算量子產(chǎn)率（公式2）。這種方法可以防止?jié)撛谡`差，如染料聚集，在較高的濃度導(dǎo)致的非線性。公式2
準(zhǔn)備五種不同濃度的2AMP 1M H2SO4的溶液和五種QBS在1M H2SO4中的溶液。使用FS5熒光光譜儀測(cè)量吸收和熒光光譜，該熒光光譜儀配備有150W氙燈、PMT-980檢測(cè)器和SC-05比色皿支架。
***先，通過(guò)使用FS5的內(nèi)置透射檢測(cè)器測(cè)量吸收光譜來(lái)確定五個(gè)濃度2AMP和QBS溶液的吸光度值。在激發(fā)波長(zhǎng)（310 nm）下，溶液的吸光度值被保持在0.1以下，以盡量減少內(nèi)濾效應(yīng)的影響，吸光度值范圍在0.008和0.098之間。2AMP和QBS的歸***化吸收光譜顯示在圖2a中。圖2：（a）2AMP（綠色）和QBS（紫色）的歸***化吸光光譜。(b) 2AMP（綠色）和QBS（紫色）的歸***化熒光光譜。(c) 不同濃度的2AMP的熒光光譜。C1溶液是濃度***低的（在310nm處的吸光度=0.01），C5是濃度***高的（在310nm處的吸光度=0.098）。所有光譜都是在愛丁堡FS5熒光光譜儀獲得。
接下來(lái)，采集了5個(gè)2AMP和QBS溶液的熒光光譜。熒光光譜儀檢測(cè)的熒光強(qiáng)度取決于激發(fā)波長(zhǎng)、激發(fā)和發(fā)射帶寬以及積分時(shí)間。通過(guò)保持這些參數(shù)相同，2AMP和QBS的綜合熒光強(qiáng)度、IS和IR可以比較。實(shí)驗(yàn)參數(shù)是λex=310 nm，激發(fā)和發(fā)射帶寬分別設(shè)置為3 nm和0.5 nm，步長(zhǎng)為1 nm，積分時(shí)間為0.5 s。圖2b顯示了2AMP和QBS的歸***化熒光光譜。使用熒光線性分析來(lái)確定量子產(chǎn)率每個(gè)濃度的2AMP的熒光光譜被合并到Fluoracle中***張圖（圖2c）。公式2中的斜率GradS可以使用Fluoracle的線性分析功能從圖2c中的2AMP光譜中計(jì)算出來(lái)，如圖3所示。為了計(jì)算GradS校準(zhǔn)參數(shù)被設(shè)置為面積（橙色框），變量名稱被設(shè)置為1-10-A（綠色框）。按 "應(yīng)用 "計(jì)算面積（綜合熒光強(qiáng)度）。然后輸入從吸收光譜中得到的每種濃度的2AMP的吸光度項(xiàng)（1-10-A）值（淺藍(lán)色框）。圖3：Fluoracle中圖2c的線性分析
校準(zhǔn)類型為線性，并勾選了通過(guò)零點(diǎn)的曲線（深藍(lán)色框）。熒光強(qiáng)度與吸光度的積分項(xiàng)與線性擬合***起繪制在屏幕的右下方。曲線的斜率（GradS）為K1（紅色框）。然后對(duì)五個(gè)QBS光譜重復(fù)同樣的過(guò)程來(lái)計(jì)算斜率GradR。兩條曲線及其計(jì)算的斜率都顯示在圖4中。圖4：綜合熒光強(qiáng)度與2AMP和QBS的吸光度的關(guān)系
QBS在H2SO4中的量子產(chǎn)率的文獻(xiàn)值為ΦR=56.1%4。然后用公式2計(jì)算出2AMP在H2SO4中的量子產(chǎn)率為64.3%，這個(gè)值與以前報(bào)道的60%和66%的值***致。結(jié) 論
愛丁堡FS5熒光光譜儀用相對(duì)法測(cè)定2AMP在1M H2SO4中的量子產(chǎn)率。通過(guò)FS5 Fluoracle軟件的線性分析功能，數(shù)據(jù)分析變得簡(jiǎn)單。使用QBS作為參考標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出2AMP的量子產(chǎn)率為64.3%。這個(gè)數(shù)值與以前的文獻(xiàn)報(bào)告相***致，表明FS5可以進(jìn)行準(zhǔn)確和可靠的相對(duì)量子產(chǎn)率測(cè)量。
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