phương pháp phân tích vật liệu phần quang phổ điện tử

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LIỆU Phần Quang phổ điện tử PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LIỆU Phần Quang phổ điện tử Introduction Các pp quang phổ được chia thành 3 nhóm chính Quang phổ phân tử (IR, Raman, ) Q.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LIỆU Phần Quang phổ điện tử Introduction Các pp quang phổ chia thành nhóm chính: • Quang phổ phân tử (IR, Raman,…) • Quang phổ nguyên tử (phổ hấp thu nguyên tử, phát xạ nguyên tử,…) • Quang phổ điện tử (phổ hấp thụ/ truyền qua, phổ quang phát quang – PL,…) UV/ Vis spectroscopy - Refer to absorption or reflectance spectroscopy in UV/ Vis spectral region; - Flourescence spectroscopy deals with transition from excited state to ground state; - Absorption measures transition from the ground state to the excited state UV/ Vis spectroscopy - Only use for absorption spectroscopy - In case of diffuse reflection spectroscopy, use Kubelka – Munk equation A: absorbance (AU: absorbance unit) ε: is a constant (M-1 cm-1) C: (M) d: thickness of cuvette for liquid, of thin film for solid (cm) Applications of UV/ Vis spectroscopy Ngoài ứng dụng khảo sát hợp chất hữu cơ, phần trình bày ứng dụng khác Phân tích định lượng hợp chất mang màu, VD phức chất: - Từ kết đo quang phổ UV/Vis xác định nồng độ; xây dựng đường chuẩn; nội suy, ngoại suy nồng độ chất; - Khảo sát thành phần phức; - Nghiên cứu cân dung dịch; - Nghiên cứu động học phản ứng Phổ UV/Vis dd Fe2+ trước sau tạo phức với 1,10-phenanthroline Đỉnh hấp thu cực đại; Đo từ nồng độ thấp đến cao; Lưu ý khoảng giá trị cường độ hấp thu (1 – 3) Ví dụ: phương pháp xác định thành phần phức chất khảo sát hình thành phức chất kim loại Me ligand L PP1: Phương pháp dãy đồng phân tử gam (phương pháp biến thiên liên tục) - Phức chất: MemLn: tổng nồng độ Me L dd nhau, tỉ lệ [Me]:[L] thay đổi; � Nồng độ ban đầu, số cân phản ứng � Thành phần phức điểm giao tiếp tuyến Ví dụ: phương pháp xác định thành phần phức chất khảo sát hình thành phức chất kim loại Me ligand L PP2: phương pháp đường cong bão hòa - Giữ hai nồng độ Me L không đổi, thường Me; - [L] biến thiên �đường cong bão hịa �Điểm thành phần giao tiếp tuyến Ví dụ: pp đo quang ứng dụng lĩnh vực hóa sinh để nghiên cứu cân trình biến tính hồi tính chuỗi ADN - ADN chứa nhóm mang màu, hấp thu tốt 260 nm; - ADN mạch đơn hấp thu quang cao chuỗi xoắn kép; - Quá trình tách chuỗi kép thành đơn biến tính, ngược lại hồi tính; - Q trình thuận nghịch phụ thuộc nhiệt độ - Điểm uốn: điểm chảy, đặc trưng cho loại ADN Sự thay đổi dộ hấp thu quang 260 nm chuỗi kép ADN theo nhiệt độ Ví dụ: nghiên cứu động học phản ứng tạo nano Ag dd có chứa chitosan v = - d[Ag+]/dt = -k.dt = k.[A+]n k: số tốc độ phản ứng; n: bậc phản ứng A = ε.d.[Ag+] Lưu ý: nồng độ dd loãng Nồng độ chitosan >> [Ag+] Khảo sát thay đổi [Ag+] theo thời gian nhiệt độ khác Cho phản ứng bậc giả bậc 1: Ln([Ag+]t/[Ag+]o) = -k.t �k � Ea: lượng hoạt hóa Ví dụ: Ứng dụng nghiên cứu kích thước hạt dd keo hạt nano kim loại Ag Au Nhờ hiệu ứng plasmon bề mặt hạt nano kim loại + tính tốn, UV/Vis �kích thước hạt (gián tiếp) Nano Ag: λmax (nm) PWHM 395 – 405 50 – 70 10 – 14 520 100 – 110 35 – 40 Kích thước hạt (nm) Nano Au: λmax = 507,1 + 8,68 x ln[0,2 x (kích thước hạt)] Ví dụ: khảo sát định tính khả hấp thu quang vật liệu rắn - Mẫu khảo sát: bột rắn, màng vật liệu rắn; - TiO2 hấp thu ánh sáng vùng UV - TiO2 pha tạp kim loại phi kim: phổ UV/Vis có bờ hấp thụ dịch chuyển vùng Vis Lưu ý: thường sử dụng phổ phản xạ cho mẫu rắn Phổ phản xạ nghịch đảo phổ hấp thụ Đối tượng mẫu: - Khơng màu; - Có độ suốt; Ví dụ: tính toán lượng vùng cấm vật liệu rắn từ phổ hấp thu UV/Vis Sử dụng pt Tauc để tính toán Eg Tauc plot method Used to identify optical band gap of nano-particles/ nano materials from UV/ Vis absorption spectroscopy Tauc and Davis-Mott equation: (α.h.ν)n = K.(h.ν – Eg) • α: absorption coefficient • h.ν: incident photon energy • K: energy independent constant • Eg: optical band gap energy • n: represent the nature of electron transition of material o Direct band gap: n = o Indirect band gap: n = 1/2 Slide 19 Tauc plot method Tauc and Davis-Mott equation: (α.h.ν)n = K.(h.ν – Eg) (1) y = (α.h.ν)n x = h.ν y = K.x – K.Eg (2) � Plot the curve based on equation (2) � Plot the tangent line on the curve where α = to identify Eg Note: If you measure diffuse reflection spectroscopy, use KubelkaMunk equation: F(R) = K / S- F(R): Kubelka-Munk function - K: molar absorption coefficient; K = (1 – R)2 - S: scattering factor; S = 2.R Tauc plot method From data UV/ Vis spectrum, convert wavelength to energy (eV); Tauc plot method Then calculate absorbance coefficient (α) from Abs; * k: momentum ... pp quang phổ chia thành nhóm chính: • Quang phổ phân tử (IR, Raman,…) • Quang phổ nguyên tử (phổ hấp thu nguyên tử, phát xạ nguyên tử, …) • Quang phổ điện tử (phổ hấp thụ/ truyền qua, phổ quang. .. độ hấp thu (1 – 3) Ví dụ: phương pháp xác định thành phần phức chất khảo sát hình thành phức chất kim loại Me ligand L PP1: Phương pháp dãy đồng phân tử gam (phương pháp biến thiên liên tục)... số cân phản ứng � Thành phần phức điểm giao tiếp tuyến Ví dụ: phương pháp xác định thành phần phức chất khảo sát hình thành phức chất kim loại Me ligand L PP2: phương pháp đường cong bão hòa