Phương pháp đo phổ hấp thu electron (UV-Vis)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.13. Phương pháp xác định tính chất hóa lý và cấu trúc vật liệu

1.13.2. Phương pháp đo phổ hấp thu electron (UV-Vis)

Phương pháp quang phổ hấp thu cho biết khả năng hấp thu bức xạ phụ thuộc vào bước sóng hay tần số. Phổ hấp thu là một trong những công cụ trong việc nghiên cứu sự tương tác của vật liệu với ánh sáng chiếu vào, để biết được các thơng tin về các q trình hấp thu xảy ra tương ứng với các chuyển dời quang học từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích. Sự hấp thụ năng lượng điện tử trong vùng ánh sáng tử ngoại (200 - 400 nm) của các chất gây ra sự chuyển dịch của các điện tử từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích [68].

Vùng ánh sáng bao gồm tia cực tím và ánh sáng khả kiến được gọi tắt tương ứng là vùng UV-VIS. Phương pháp quang phổ đo ánh sáng hấp thu trong vùng này gọi là phương pháp quang phổ hấp thu UV-VIS.

Phương pháp quang phổ hấp thu cho biết khả năng hấp thụ bức xạ phụ thuộc vào bước sóng hay tần số. Phổ hấp thu là một công cụ trong việc nghiên cứu sự tương tác của vật liệu với ánh sáng chiếu vào, để biết được các thơng tin về các q trình hấp thu xảy ra tương ứng với các chuyển dời quang học từ trạng thái cơ bản mi lên trạng thái kích thích nj. Từ đó có thể xác định được bước sóng kích thích hiểu qua cho q trình quang huỳnh quang mà ta quan tâm.

66

Định luật Lambert-Beer là cơ sở của phương pháp phân tích quang phổ UV. Khi ánh sáng đi qua dung dịch, một phần ánh sáng đơn sẽ bị các phân tử chất tan trong dung dịch hấp thu. Cường độ ánh sáng đi ra khỏi dung dịch phụ thuộc vào nồng độ chất tan theo hàm mũ đã cho trong biểu thức:

0

Cl

I =I e− (1.1)

I: Cường độ ánh sáng ra. I0: Cường độ ánh sáng tới. ε: Hệ số hấp thu quang

C: Nồng độ mol của chất tan

l: Quang lộ, là độ dài quãng đường ánh sáng truyền qua. Đó là độ dài cuvette, thường là 1cm

Hệ số hấp thu quang mol là đại lượng không đổi, đặc trưng cho từng chất. Biến đổi biểu thức trên để đưa ra độ hấp thu quang A (absorbance) như sau:

0 I A Cl log I  = = − (1.2)

Giá trị I/I0 được gọi là độ truyền quang T (transmittancy, transmissivity), và cịn được tính bằng %. Độ hấp thu quang A tỉ lệ thuận với nồng độ mol C. Như vậy nếu

biết hệ số hấp thu quang mol thì tính được nồng độ hấp thu quang A và quang lộ (đã được xác định sẵn). Đây chính là nguyên tắc của phương pháp quang phổ hấp thu [69].

67

Một chùm ánh sáng được phát ra từ nguồn (UV hay Vis) đi qua lăng kính để tách ra thành các bước sóng đơn sắc. Mỗi tia sáng đơn sắc này sẽ được chia thành hai tia có cường độ như nhau. Sự phân chia này là nhờ một gương phản xạ bán phần. Tia sáng đầu tiên truyền qua một cuvet thạch anh chỉ chứa dung môi mà không chứa QDs, cường độ của nó sau khi truyền qua cuvet này là Io. Tia sáng còn lại truyền qua một

cuvet thạch anh chứa dung dịch mẫu cần đo, cường độ của tia sáng sau khi truyền qua mẫu là I. Cường độ của các tia sáng sau đó được các detector ghi lại và so sánh trực

tiếp trong cùng điều kiện đo. Nếu mẫu không hấp thụ ánh sáng ở một bước sóng đã cho thì I = Io. Tuy nhiên nếu mẫu hấp thụ ánh sáng thì I  Io. Các phổ có thể được vẽ dưới dạng phổ truyền qua T( ) = I( )/ Io( ) hoặc phổ hấp thụ A( ) = log10Io( )/

Io( ) [70].

Hình 1.20: Sơ đồ ngun lý của hệ thớng đo phổ hấp thu UV-Vis.