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系统环境对化学光源发光效率的影响研究

作　者: 薛艳菊
导　师: 杜海燕
学　校: 北京工商大学
专　业: 应用化学
关键词: 系统环境化学发光发光效率过氧草酸酯
分类号: O621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

化学发光是伴随着化学反应而发出可见光的现象。以草酸酯、过氧化物和荧光剂为主要组成的化学发光体系,简称为过氧草酸酯类化学发光体系(PeroxyOxalate Chem iLuminescence, POCL),是迄今为止发现的一种最有效的化学发光体系。双(2,4,5-三氯-6-正丁烷氧羰基苯基)草酸酯(Bis(2,4,5-trichloro-6-carbopertoxyphen -yl)oxlate,CPPO)具有发光效率高、性能稳定等优点,是一类常用的过氧草酸酯。本文以CPPO、红色荧光剂罗丹明B和过氧化氢组成的化学光源为研究对象,从溶剂、催化剂、抑制剂和聚合物添加剂等角度,详细地讨论了上述系统环境因素对该化学光源发光效率的影响,并通过测定反应的化学发光动力学曲线对其发光效率进行表征,最终得到了发光寿命长、发光强度高、光能输出大、发光效率高且环境友好的发光体系。首先,本文通过对溶解性、互溶性、发光强度、发光寿命、光能输出及安全性等的讨论,确定了草酸酯组分和过氧化物组分的适宜溶剂分别为邻苯二甲酸二丁酯和叔丁醇,及上述两种组分溶液的适宜体积比为1:1。第二,本文从定性和定量的角度,研究了催化剂、抑制剂、聚合物添加剂对发光效率的影响,确定了适宜的聚合物添加剂类型及用量,提高了体系的发光效率。当体系中加入50mg聚苯乙烯后,发光强度高达46.94lumen,较添加前提高了47.61%;发光寿命延长至30.00min,较添加前提高了27.12%;光能输出为1232.58 lumen·h/L,约为添加前的1.74倍。当体系中加入50mg聚苯乙烯和100mg草酸后,发光寿命延长至117.10min,较添加前提高了近4倍;发光强度为28.27lumen,接近于添加前;光能输出为2240.76 lumen·h/L,约为添加前的3倍之多。当体系中加入40mg聚苯乙烯和100mg水杨酸钠后,发光强度增加至65.58lumen,相当于添加前的2.1倍;发光寿命为14.47min,较添加前降低了38.69%;光能输出为894.12 lumen·h/L,较添加前增加了26.57%。第三,本文从粒径和用量的角度,研究了云母等阻隔弛豫分散质对发光效率的影响,确定了适宜的阻隔弛豫分散质类型及用量,提高了体系的发光效率。当体系中加入50mg、500目的云母分散质后,其发光寿命延长至81.60min,约为添加前的3.47倍;发光强度高达47.73lumen,较添加前提高了10.50%;光能输出为2161.29 lumen·min/L,相当于添加前的2.45倍。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章前言  10-31
  1.1 化学发光  10-14
    1.1.1 概述  10
    1.1.2 化学发光反应  10-14
  1.2 过氧草酸酯类化学发光  14-28
    1.2.1 过氧草酸酯类化学发光体系及其特点  14-15
    1.2.2 POCL 的热力学条件  15
    1.2.3 POCL 的发光机理  15-18
    1.2.4 POCL 发光效率的评价  18-21
    1.2.5 POCL 体系的组分及其影响  21-24
    1.2.6 系统环境对POCL 体系的影响  24-28
  1.3 化学发光的应用  28-29
  1.4 本课题研究的意义和内容  29-31
    1.4.1 课题研究的意义  29-30
    1.4.2 课题研究的内容  30-31
第二章溶剂对化学光源发光效率的影响  31-49
  前言  31
  2.1 主要仪器与设备  31
  2.2 主要试剂及药品  31-32
  2.3 实验方法  32-33
    2.3.1 发光溶液的制备  32-33
    2.3.2 测量方法  33
  2.4 研究体系组分及用量的确定  33-37
    2.4.1 体系基本组分的确定  33
    2.4.2 体系发射波长的确定  33-34
    2.4.3 草酸酯浓度的影响  34-35
    2.4.4 荧光剂浓度的影响  35-36
    2.4.5 过氧化物浓度的影响  36-37
  2.5 过氧化物组分溶剂的影响  37-38
  2.6 草酸酯组分溶剂的影响  38-43
    2.6.1 草酸酯组分酯类溶剂  38-39
    2.6.2 草酸酯组分芳烃类溶剂  39-40
    2.6.3 草酸酯组分氯化烃溶剂  40-41
    2.6.4 草酸酯组分醚类溶剂  41-43
    2.6.5 两组分溶剂的比例  43
  2.7 其他组分溶剂的影响  43-48
    2.7.1 催化剂溶剂的影响  43-44
    2.7.2 抑制剂溶剂的影响  44
    2.7.3 聚合物添加剂溶剂的影响  44-48
  2.8 小结  48-49
第三章聚合物添加剂对化学光源发光效率的影响  49-71
  前言  49
  3.1 主要仪器与设备  49
  3.2 主要试剂及药品  49-50
  3.3 实验方法  50-51
    3.3.1 标准发光体系的制备  50
    3.3.2 测量方法  50-51
    3.3.3 标准体系发射波长的确定  51
  3.4 催化剂的影响  51-52
  3.5 抑制剂的影响  52-53
  3.6 聚合物添加剂的影响  53-69
    3.6.1 聚苯乙烯添加剂的影响  53-57
    3.6.2 聚甲基丙烯酸甲酯添加剂的影响  57-61
    3.6.3 聚二乙醇添加剂的影响  61-65
    3.6.4 聚氯乙烯添加剂的影响  65-67
    3.6.5 聚丙烯添加剂的影响  67-69
  3.7 小结  69-71
第四章阻隔弛豫分散质对化学光源发光效率的影响  71-82
  前言  71
  4.1 主要仪器与设备  71
  4.2 主要试剂及药品  71-72
  4.3 实验方法  72
    4.3.1 标准发光体系的制备  72
    4.3.2 体系发射波长的确定  72
  4.4 云母添加剂的影响  72-75
    4.4.1 云母添加剂粒径的影响  72-74
    4.4.2 云母添加剂浓度的影响  74-75
  4.5 沸石添加剂的影响  75-78
    4.5.1 沸石添加剂粒径的影响  75-76
    4.5.2 沸石添加剂浓度的影响  76-78
  4.6 玻璃添加剂的影响  78-80
    4.6.1 玻璃添加剂粒径的影响  78-79
    4.6.2 玻璃添加剂用量的影响  79-80
  4.7 小结  80-82
第五章结论  82-84
参考文献  84-87
研究生期间发表论文  87-88
致谢  88

系统环境对化学光源发光效率的影响研究

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