搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于电子顺磁共振的ZnTPP激发态及其TEMPO各向异性的研究

殷春浩 李佩欣 侯磊田 徐振坤 吴彩平 李少波

引用本文:
Citation:

基于电子顺磁共振的ZnTPP激发态及其TEMPO各向异性的研究

殷春浩, 李佩欣, 侯磊田, 徐振坤, 吴彩平, 李少波

Study on the excited states of zinc porphyrinogen and anisotropy of 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidinooxy by the technology of electron paramagnetic resonance

Yin Chun-Hao, Li Pei-Xin, Hou Lei-Tian, Xu Zhen-Kun, Wu Cai-Ping, Li Shao-Bo
PDF
导出引用
  • 为了研究卟啉类敏化剂的光致激发态能量转移和电子转移问题,本文基于紫外可见光谱仪和电子顺磁共振波谱仪,构建了以锌卟啉为研究对象的“锌卟啉-稳态自由基-二甲苯”实验体系. 锌卟啉的紫外可见光谱显示,在可见光谱的B带和Q带出现明显的特征峰,是锌卟啉分子中电子由基态能级跃迁至激发态能级产生的. 低温条件下受紫外可见光辐照的实验体系的电子顺磁共振波谱,检测到了稳态自由基四甲基哌啶氧化物的增强吸收电子顺磁共振波谱. 根据分子激发态相关理论、光化学物理反应理论和化学诱导电子自旋极化理论对实验结果进行了分析,结果表明,四甲基哌啶氧化物稳态自由基电子顺磁共振波谱的增强吸收对应于锌卟啉光致激发态的能量转移和电子转移;四甲基哌啶氧化物在低温(143 K)下的电子顺磁共振波谱表现出的各向异性特征现象来源于氮氧自由基电子与氮核的各向异性超精细相互作用.
    To investigate the energy transfer and electron transfer of the photo-induced excited state in porphyrin sensitizers, we built the “zinc porphyrin-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidinooxy-xylene” experimental system. Zinc porphyrin's UV-visible spectrum shows that the characteristic absorption line of zinc porphyrin consists of bands B and Q, which are generated by the transition of elections from the ground state to the excited state in molecules of zinc porphyrin. The electron paramagnetic resonance spectrum of the experimental system is produced under the UV-visible light irradiation, at a temperature of 143 K; and we have detected the enhanced electron paramagnetic resonance spectrum of 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidinooxy. Based on the theory of the molecular excited states, and the photophysical and photochemical theory as well as the theory of the chemical-induced electron spin polarization, we also analyze the experimental results. Our conclusion is that the enhanced electron paramagnetic resonance spectrum of 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidinooxy is caused by the energy transfer and electron transfer of the photo-induced excited state in the porphyrin sensitizers. The anisotropic characteristics of the phenomenon of electron paramagnetic resonance spectrum of 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidinooxy at low temperatures are due to the anisotropic hyperfine interaction between nitroxide electrons and nitrogen nuclear.
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2013XK04)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant No. 2013XK04).
    [1]

    Yu G X, Li D M, Qin D, Sun H C, Zhang Y D, Luo Y H, Meng Q B 2009 Materials China 2 8 (in Chinese)[于哲勋, 李冬梅, 秦达, 孙惠成, 张一多, 罗艳红, 孟庆波 2009 中国材料进展 2 8]

    [2]

    Daniel G 2012 Acc. Chem. Res. 45 767

    [3]

    Wu D, Shen Z, Xue Z L, You X Z 2007 Chinese J. Inorg. Chem. 23 1 (in Chinese) [吴迪, 沈珍, 薛兆历, 游效曾 2007 无机化学学报 23 1]

    [4]

    Zhao S L, Xu Z, Liu X D, Xu X R, Zhang T H, Piao L Y, Ju S T 2011 Chin. Phys. B 20 038401

    [5]

    Shao H X, Liu R, Wu Q, Gao X R 2008 Med. Recapitulate 14 3404 (in Chinese) [邵红霞 2008 医学综述 14 3404]

    [6]

    Kristina N F, Tina M I, Karim M, James B, So I 2004 Science 303 1831

    [7]

    Chen Y M, Wang Y X, Jiang L, Zhang X R, Yang J Y, Li Y L, Song Y L 2009 Acta Phys. Sin. 58 0995 (in Chinese)[陈玉明, 王玉晓, 蒋礼, 张学如, 杨俊义, 李玉良, 宋瑛林 2009 物理学报 58 0995]

    [8]

    Krzysztof O, Irena D, Yakov P N, Anna S H 2013 Polyhedron 51 61

    [9]

    Song B Q, Pan L D, Du S X, Gao H J 2013 Chin. Phys. B 22 096801

    [10]

    Sun Y H, Wang C K 2011 Chin. Phys. B 20 101204

    [11]

    Zhang X Y, Cui Z F, Xu X S, Lu T X 2000 Journal of Atomic and Molecular Physics 17 613 (in Chinese) [张先燚, 崔执凤, 许新胜, 陆同兴 2000 原子与分子物理学报 17 613]

    [12]

    Wang M X, Li Q 2011 Chinese Journal of Spectroscopy 28 1165 (in Chinese) [王慢想, 李强 2011 光谱实验室 28 1165]

    [13]

    Lu J F 2012 Advance Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy and its Application (Beijing: Peking University Medical Press) p141-142 (in Chinese) [卢景雰 2012 现代电子顺磁共振波谱学及其应用(北京: 北京大学医学出版社)第141–142页]

    [14]

    Gouterman M 1961 J. Mol. Spectrosc. 14 138

    [15]

    Gouterman M 1963 J. Mol. Spectrosc. 5 108

    [16]

    Shen G 2012 M.S. Dissertation (Xuzhou: China University of Mining and Technology) (in Chinese) [神干 2012 硕士学位论文(徐州: 中国矿业大学)]

    [17]

    Zhang J Z 1987 The Fundamental of Spin Labeling the ESR Spectrum and its Application (Beijing: Beijing science and Technology Press) p34-104 (in Chinese) [张建中 1987 自旋标记ESR波谱的基本理论和应用(北京: 北京科学出版社)第34–104页]

    [18]

    Liu Y C, Jiang Z Q, Wu S P 1980 Chem. J. Chin. U. 1 67 (in Chinese)[刘有成, 江致勤, 吴树屏 1980 高等学校化学学报 1 67]

    [19]

    Yang G Y, Guo Y C, Wu G H, Zheng L W, Song M P 2007 Prog. Chem. 19 1727 (in Chinese)[杨贯羽, 郭彦春, 武光辉, 郑立稳, 宋毛平 2007 化学进展 19 1727]

    [20]

    Zhang F, Liu Y C 1989 Acta Chim. Sin. 47 186 (in Chinese)[张发, 刘有成 1989 化学学报 47 186]

    [21]

    Wang S L 2000 The Generalized Theory of Evolution (Changsha: Hunan Science & Technology Press) p195-198 (in Chinese) [王身立 2000 广义进化论(长沙: 湖南科学技术出版社)第195–198页]

    [22]

    Pedersen J B, Freed J H 1975 The Journal of Phys. Chem. 62 1706

    [23]

    Pedersen J B Freed J H 1973 The Journal of Phys. Chem. 58 2746

  • [1]

    Yu G X, Li D M, Qin D, Sun H C, Zhang Y D, Luo Y H, Meng Q B 2009 Materials China 2 8 (in Chinese)[于哲勋, 李冬梅, 秦达, 孙惠成, 张一多, 罗艳红, 孟庆波 2009 中国材料进展 2 8]

    [2]

    Daniel G 2012 Acc. Chem. Res. 45 767

    [3]

    Wu D, Shen Z, Xue Z L, You X Z 2007 Chinese J. Inorg. Chem. 23 1 (in Chinese) [吴迪, 沈珍, 薛兆历, 游效曾 2007 无机化学学报 23 1]

    [4]

    Zhao S L, Xu Z, Liu X D, Xu X R, Zhang T H, Piao L Y, Ju S T 2011 Chin. Phys. B 20 038401

    [5]

    Shao H X, Liu R, Wu Q, Gao X R 2008 Med. Recapitulate 14 3404 (in Chinese) [邵红霞 2008 医学综述 14 3404]

    [6]

    Kristina N F, Tina M I, Karim M, James B, So I 2004 Science 303 1831

    [7]

    Chen Y M, Wang Y X, Jiang L, Zhang X R, Yang J Y, Li Y L, Song Y L 2009 Acta Phys. Sin. 58 0995 (in Chinese)[陈玉明, 王玉晓, 蒋礼, 张学如, 杨俊义, 李玉良, 宋瑛林 2009 物理学报 58 0995]

    [8]

    Krzysztof O, Irena D, Yakov P N, Anna S H 2013 Polyhedron 51 61

    [9]

    Song B Q, Pan L D, Du S X, Gao H J 2013 Chin. Phys. B 22 096801

    [10]

    Sun Y H, Wang C K 2011 Chin. Phys. B 20 101204

    [11]

    Zhang X Y, Cui Z F, Xu X S, Lu T X 2000 Journal of Atomic and Molecular Physics 17 613 (in Chinese) [张先燚, 崔执凤, 许新胜, 陆同兴 2000 原子与分子物理学报 17 613]

    [12]

    Wang M X, Li Q 2011 Chinese Journal of Spectroscopy 28 1165 (in Chinese) [王慢想, 李强 2011 光谱实验室 28 1165]

    [13]

    Lu J F 2012 Advance Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy and its Application (Beijing: Peking University Medical Press) p141-142 (in Chinese) [卢景雰 2012 现代电子顺磁共振波谱学及其应用(北京: 北京大学医学出版社)第141–142页]

    [14]

    Gouterman M 1961 J. Mol. Spectrosc. 14 138

    [15]

    Gouterman M 1963 J. Mol. Spectrosc. 5 108

    [16]

    Shen G 2012 M.S. Dissertation (Xuzhou: China University of Mining and Technology) (in Chinese) [神干 2012 硕士学位论文(徐州: 中国矿业大学)]

    [17]

    Zhang J Z 1987 The Fundamental of Spin Labeling the ESR Spectrum and its Application (Beijing: Beijing science and Technology Press) p34-104 (in Chinese) [张建中 1987 自旋标记ESR波谱的基本理论和应用(北京: 北京科学出版社)第34–104页]

    [18]

    Liu Y C, Jiang Z Q, Wu S P 1980 Chem. J. Chin. U. 1 67 (in Chinese)[刘有成, 江致勤, 吴树屏 1980 高等学校化学学报 1 67]

    [19]

    Yang G Y, Guo Y C, Wu G H, Zheng L W, Song M P 2007 Prog. Chem. 19 1727 (in Chinese)[杨贯羽, 郭彦春, 武光辉, 郑立稳, 宋毛平 2007 化学进展 19 1727]

    [20]

    Zhang F, Liu Y C 1989 Acta Chim. Sin. 47 186 (in Chinese)[张发, 刘有成 1989 化学学报 47 186]

    [21]

    Wang S L 2000 The Generalized Theory of Evolution (Changsha: Hunan Science & Technology Press) p195-198 (in Chinese) [王身立 2000 广义进化论(长沙: 湖南科学技术出版社)第195–198页]

    [22]

    Pedersen J B, Freed J H 1975 The Journal of Phys. Chem. 62 1706

    [23]

    Pedersen J B Freed J H 1973 The Journal of Phys. Chem. 58 2746

  • [1] 李少波, 殷春浩, 徐振坤, 李佩欣, 吴彩平, 冯铭扬. 基于电子顺磁共振的锶铁氧体磁特性研究. 物理学报, 2015, 64(10): 107502. doi: 10.7498/aps.64.107502
    [2] 李佩欣, 冯铭扬, 吴彩平, 李少波, 侯磊田, 马嘉赛, 殷春浩. 基于电子顺磁共振的锌卟啉敏化TiO2光催化性机理的研究. 物理学报, 2015, 64(13): 137601. doi: 10.7498/aps.64.137601
    [3] 杨兆锐, 张小安, 徐秋梅, 杨治虎. 高电荷态Krq+与Al表面碰撞发射可见光的研究. 物理学报, 2013, 62(4): 043401. doi: 10.7498/aps.62.043401
    [4] 沈庆鹤, 高志伟, 丁怀义, 张光辉, 潘楠, 王晓平. Ga掺杂对ZnO纳米结构可见光发射的抑制效应. 物理学报, 2012, 61(16): 167105. doi: 10.7498/aps.61.167105
    [5] 杨义涛, 张崇宏, 周丽宏, 李炳生, 张丽卿. 惰性气体离子注入铝镁尖晶石合成金属纳米颗粒的探索. 物理学报, 2009, 58(1): 399-403. doi: 10.7498/aps.58.399
    [6] 苑金辉, 侯蓝田, 周桂耀, 魏东宾, 王海云, 董世蕊, 王清月, 刘博文, 胡明列. 传输可见光的空芯光子带隙光纤的研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4230-4237. doi: 10.7498/aps.57.4230
    [7] 孙贤明, 韩一平. 冰水混合云对可见光的吸收和散射特性. 物理学报, 2006, 55(2): 682-687. doi: 10.7498/aps.55.682
    [8] 杨 柳, 殷春浩, 焦 扬, 张 雷, 宋 宁, 茹瑞鹏. 掺入Ni元素的LiCoO2晶体光谱结构及电子顺磁共振g因子. 物理学报, 2006, 55(4): 1991-1996. doi: 10.7498/aps.55.1991
    [9] 顾培夫, 黄弼勤, 郑臻荣. 用于可见光区的薄膜光子晶体全角度反射器. 物理学报, 2005, 54(8): 3707-3710. doi: 10.7498/aps.54.3707
    [10] 谢林华, 丘 岷. MgF2:Mn2+光谱、超精细常数和局部结构的关联. 物理学报, 2005, 54(12): 5845-5848. doi: 10.7498/aps.54.5845
    [11] 徐文兰, 张栓勤, 徐 怡. 可见光隐身涂料设计. 物理学报, 2004, 53(9): 3215-3219. doi: 10.7498/aps.53.3215
    [12] 胡晓君, 李荣斌, 沈荷生, 何贤昶, 邓 文, 罗里熊. 掺杂金刚石薄膜的缺陷研究. 物理学报, 2004, 53(6): 2014-2018. doi: 10.7498/aps.53.2014
    [13] 禹宣伊, 丁欣, 李卓, 许京军, 张光寅. 可见光红外图像转换薄膜的研究. 物理学报, 2002, 51(6): 1307-1311. doi: 10.7498/aps.51.1307
    [14] 辛煜, 宁兆元, 甘肇强, 陆新华, 方亮, 程珊华. 不同CHF3/CH4流量比下沉积a-C∶F∶H薄膜键结构的红外分析. 物理学报, 2001, 50(12): 2492-2496. doi: 10.7498/aps.50.2492
    [15] 李剑锋, 姚连增, 蔡维理, 牟季美. 氮化硼包覆纳米氧化锌体系的光致发光特性研究. 物理学报, 2001, 50(8): 1623-1626. doi: 10.7498/aps.50.1623
    [16] 姜 勇, 李 广, 曾祥勇, 杨应平, 袁松柳, 金嗣昭. 钙钛矿Mn基氧化物的电子顺磁共振行为的实验研究. 物理学报, 2000, 49(9): 1846-1851. doi: 10.7498/aps.49.1846
    [17] 朱美芳, 陈国, 许怀哲, 韩一琴, 谢侃, 刘振祥, 唐勇, 陈培毅. 镶嵌在氧化硅薄膜中纳米晶硅的可见光荧光谱与发光机制的研究. 物理学报, 1997, 46(8): 1645-1651. doi: 10.7498/aps.46.1645
    [18] 汪辉, 王若桢. 高温超导材料YBa2Cu3O7-δ在可见光区的电场调制光反射光谱. 物理学报, 1989, 38(1): 145-148. doi: 10.7498/aps.38.145
    [19] 邹元燨, 汪光裕. 电子顺磁共振“AsGa”的光淬灭行为与EL2亚稳态机理. 物理学报, 1988, 37(7): 1197-1202. doi: 10.7498/aps.37.1197
    [20] 郑健生. 可见光到近红外光谱范围内微小辐射物理量的测量. 物理学报, 1980, 29(3): 286-295. doi: 10.7498/aps.29.286
计量
  • 文章访问数:  2966
  • PDF下载量:  895
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-17
  • 修回日期:  2014-01-23
  • 刊出日期:  2014-05-05

基于电子顺磁共振的ZnTPP激发态及其TEMPO各向异性的研究

  • 1. 中国矿业大学理学院, 徐州 221116
    基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2013XK04)资助的课题.

摘要: 为了研究卟啉类敏化剂的光致激发态能量转移和电子转移问题,本文基于紫外可见光谱仪和电子顺磁共振波谱仪,构建了以锌卟啉为研究对象的“锌卟啉-稳态自由基-二甲苯”实验体系. 锌卟啉的紫外可见光谱显示,在可见光谱的B带和Q带出现明显的特征峰,是锌卟啉分子中电子由基态能级跃迁至激发态能级产生的. 低温条件下受紫外可见光辐照的实验体系的电子顺磁共振波谱,检测到了稳态自由基四甲基哌啶氧化物的增强吸收电子顺磁共振波谱. 根据分子激发态相关理论、光化学物理反应理论和化学诱导电子自旋极化理论对实验结果进行了分析,结果表明,四甲基哌啶氧化物稳态自由基电子顺磁共振波谱的增强吸收对应于锌卟啉光致激发态的能量转移和电子转移;四甲基哌啶氧化物在低温(143 K)下的电子顺磁共振波谱表现出的各向异性特征现象来源于氮氧自由基电子与氮核的各向异性超精细相互作用.

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回