发光量子产量的介绍

材料或分子的光致发光量子产量(PLQY)被定义为发射的光子数量占吸收的光子数量的一小部分。荧光或荧光团分子的这一特性对于理解一系列重要材料中的分子行为和相互作用至关重要。亚博网站下载

图1所示。用于PLQY测量的积分球形光纤耦合到荧光计。

同样，A.分子的电致发光量子产额（ELQY）被定义为由特定装置的电子电流发射的光子的数量。该测量对于分类和监控显示装置，照明或其他光伏材料是必不可少的。亚博网站下载

图2。电致发光可以用积分球(左)测量，方法是将发光二极管等动力装置安装到样品托盘中。中心:集成强度可通过输入电压或电流测量。右图:颜色可以通过测量球中的光谱在CIE 1931坐标系中绘制。

PLQY和ELQY通常与:-

• 新型纳米材料亚博网站下载
• 纳米粒子yabo214
• 太阳能电池和光伏
• 石墨烯或单壁碳纳米管
• 量子点
• 配位化学
• 照明和显示材料，如led和oled亚博网站下载
• 静电
• 电影和涂料
• 绘画、比色法和涂料
• 固化和掺杂聚合物，凝胶和水凝胶

采用三种方法测量PLQY。这些都是:

• 比较的方法
• 荧光寿命
• 直接法(积分球)

下面将对每一种方法进行更详细的探讨。

我如何使用比较法来确定量子产量?

比较方法使用一个已知的参考标准-一个具有发射和吸光度特性的样品，该样品与感兴趣的样品接近，并且具有已知的PLQY值。对参考标准品测量吸光度和荧光，然后对正在研究的样品进行同样的测量。

图3。左：计算未知荧光量子产量的等式（Q_F)，将其与已知标准的光谱进行比较。右图:一些已知的PLQY标准及其各自的激发波长和量子产额的表格。

下面的方程用于Q_F是未知荧光样品的量子产率和Q_R为参比标准品的量子产率。在这里,我_F和我_R分别为未知样品和参考样品的积分荧光强度，而A_FA._R分别为未知样品和参比样品的吸光度值。

这种方法的缺点是存在一个非常有限的参考标准，因此有明显的限制，在哪里这个特定的方法可以应用。

如何使用荧光寿命来测定量子产量?

荧光寿命可以与不同浓度的猝灭剂一起使用以计算a分子的量子产率．

下面的方程用于t_f是量子产额和k_fk_NR.和k_t分别为荧光速率常数、非辐射耗散速率常数和能量传递速率常数。τ_f为样品的荧光寿命。

图4。用荧光速率常数(k_f），非辐射耗散（k_NR.)和能量转移(k_t)．荧光寿命由速率常数之和的1 /来计算。与泰铢淬火常数（k）的量子产率，生物分子猝灭常数（k_问)和寿命(t₀)．(Lakowicz, 2006)

在这种情况下，PLQY是由这些非辐射过程(例如Stern-Volmer猝灭和FRET)的速率常数决定的，因为它们与荧光竞争。

向荧光溶液中加入稀释系列猝灭剂允许通过确定船尾淬火常数（k）和双分子猝灭常数来计算PLQy（k_问)．

图5。左:9-氨基吖啶不同浓度抗坏血酸钠猝灭荧光的荧光激发和发射光谱。中心:对于相同的解决方案，通过调制和相位测量得到的频域寿命(中心)。右：寿命和强度比率（I / I₀和t / t₀)与浓度。对这些图进行线性拟合可以得到猝灭常数。

这种方法当然是可靠的，但它需要大量的样品准备，使它特别不方便固体样品。

如何使用积分球测量量子产量?

积分球法是一种更为直接的测量PLQY的方法。使用这种技术，球体被涂上一层反射表面，以捕获进入或离开球体的所有光线。这种表面通常由硫酸钡基材料或Spectralon制成亚博网站下载^®．

图6。左：将样品放置在球体内部的集成球体，然后测量荧光。右：光谱的反射谱谱^®涂覆整体球体内部的材料。（Labsphere Spectralon（R）数据表，2017）

荧光发射（e_c）散射（l_c)随空白(L_一个和E._一个)．这两种光谱测量(样品和空白)允许直接计算PLQY，如下式所示。

图7。量子产额(Ff)方程由测量使用积分球。

在这个例子中，e_b为球体间接发光引起样品的积分发光，A为样品在激发波长处的吸光度。

的PLQY然后通过结合具有适当的光谱校正因子的两个迹线来计算任何相关的误差分析。

图8。从空白和样品的散射(左)和荧光(右)计算PLQY。

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