Anal. Chem. 四川大学吴鹏课题组:单线态氧特征磷光发射测定D2O纯度 | 前沿用户报道
Part 1
成果简介
近日,四川大学吴鹏课题组利用单线态氧1270nm的NIR-II特征发射(聚噻吩光敏剂)测定D2O纯度,相关文章已发表在Analytical Chemistry上,该工作也表明了单线态氧的NIR-II发射在分析检测中具有潜在的应用价值。
Part 2
背景介绍
重水(D2O)在核工业及生物有机分析等领域应用广泛。但由于D2O与H2O的物理性质极为相似,加之D2O具有强吸湿性,致使区分D2O和H2O极具挑战。单线态氧的特征磷光发射(1270 nm,NIR-II)具有半峰宽窄、信号干扰小的特点,能够有效区分D2O/H2O。
Part 3
图文导读
单线态氧的特征磷光发射强度与溶剂相关。与O-D(ν = 2550 cm-1)相比,高振动频率的O-H(ν = 3250 cm-1)能够更快速有效的促使单线态氧非辐射失活,表现为更弱的信号强度(图1A)。目前,最直接、方便产生单线态氧的方式是通过光敏过程(图1B)。然而,常规情况下该特征磷光发射非常弱,难以满足定量分析的要求。
图1 光敏氧化产生的1O2特征磷光发射区分H2O和D2O
四川大学吴鹏教授团队筛选具有优良光敏稳定性、较高单线态氧量子产率的聚噻吩光敏剂,加入至不同比例的D2O/H2O溶液中,利用激光器作为激发光源,通过提高激光功率增强了光敏氧化产生的单线态氧1270 nm磷光发射信号。信号采集时间约30 s,最 终实现D2O纯度的定量分析与检测。
收集1O2的弱磷光发射信号的仪器设置
在本研究中,主要是由四川大学分析测试中心分子光谱组瞬态荧光光谱仪(HORIBA Fluorolog®-3)支撑,装备近红外检测器(H10330,Hamamatsu)。通过该仪器,完成了光敏剂分子荧光光谱、荧光寿命、单线态氧磷光光谱、单线态氧磷光寿命等的测量。
HORIBA Fluorolog®-3 荧光光谱仪
作者借助外置激光器(提高激光功率),得到了平滑的单线态氧磷光发射曲线(如图2D),实现了通过NIR-II光谱完成D2O纯度的定量分析。该仪器具有功能多样、灵敏度高等优势,NIR-II光谱平均扫描时间仅30 s。值得注意的是,该仪器与脉冲激光器相连接,能够得到不同溶剂的单线态氧寿命衰减曲线(图2E)。该仪器对发光强度很弱的单线态氧NIR-II磷光及其他稳态/瞬态相关的研究提供了广阔的平台。
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