紫外可见漫反射光谱和紫外可见吸收光谱的异同点

紫外吸收和漫反射光谱转换
紫外吸收和漫反射光谱转换是通过特定的数学公式，将测得的漫反射光谱数据转换为吸收光谱数据的过程。

紫外可见吸收/漫反射光谱（UV-Vis Spectroscopy）是一种分析技术，它利用物质对光的选择性吸收或反射特性来测定物质的组成、含量及结构。

在实际操作中，尤其是对于固体样品，通常会测量其漫反射光谱，然后使用Kubelka-Munk公式将这些数据转换为吸收光谱。

具体步骤如下：
1. 测量漫反射光谱：首先，使用紫外可见漫反射光谱仪测量样品的漫反射光谱。

这涉及到照射样品并测量反射光的强度。

2. 应用Kubelka-Munk公式：然后，使用Kubelka-Munk公式将漫反射光谱数据转换为吸收光谱数据。

这个公式是基于漫反射光谱的理论推导出来的，它可以将反射率转换为与吸收系数相关的值。

3. 计算吸收光谱：最后，根据Kubelka-Munk函数，可以通过漫反射光谱计算出吸收光谱，从而得到样品的吸收特性。

需要注意的是，这个过程需要一定的数学和物理知识，以及对相关仪器的操作熟悉度。

在实际操作中，可能还需要考虑样品的特性、测试条件等因素，以确保转换的准确性和可靠性。

紫外和可见光吸收光谱1.紫外光谱及其产生⑴紫外光的波长范围紫外光的波长范围为4-400nm。

200-400为近紫外区，4-200nm为远紫外区。

由于波长很短的紫外光会被空气中氧和二氧化碳吸收，研究远紫外区的吸收光谱很困难，一般的紫外光谱仅仅是用来研究近紫外区的吸收。

⑵紫外光谱当把一束光通过有机化合物时，某一波长的光可能吸收很强，而对其他波长的光可能吸收很弱，或者根本不吸收。

当化合物吸收一定波长的紫外光时，电子发生跃迁，所产生的吸收光谱叫做紫外吸收光谱，简称紫外光谱。

⑶电子跃迁的种类在有机化合物分子中，由于化合物的价电子有三种类型，即σ键电子、π键电子和未成键的 n 电子，在电子吸收光谱中，电子跃迁主要是经下三种。

①σ-σ*跃迁σ电子是结合得最牢固的价电子，在基态下，电子在成键轨道中，能级最低，而σ*态是最高能级。

σ-σ*跃迁需要相当高的辐射能量。

在一般情况下，仅在200nm以下约～150nm才能观察到，即在一般紫外光谱仪工作范围之外，只能用真空紫外光谱仪才可观察出来（在无氧和二氧化碳的情况下）。

所以测紫外光谱时，常常用烷烃作溶剂。

② n电子的跃迁n 电子是指象N，S，O，X 等原子上未共用的电子。

它的跃迁有两种方式。

第一种方式：n-π* 跃迁未共用电子激发跃入π*轨道，产生吸收带，称为R带（基团型的，Radikalartig德文），由n-π*引起的，在200 nm以上。

如：醛酮分子中羰基在275-295nm处有吸收带，为C=O中n-π*跃迁吸收带。

第二种方式是n→σ*跃迁，这种跃迁所需的能量大于n-π*，故醇醚均在远紫外区才出现吸收带。

~ 200nm。

如甲醇λmax183nm。

③π→π*跃迁乙烯分子中π电子吸收光能量，跃迁到π*轨道。

吸收带在远紫外区。

当双键上氢逐个被烯基取代后，由于共轭作用，π→π*能级减小。

吸收带向长波递增。

由共轭双键产生的吸收带称为K带，其特征是摩尔消光系数大于104。

在近紫外区吸收，CH2=CH2 λmax162nm,CH2=CH-CH=CH2 λmax217nm。

光催化中杂质能级的检测
光催化中杂质能级的检测方法多种多样，下面介绍几种常用的方法：
1. 光电子能谱（XPS）：通过测量杂质表面产生的光电子的能量分布，可以确定其能级结构和化学状态。

2. 紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）：通过测量杂质吸收紫外-可见光的能力，可以推断出其能级和能带结构。

3. 瞬态吸收光谱（TAS）：通过短脉冲激光诱导杂质吸收光谱，可以探测到杂质能级间的跃迁过程，获得杂质能级结构信息。

4. 电化学阻抗谱（EIS）：通过测量杂质在光催化过程中对电荷传输的影响，可以推断出其能级和电荷转移机制。

5. 示差热分析（DTA）：通过测量样品在升温过程中释放或吸收的热量变化，可以确定杂质能级和反应活性。

综上所述，光催化中杂质能级的检测可以通过不同的实验手段来获得信息，选择合适的方法取决于具体的研究问题和材料性质。

紫外—可见-近红外光谱非常有用，用来描述各种各样技术上重要的材料的吸收、透射和反射,例如颜料、涂层、窗口、和滤光器。

这些应用通常需要记录至少一部分材料的光学或电子特征光谱。

A)吸收吸收光谱通常称为分光光度法，是以测量给定波长样品吸收的光强为基础的分析技术。

分光光度法，特别是在可见和紫外谱段，是最多功能和广泛应用技术在化学和生命科学中.在可见和紫外的分子吸收光谱与通过气体、液体、固体辐射通道辐射吸收测量有关。

常用波长范围在190nm至1000nm，吸收介质是常温。

然而，在一些情况下（例如，在酶检测）测量温度低于或高于室温是有利的或必需的。

分子或分子的一部分，可以被吸收激发的称为色基团。

强烈吸收紫外或可见部分的频谱的有机色基团常常有很多化学键如C=C、C=O或C=N。

分子激发能量通常由激发态分子和另一种分子（如溶质分子）碰撞以热量（动能）耗散，这样分子返回到基态.另一种情况，激发能量以一个过程的光辐射消耗掉，被称作荧光.这两种情况下，被色基团收集过的透射光强小于入射光强。

一个受激分子可以拥有任意一组被量子力学描述的能量离散量.这些量被称作分子的“能级”。

在紫外、可见分光光度法，主要的能级首先决定于电子的空间分布,被称为电子能级，和小程度的振动能级，这产生于分子的各种振动模式(例如，各种共价键的拉伸和弯曲)。

能量和吸收的波长是由电子跃迁能级间的差异决定的。

可以用如下方程表示：λ= hc/(E2-E1）E1是分子吸收前的能级，E2是通过吸收达到的能级如果所有的转换都在基态的最低能级和第一激发态之间,那么吸收谱会出现窄的离散峰。

然而,从一个电子能级跃迁到下一个能级可能发生在许多振动能级之间。

由于分子级的振动能级的能量差小于电子能级的最小能量差，电子跃迁由一串密间距的谱峰组成。

每一个峰有和峰间距可比的显著宽度。

这有峰重叠的效果,以至于一个独立的宽峰被称为电子吸收带.对于大多数分子，吸收波长对应基态和第一激发态的任何振动能级之间的跃迁,发生在紫外和可见光范围。

吸收光谱反射光谱
吸收光谱和反射光谱都是分析物质的光谱技术，但它们的测量原理和应用有所不同。

吸收光谱是指物质吸收光线的能力与其吸收波长之间的关系。

当一束光线通过物质时，物质会吸收一部分光线，使得通过物质的光强度减弱。

吸收光谱就是记录物质在不同波长下的吸收强度，从而得到物质的吸收特性。

吸收光谱常用于分析物质的成分和结构，以及物质在不同条件下的性质变化。

反射光谱是指物质对入射光线的反射能力与其反射波长之间的关系。

当一束光线照射到物质表面时，物质会反射一部分光线，使得反射光线的光谱与入射光线的光谱有所不同。

反射光谱就是记录物质在不同波长下的反射强度，从而得到物质的反射特性。

反射光谱常用于分析物质的光学性质，如折射率、散射等。

总的来说，吸收光谱和反射光谱都是分析物质的重要手段，但它们的测量原理和应用有所不同。

在实际应用中，可以根据需要选择不同的光谱技术来分析物质的特性。

4、Raman 光谱拉曼光谱和吸收光谱不一样吸收光谱：研究吸收或发射的光红外光谱近红外光谱远红外光谱微波谱Raman 光谱：研究被样品散射的光散射分为：弹性散射（散射光子的频率不发生改变）非弹性散射（散射光子与分子交换能量，造成散射光子能量增减，频率发生变化）设a ν和b ν分别代表入射光和Raman 散射光的频率，E a 和E b 是分子散射前后的能量，根据能量守恒原理：b b a a E h E h +ν=+ν)E (h E E E b a a b -ν=-=∆所以只需测量Raman 光谱位移b ν-a ν，便可得到分子的能级间隔。

Raman 光谱所用光源波长没有限制，一般是用可见光或紫外光作光源照射在样品上。

在垂直于入射光的方向，观测散射光的强度随波长的变化关系、非弹性散射峰的频率和弹性散射峰（入射光频率）的频率之差，以了解分子的振动－转动能级的情况。

Raman 光谱的选律是分子具有各向异性的极化率，才能出现Raman 活性5、分子的电子能谱分子中的电子处在一定的能级的分子轨道上，当电子从一种分子轨道跃迁至另一分子轨道时，会发射或吸收光，从而表现出分子光谱。

由于电子能级间隔比分子的振动能级间隔大得多，电子能级的改变总是伴承受着振动转动能级的改变。

一般分辨率不太高的紫外可见光谱呈现出带状光谱。

Frank-Condon 原理：振动能级间跃迁强度最高的谱线是与相同核间距对就有最高概率密度的振动态间的跃迁。

这是因为当基态分子吸收光子时，电子跃迁，基态分子转变为激发态分子，但由于电子跃迁时间极短（约10－15s ），分子中的原子来不及改变它的振动位置，而保持基态时的核间距(r).第五节 光电子能谱（photoelectron spectroscopy ）1、原理：光电子能谱和分子光谱都是分子轨道理论的实验基础，但两者的机理不同：分子光谱探测的是被物质吸收后的电磁波，而光电子能谱探测的是被入射辐射从物质中击出的光电子的能量分布、强度分布和空间分布，其基本物理过程是光致电离e M h M *+→ν++光电子：分子中的电子被束缚在各原子轨道或分子轨道上，各具有一定的电子结合能。

半导体材料的紫外-可见漫反射光谱测定一、实验目的：1、配合半导体材料测试分析的教学，进一步理解紫外/可见分光光度计的基本原理、基本构造、特点和应用范围，掌握仪器的常用操作方法；2、掌握半导体材料的光学特性，特别是在紫外光区和可见光区的光学特性的检测方法，了解紫外-可见漫反射原理及积分球原理。

二、实验原理紫外-可见漫反射光谱与紫外-可见吸收光谱相比，所测样品的局限性要小很多。

后者符合朗伯-比尔定律，溶液必须是稀溶液才能测量，否则将破坏吸光度与浓度之间的线性关系。

而前者，紫外-可见漫反射光谱可以测浑浊溶液、悬浊溶液、固体及固体粉末等，试样产生的漫反射满足Kublka-Munk方程式：(1-R∞)2/2R∞其中，K为吸收系数，S为散射系数，R =K/S∞为无限厚样品反射系数R的极限值，其数值为一个常数。

积分球的示意图漫反射光是指从光源发出的光进入样品内部，经过多次反射、折射、散射及吸收后返回样品表面的光。

这些光在积分球内经过多次漫反射后到达检测器。

漫反射光是分析与样品内部分子发生作用以后的光，携带有丰富的样品结构和组织信息。

与漫透射光相比，虽然透射光中也负载有样品的结构和组织信息，但是透射光的强度受样品的厚度及透射过程光路的不规则性影响，因此，漫反射测量在提取样品组成和结构信息方面更为直接可靠。

积分球是漫反射测量中的常用附件之一，其内表面的漫反射物质的反射系数高达98%，使得光在积分球内部的损失接近零。

由于信号光从散射层面发出后，经过了积分球的空间积分，所以可以克服漫反射测量中随机因素的影响，提高数据稳定性和重复性。

紫外-可见漫反射吸收曲线作为一种重要的手段，可以很好的表征半导体材料的能级结构及光吸收性能。

对于半导体材料而言，其带隙可以用下面的公式近似计算：E=h*C/λ其中：E 为禁带能h 为普朗克常数 = 6.626×10-34 C 为光速=3×10 J ●s8 λ为截止波长，待测m/s三、实验仪器和样品1. 岛津 UV-3101紫外分光光度计；2. 半导体测试样品：BiVO 4粉末，Bi 4V 2O 11粉末，Bi 2MoO 6粉末，TiO 2粉末（商用P25）。

紫外可见光谱分析1、冬枣果⽪红⾊素的紫外可见光谱分析由图可以看出,在冬枣红⾊素提取液光谱图上共有7个吸收峰。

随着波长的增加,吸光值呈现逐渐减⼩的趋势。

花⾊苷类化合物在紫外区270~280 nm和465~550 nm之间有明显的吸收峰,类黄酮类⾊素在250~350 nm之间有明显的吸收峰。

通过特征性反应检验,可以初步判定冬枣⾊素是花⾊苷类和类黄酮类化合物。

2、番茄红素的紫外可见光谱分析番茄红素在不同极性的溶剂中的紫外光谱的吸收峰的位置、强度、形状常常发⽣变化是溶质-溶剂分⼦之间相互作⽤的结果。

番茄红素主吸收带的产⽣是由其共轭π电⼦从基态跃迁到第⼆激发态引起,番茄红素分⼦所处的介质环境对吸收带波长以及吸收强度有较⼤影响,由图和表分析得到:番茄红素在具有较低折光率的溶剂-⾮极性溶剂(正⼰烷、⽯油醚)和极性中等的溶剂(丙酮、⼄酸⼄酯)中特征吸收带波长⾮常接近,但在较⾼折光率的溶剂苯、⼆硫化碳中特征吸收带波长明显红移,可能是⾼折光率的溶剂对番茄红素激发态的稳定作⽤⽐基态强的结果。

⽤苯和⼆硫化碳作为溶剂时,与丙酮相⽐,番茄红素的溶解速度快,颜⾊变深,番茄红素的3个吸收峰发⽣明显红移,同时还发现在⼆硫化碳中,番茄红素吸收光谱的谱带变宽,475nm处的峰值变得模糊。

当番茄红素溶于极性溶剂时产⽣溶剂化,由于激发态和基态的电荷分布不同⽽使这两种状态的溶剂化程度不同,溶剂的极性愈⼤,有机分⼦的成键π轨道向反键π*轨道的跃迁波长愈长,说明激发态的极性⽐基态⼤,能级降低的⽐基态多,从⽽发⽣红移效应。

溶剂化还限制了分⼦的⾃由转动,因⽽转动光谱表现不出来,如果溶剂的极性很⼤,分⼦的振动也受到了限制因⽽振动引起的精细结构消失。

番茄红素溶解在苯和⼆硫化碳两种溶剂极性不⼀样的溶剂,产⽣红移的⼤⼩也不⼀样。

由于⼆硫化碳的极性⽐苯⼤,番茄红素的⼆硫化碳溶液吸收峰的位置红移最为显著。

3、TiO2 纳⽶膜紫外可见光谱图1 为膜A05 和膜A′05 的紫外可见光谱,从图上可看出,热处理温度对膜的紫外可见光谱有⼀定的影响,热处理温度⾼,膜的可见区的透射率明显下降,这可能是由于⾼的热处理温度可形成较⼤的粒⼦,从⽽引起较⼤的光散射. 两种膜未见明显光⼲涉作⽤.图2 为膜B10 和膜B′10 的紫外可见光谱,从图上可看出,膜B′10 的透光率⼩,最⼤吸收波长发⽣红移,这是由于膜B′10 是⼀次提拉形成的膜,粒⼦间间隔⼤,膜较厚,所以透光率就⼩.膜B10 分两次成膜,粒⼦间距⼩、重叠密,膜的厚度相对就⼩,透光率⼤. 两种膜在可见区光的⼲涉作⽤均较强,且⼲涉模式不⼀样.图3为膜C10和膜C10 的紫外可见光谱,从图上可看出,膜C10和膜C’10 的透光率基本⼀样,陈化时间对膜的紫外可见光谱影响不⼤.两种膜在可见区光的⼲涉作⽤均较强,且⼲涉模式不⼀样.4、磷酸铝铬介孔材料的紫外-可见光谱从图4a可知, CrAlPO-a的紫外-可见漫反射光谱有5个不同的吸收谱带: 691、663、451、359和226nm,且XRD谱图中没有出现铬氧化物的特征衍射峰(见图2),因此, CrAlPO-a在691与663 nm处的吸收峰可归属为磷酸铝⾻架上Cr(Ⅲ)离⼦d-d电⼦4A2g(F)→2T1g(G)的禁戒跃迁与4A2g(F)→4T2g(F)⾃旋允许跃迁[18-20]; 450 nm附近的吸收峰是Cr(Ⅲ)离⼦进⼊磷酸铝⾻架d-d电⼦[4A2g(F)→2T1g(F)]跃迁产⽣的[20-21]; 350 nm附近的吸收峰通常归属为Cr(Ⅵ)离⼦d电⼦的电荷转移跃迁,但也有学者把它归属为准⼋⾯体Cr(Ⅲ)物种或重铬酸盐物种的第三种转移[11, 21-25]。

093858 张亚辉 应化实验三：各种物质漫反射光谱的测定一.实验目的通过各种样品的紫外－可见漫反射光谱测定，掌握紫外－可见漫反射原理，熟悉InstantSpec BWS003的使用。

二.实验原理光是一种电磁辐射，具有波粒二相性。

太阳光是全色光，人眼只能看到380-750nm 的光，称为可见光。

紫外－可见漫反射光谱与紫外－可见吸收光谱相比，所测样品的局限性要小很多。

后者符合朗伯－比尔定律，对透射光进行分析，溶液必须是稀溶液才能测量，否则将破坏吸光度与浓度之间的线性关系。

而前者，紫外－可见漫反射光谱则可以浑浊溶液、悬浊溶液及固体和固体粉末等，试样产生的漫反射符合Kublka —Munk 方程式式中K －吸收系数S －为散射系数R∞ 表示无限厚样品的反射系数R 的极限值，其数值为一个常数。

实际上，反射系数R 通常是采用与一已知的高反射系数的标准物质（本实验采用PTFE ，其反射系数在紫外可见光区高达98％左右）比较来测量，测定R∞（样品）/ R∞（标准物质）比值，将此比值对波长作图，构成一定波长范围内该物质的反射光谱。

积分球是漫反射测量中的常用附件之一．其内表面的漫反射物质反射系数高达98％，使得光在积分球内部的损失接近零。

漫反射光是指从光源发出的光进入样品内部，经过多次反射、折射、散射及吸收后返回样品表面的光。

这些光在积分球内经过多次漫反射后到达检测器． 2(1)/2/R R K S ∞∞-=三.实验仪器和试剂1.InstantSpec BWS003 紫外可见漫反射光谱仪;2.有颜色的纸张;3.不同颜色的树叶；4.手臂上的某处皮肤（测试者自己选择）。

四.实验步骤1．双击打开软件，从菜单栏中选择“Option”－“Enable Reference Material File”－“Set”。

2. 设置“Integration Time”为800。

3. 点击“Open FlashLight”。

4. Dark scan（1）将port reducer装在取样口，拧紧螺丝；（2）将light trap罩在取样口上。

紫外可见漫反射光谱和紫外可见吸收光谱的异同点
紫外可见漫反射光谱和紫外可见吸收光谱都是研究分子结构和
化学反应机理的重要手段。

它们都利用紫外和可见光谱区的电磁辐射，测量被样品吸收或散射的光强度，从而得到样品的光谱信息。

然而，它们的基本原理和测量方式却有很大的不同。

首先，紫外可见漫反射光谱是一种反射光谱技术，它测量的是样品表面被散射的光，而不是样品吸收光。

在测量过程中，样品表面会散射光线，因此光谱曲线呈现出宽阔的反射带，而不是吸收峰。

相比之下，紫外可见吸收光谱则是测量样品吸收光线的技术，它能够测量样品的吸收峰和峰位，从而确定样品的化学结构和物理性质。

其次，两种光谱技术的测量范围也不同。

紫外可见漫反射光谱通常适用于固体和涂料等样品的表面分析，其测量范围通常为
200-800nm。

而紫外可见吸收光谱则适用于溶液和气体等样品的分析，其测量范围可达到190-1100nm。

此外，两种技术的结果解释也有所不同。

紫外可见漫反射光谱的结果可以用于确定样品的表面形貌和光学特性，例如表面粗糙度和折射率等。

而紫外可见吸收光谱则可以进一步计算样品的吸光系数和摩尔吸光系数等重要参数，从而推导出样品的浓度和反应速率等信息。

综上所述，虽然紫外可见漫反射光谱和紫外可见吸收光谱都是利用紫外和可见光谱区的光谱信息来研究分子结构和化学反应机理的
手段，但它们的基本原理、测量范围和结果解释等方面有很大的不同。

科研人员需要根据实际需求选择合适的技术来完成研究工作。