光化学七章全解.ppt

俘精酸酐光盘洋盘结构 4.1光致变色的定义 光致变色现象（photochromism)是指一个化合物（A）在受到一定波长的光照射时。可进行特定的化学反应，获得产物（B），由于结构的改变导致其吸收光谱发生明显的变化。而在另一波长的光照射下或热的作用下，又能回复到原来的形式。 光致变色反应及其吸收光谱示意图 光致变色反应势能曲线示意图 绝大多数光致变色体系是建立在单分子反应基础上的，势能面曲线的变化能更直观地表现出这一过程。图中a为基态势能曲线或叫热异构化势能曲线，b为化合物A的激发态势能曲线，c为化合物B的激发态势能曲线。 4.2目前对光致变色认识的深入 随着科学研究的发展和深入，基于单分子反应体系的光致变色定义显然是不完全的，需要补充，即目前光致变色的研究还应该包括以下三种模式： 1、多组分反应模式。 2、环式反应模式或多稳态可逆反应模式。 3、多光子光致变色反应体系。 4.2.1多组分反应模式 两个（A或B）或两个以上（很少见）的反应组分在光的作用下产生一种或多种产物（P），这种反应也必须是可逆的。 4.2.2 环式反应模式或多稳态可逆反应模式 4.2.3 多光子光致变色反应体系 4.2.4 光致变色分类总结 4.3 光致变色研究的发展历史 1867年Fritsche观察到黄色的并四苯在空气和光作用下的褪色现象，所生成的物质受热时重新生成并四苯。 1899年Markwald称之为光致变色（phototropy)。 从1940年起，人们为了弄清楚光致变色的机理、产物结构、中间体的形成、疲劳的产生而开展了大量的工作。这期间的工作主要集中在二苯乙烯、偶氮化合物等的顺反异构化的研究工作中。 20世纪50年代Hirshberg提出把上述现象称为“photochromism”，即光致变色现象。 1955年以后，军事及商业兴趣促使人们对光致变色进行研究。同时新型实验手段的出现也提高了人们对光致变色想象的认识。 目前对光致变色的研究大都集中在俘精酸酐、二芳基乙烯、螺吡喃等上，并继续探索和发现具有实际应用价值的研究体系。 热稳定性和耐疲劳性影响光致变色材料应用的两个主要因素。 4.4 主要有机光致变色体系 有机光致变色体系可以根据物质的反应类型分为以下几类：键的异构、键的均裂、质子转移互变异构、顺反异构、氧化还原反应、周环反应体系、光致变色化合物的酸致变色。 4.5 有机光致变色的应用 1、光信息存储 2、生物分子活性的光调控 3、光致变色超分子 4、露光计 5、自显影感光胶片和全息摄影材料 6、光计算 7、防护与装饰材料 8、印刷板和印刷电路 9、伪装材料 10、防伪和鉴伪 4.6 无机变色材料 无机变色材料主要集中在过渡金属氧化物体系中，主要有MoO3、WO3、V2O5、NiO、Rh2O3、Nb2O5 4.7无机变色应用举例 5.高聚物的光化学 参看书本274-281 5.1 新型高分子光折变材料 光折变效应（photorefractive effect)是指光照引起材料折光指数改变的效应。 从化学组成上来看，目前已发现具有光折变效应的材料大体上可分为三类：无机晶体、半导体、有机/高分子光折变材料。 高分子材料非常易于掺杂多种功能组分，化学方法将功能组分键接到高分子骨架上也较容易实现。此外高分子材料加工性能优良，可方便制备成薄膜、体块等所需形状。因此，高分子光折变材料从1991年被报道至今，已经发展为一个大家族，并构成光折变材料中最具发展前景的一类材料 5.2 实现光折变效应的条件 实现光折变效应的四个环节是：光生载流子的产生、光生载流子的输运、空间电荷场的建立、折光指数的电光调制。 一个高分子材料要获得光折变效应，必须具备两个重要性质：光导性和电光效应，这要求四种组分不可缺少：光敏剂、电荷（空穴或电子）传输成分、陷阱中心、电光分子或非线性光学分子。 光折变效应的实现是材料中多种功能组分密切配合、协同作用的结果，这要求各功能组分间不仅要有很好的性能匹配，还要求有很好的相容性。 光折变效应微观机制示意图 6.超分子光化学和光化学分子器件 参看书本281—301 问题：你对超分子光化学和光化学分子器件的认识。 7.半导体和纳米材料在光化学中的应用 光致变色、电致变色、光化学反应 光化学治理环境污染 光化学治污法主要是利用半导体的特殊电子结构和光化学性质对污染物进行降解、氧化或还原等，最终得到无害或可再利用的物质。 作为光化学治理污染的载体---半导体，它具有特殊的电子结构，在光激励下，产生电子空穴对分离，光生空穴是强氧化剂（1.0—3.5V），能氧化绝大多数物质，光生电子是强还原剂（0.5---1.5V），能还原绝大多数物质。 在环境治理中得到应用的半导体有TiO2