[工学]高分子光化学ch-2.ppt

Chapter 2  Experimental Techniques for Photochemistry Ch2 光化学实验方法 光源 光化学实验装置 光化学过程参数测定 一、光源 1. 日光 发射：高能射线 ～ 红外，宽广； 大气层各组分强烈吸收； 对光化学反应比较有用的：短波可见光、UV光； 光强不稳定，因素：时间, 纬度, 海拔, 天气, 空气, 质量； 中大测中阳台夏季晴天正午 光强～2.5 mW/cm2 (320 ~ 400 nm)。 太阳辐射谱线 2. 卤钨灯 钨丝，工作表面温度上千度； 泡内充满惰性气体，并参杂Br, I 等卤素助激发，助发光； 发射少量紫外，大部分为红外 和 可见光； 常规玻璃泡已将UV 成分虑掉。 常用作可见光源 白炽灯：低档卤钨灯 3. 弧灯 是将电能转化为光能最有效的方法之一。可在开口或封闭管中产生分立或连续的发射谱。 生活常见－日光灯 （低压汞灯，荧光粉增亮，防止UV 逸出） 需要一个点灯电路（电容 + 整流器），产生点火高压。 主要包括：低压汞灯、中压汞灯、超高压汞灯, (还有碳弧灯)。 汞灯以钨丝为电极，但不依靠电极发光，管内填充Argon 和 一定压力的汞蒸汽，电极高电压激发汞原子持续发光。 汞灯是主要的UV光源 Hg原子能级跃迁－光的发射 1）低压汞灯 b) 辐射输出 发射波长分布：254nm 为主，占总光能量输出的90％以上， 次输出波长：184 nm。 光化学反应上应用不多，主要用于杀菌、制药、生化处理等 功率小，产生臭氧。 2）中压汞灯 a) 灯管 c) 中压汞灯辐射输出 各输出波长相对强度常随填充气体组分、压力变化， 功率： 几瓦 ～ 数千 大多产生臭氧 光化学反应应用最多 d) 中压汞灯各输出波长谱线相对强度 e) 中压汞灯参杂，改变输出分布、强度 f ) 中压汞灯的温度效应 高功率中压汞灯管壁温度可高达数百度； 对某些基材造成损伤，如塑料、木材等； 可能导致热反应，损伤涂层材料。 风冷降温，防止温度过高。 3）高压汞灯 能耗高，受命短，工业应用不多。最大特点：输出为连续谱带。 4) 汞灯输出衰减 4. 稀有气体灯 以氙灯为代表 以稀有气体原子发光为主，掺混少量Hg蒸汽． 可发射出连续的紫外－可见光谱带． 常用于光化学研究　和　材料光老化． Emission of Xenon Lamp Example application of Xenon Lamp 5. 无电极微波汞灯　－　Fusion 输出功率更强；辐照效率更高 谱带范围可在紫外－可见范围内调整， 强度稳定 输出为连续谱带 即开即用，无须预热稳定 工作寿命长 　Fusion 公司几款无电极汞灯输出波长分布 　无电极汞灯最强输出波长附近的光强 6. LED光源 典型LED光源输出波长分布 7. 激光及有用的谱线输出 8. Experimental instrument BHG-250 UV-lamp (300W) 9. Principle scheme of photo-DSC instrument The Kinetic Performance of r-HAPD Photopolymerization ● Inhibiting effect of oxygen ● Influence of photoinitiator ● Influence of UV light intensity ● Influence of TEMPO ● Determination of the kinetic parameters 10. 光固化设备 二、光强的测定－曝光计（Actinometer） 测量入射光的强度，或被样品吸收的光强． １.物理法： 绝对标定法：相对光强易测，绝对光强难测准，需用标准灯做标定． 热电堆：测全波长光强，与波长无关； 光电法：常用的照度计，光电池原理，探头敏感性与波长有关，常须校准． ２.化学曝光计 用已知光量子效率的反应做对象：A + hu ? B； ?B已知． 化学曝光计计算公式推演 因为入射光一般是多色混合光，有一定波长分布，样品在不同波长下有不同的吸光能力，且随光反应进行，吸光度也将改变。所以式中的消光系数e应该是波长和时间的函数，用e(t, l)表示。I0的精确计算应涉及对e(t, l)的积分。 化学曝光计法的近似处理 如果ā(t) ? 2，则 (1 – 10- ā(t) ) ? 1， 常见化学曝光计 1）草酸铁钾盐曝光计 K[Fe(C2O4)2] 其它化学曝光计-（1） a) 草酸铀酰溶液 [ UO2(C2O4) ]: UO22+ 离子充当光敏剂，