前言：

光致發(fā)光是用光激發(fā)物體引起的發(fā)光現(xiàn)象。這是發(fā)光現(xiàn)象中研究最多，應(yīng)用最廣的領(lǐng)域，是了解其他發(fā)光現(xiàn)象的基礎(chǔ)。它包括光吸收、能量傳遞及光發(fā)射等過(guò)程，這些過(guò)程可以提供有關(guān)材料結(jié)構(gòu)、成分及環(huán)境原子排列的信息。目前，光致發(fā)光技術(shù)已成為研究固體中電子過(guò)程的重要手段，由于它無(wú)須對(duì)樣品表面進(jìn)行加工，對(duì)樣品厚度也沒(méi)有什么要求。因此，它是一種無(wú)破壞性的檢測(cè)手段，特別適合于研究小樣品。

F-4500和F-7000儀器設(shè)備操作流程基本一致，流程主要包括壓片>發(fā)射譜圖的掃描>激發(fā)譜圖的掃描>發(fā)射譜圖的反推等，下面是具體實(shí)驗(yàn)操作流程。

一、樣品的制備

如左圖所示，將石英玻璃片（右邊）小心的平鋪在壓片模具的凹槽（中間）中，然后將研磨好的待測(cè)樣品均勻地分散在玻璃片上，最后將旋鈕（左邊）蓋在凹槽上，制作成如右圖所示的裝有樣品的模具，此操作注意旋緊旋鈕時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，以免壓壞玻璃片。

二、固體支架的安裝

如左圖所示，將壓片模具中樣品暴露在外的一面對(duì)準(zhǔn)光源孔放置在熒光固體支架上。如中圖所示，取下F-4500中固定熒光液體支架的螺絲，順利取下熒光液體支架，之后將熒光固體支架固定在F-4500的儀器上，注意要將熒光固體支架的光源孔對(duì)準(zhǔn)F-4500的光源方向。待固體支架安裝好以后，準(zhǔn)備對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行固體熒光的測(cè)試。

三、發(fā)射光譜的掃描

打開(kāi)F4500主機(jī)電源，待燈源全部顯示正常開(kāi)啟后，點(diǎn)擊“FL solutions”快捷方式，打開(kāi)儀器工作程序的窗口。等待程序窗口的頁(yè)面都顯示為開(kāi)啟狀態(tài)(開(kāi)啟時(shí)圖標(biāo)未呈現(xiàn)灰色，都呈現(xiàn)彩色)，可進(jìn)行熒光測(cè)試的操作。

點(diǎn)擊“Method”圖標(biāo)，在打開(kāi)的“Analysis Method”框圖中，點(diǎn)擊“General”圖標(biāo)，選擇“Mesurenent”中的“Wavelength scan”（圖一），點(diǎn)擊“Insrument”，選擇“Scan mode”中的“Emission”，固定“EX WL”（激發(fā)波長(zhǎng)）為某一整數(shù)值X（只能是200-900），則“EM Start WL”（開(kāi)始發(fā)射掃描時(shí)的波長(zhǎng)）為X+20，“EM End WL”（結(jié)束發(fā)射掃描時(shí)的波長(zhǎng)）為2X-20，本教程所設(shè)定的參數(shù)如圖二所示。并且將狹縫寬度中發(fā)射和激發(fā)的狹縫寬度都調(diào)整成5.0，電壓調(diào)整成400，其余數(shù)值采用默認(rèn)值。最后，點(diǎn)擊“Report”，將“Report Date start”設(shè)置為320-580（圖三）。

參數(shù)設(shè)置好以后，點(diǎn)擊確定，然后點(diǎn)擊“Mesure”圖標(biāo)，開(kāi)始進(jìn)行發(fā)射光譜的掃描，儀器結(jié)束掃描后將自動(dòng)給出相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)，包括最大發(fā)射波長(zhǎng)，以及對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度（見(jiàn)下圖）。掃描的數(shù)據(jù)不僅可以用來(lái)分析發(fā)射譜圖，還可以根據(jù)發(fā)射譜圖的最大發(fā)射波長(zhǎng)反推激發(fā)譜圖的相應(yīng)數(shù)據(jù)（推導(dǎo)方式見(jiàn)四）。

如果發(fā)射譜圖的光譜強(qiáng)度不合適，可以調(diào)整“Emission”中的“EXWL”，即激發(fā)波長(zhǎng)，也可以調(diào)整狹縫寬度以及電壓。如果發(fā)射譜圖的光譜強(qiáng)度依然不合適，在進(jìn)行激發(fā)譜圖的掃描操作后，可再一次反推發(fā)射峰。

四、激發(fā)光譜的掃描

點(diǎn)擊“Method”圖標(biāo)，在打開(kāi)的“Analysis Method”框圖中，點(diǎn)擊Instrument>Scan mode>Excitation，將“EMWL”設(shè)定為上一步操作中所掃描出最大的發(fā)射波長(zhǎng)，“EX Start WL”設(shè)定為為“EMWL”的一半，“EX End WL”設(shè)定得比“EMWL”小一些，狹縫寬度和電壓保持步驟三中操作所設(shè)定的默認(rèn)值。本教程所設(shè)定的參數(shù)如圖一所示。最后，點(diǎn)擊“Report”，將“Report Date start”設(shè)置為209-410（圖二）。點(diǎn)擊確定，退出頁(yè)面后點(diǎn)擊“Mesure”，開(kāi)始進(jìn)行掃描。

儀器結(jié)束掃描后將自動(dòng)給出相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)，包括最大激發(fā)波長(zhǎng)，以及對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度（見(jiàn)下圖）。掃描的數(shù)據(jù)不僅可以用來(lái)分析激發(fā)譜圖，還可以根據(jù)激發(fā)譜圖中最大的激發(fā)波長(zhǎng)倒推發(fā)射圖譜（詳見(jiàn)五）。

五、發(fā)射譜圖的反推

點(diǎn)擊“Method”圖標(biāo)，在打開(kāi)的“Analysis Method”框圖中，點(diǎn)擊Instrument>Scanmode>Emission，將“EX WL”設(shè)定為上一步操作中所掃描出最大的激發(fā)波長(zhǎng)，同樣“EM Start WL”（開(kāi)始發(fā)射掃描時(shí)的波長(zhǎng)）為X+20，“EM End WL”（結(jié)束發(fā)射掃描時(shí)的波長(zhǎng)）為2X-20，狹縫寬度和電壓保持上一步操作所設(shè)定的默認(rèn)值，本教程所設(shè)定的參數(shù)如圖一所示。最后，點(diǎn)擊“Report”，將“Report Date start”設(shè)置為357-654（圖二）。點(diǎn)擊確定，退出頁(yè)面后點(diǎn)擊“Mesure”，開(kāi)始進(jìn)行掃描。儀器結(jié)束掃描后將自動(dòng)給出相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)，最大發(fā)射波長(zhǎng)，以及對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度（見(jiàn)下圖）。掃描的數(shù)據(jù)可作為最終發(fā)射圖譜使用。

六、文件的保存

將反推所得出的EX和EM譜圖的文件分別另存為*.FDS和*.TXT兩種格式，*.FDS格式可采用熒光軟件打開(kāi)，*.TXT格式可進(jìn)行origin繪圖操作。

七、數(shù)據(jù)的處理

使用origin打開(kāi)上述所保存的*.TXT文件，畫(huà)出發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的光譜疊加圖，初步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)作圖如下圖所示。由于光致發(fā)光遵循斯多克斯定律，即由物體所發(fā)射的波長(zhǎng)（發(fā)射波長(zhǎng)，黑線）總是大于激發(fā)輻照的波長(zhǎng)（激發(fā)波長(zhǎng)，紅線），并且發(fā)射的能量始終小于吸收的能量（如下圖所示）。

八、數(shù)據(jù)的分析（針對(duì)光催化過(guò)程）

物質(zhì)在光的激勵(lì)下，電子從價(jià)帶躍遷至導(dǎo)帶，并在價(jià)帶上留下空穴，電子和空穴的復(fù)合，將導(dǎo)致光致發(fā)光，進(jìn)而形成不同波長(zhǎng)光的強(qiáng)度或能量分布的光譜圖。光致發(fā)光過(guò)程包括熒光發(fā)光和磷光發(fā)光。光致發(fā)光的峰越強(qiáng)的話，離開(kāi)導(dǎo)帶并與空穴發(fā)生復(fù)合的電子越多，產(chǎn)生的光子能量越多，進(jìn)而說(shuō)明電子和空穴的復(fù)合率越高，即兩者分離效率越低。

如下圖所示，樣品1，2，3中，發(fā)光強(qiáng)度的大小順序?yàn)闃悠?>樣品2>樣品3，說(shuō)明樣品1光生電子和空穴復(fù)合后產(chǎn)生的光子最多，光致發(fā)光的強(qiáng)度最強(qiáng)，進(jìn)而光催化活性最弱。