固体紫外漫反射
现代分析测试技术实验报告
指导老师：＿杨天隆＿
成绩：＿＿＿＿＿实验名称：AgBr、AgBr@Au&Ag光催化剂的制备及其漫反射性质研究姓名：陈碧桑专业：分析化学学号：2009062016
一、实验目的
1、掌握AgBr、AgBr@Au&Ag纳米材料的简单制备方法。
2、了解紫外分光光度计的仪器构造和基本操作方法。
3、巩固紫外分光光度法的基本原理与基础知识。
二、实验原理
若有一束光投向由粉末组成的漫反射体，则光和物质相互作用包括反射、吸收、透射、衍射等。其中光的反射还可以分为镜面反射（符合入射角等于反射角的条件）与漫反射（图1），图1 (b)是漫反射体中某一局部的颗粒对光的镜面反射和漫反射的示意(分别用S、D表示镜面反射和漫反射)。由图可见镜面反射只发生在表面颗粒的表层，而漫反射光是分析光进入样品内部后，经过多次反射，折射、衍射、吸收后返回表面的光。漫反射光是分析光和样品内部分子发生了相互作用后的光，因此负载了样品结构和组成信息因此，紫外-可见光漫反射光谱可以准确描述材料在紫外光和可见光照射条件下的光谱特征。目前已广泛应用于纸张、布、印刷品、陶瓷器、玻璃、粉末样品，化妆品、粘土以化妆品以及染料等的表征。
图1. 样品对光漫反射的示意图
三、实验仪器与试剂
UV-2550紫外可见分光光度计（附带漫反射测定装置—积分球，岛津苏州工厂），仪器参数：扫描速度为高速，狭缝宽为1，测试范围190-800 nm；KQ-250B 型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；AE240型电子分析天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；85-1恒温磁力搅拌器（常州国华仪器有限公司），混合纤维素酯微孔滤膜（Ф = 50 mm，上海兴亚净化材料厂）。
HAuCl4·4H2O、NaBH4、抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和AgNO3均为分析纯，且购置于国药集团化学试剂有限公司；考马斯亮蓝G250（AR，中国医药上海医药试剂公司）；水为超纯水（18.2 Ω，Mili-Q超纯水。
四、实验步骤
4.1．金纳米棒（AuNR）的制备
金种子的合成：往50-mL锥形瓶中加入5.00 mL 0.2 mol L–1 CTAB、5.00 mL 0.5 mmol L–1 HAuCl4和0.60 mL 10 mmol L–1冰水制备的NaBH4，迅速搅拌，颜色从暗黄色变成黄褐色，并静置5h，即得金种子液。
取250 mL锥形瓶，依次加入75.00 mL 0.2 mol L–1 CTAB，0.75 mL 4 mmol L–1 AgNO3，75.00 mL 1mmol L–1 HAuCl4，混合均匀，再加入1.05 mL 0.10 mol L–1抗坏血酸，待溶液由黄色变为无色时，迅速加入180 μL金种子液，在25 ℃水浴下静置24 h，促进其生长，得AuNR溶液，在8000r离心20 min，重新溶解到150.00 mL重蒸水中，备用。
4.2. AgBr、AgBr@Au&Ag的制备
4.2.1 AgBr的制备
取20.00 mL 0.2 mol L–1 CTAB，在剧烈搅拌下逐滴加入0.2005 mol L–1 AgNO3 10 min后，60 ℃超声3 h，得到黄色乳浊液，再静置3 h。抽滤，滤饼再用水洗涤3次，乙醇洗涤2次，100℃烘干，最终得到AgBr并扫描其漫反射吸收光谱。
4.2.2 AgBr @ Au &Ag的制备
取20.00 mL 0.2 mol L–1 CTAB，在剧烈搅拌下逐滴加入0.2005 mol L–1 AgNO3 10 min后，加入2.00 mL所制备的AuGR，60 ℃超声3 h，再静置3 h，当加入AuGR后，黄色乳浊液逐渐变成微黄绿色，最后变成蓝色，表明表面已有银纳米粒子生成。抽滤，滤饼再用水洗涤3次，乙醇洗涤2次，100℃烘干，得AgBr@Au&Ag，并扫描其漫反射吸收光谱。
五、结果与讨论
5.1 AgBr、AuNR@AgBr&Ag 漫反射吸收光谱
AgBr
AgBr@AuNR&Ag
图.2. AgBr、AuNR@AgBr&Ag漫反射吸收光谱
由图2可知，AgBr从489 nm处开始有强吸收，与其带隙能（2.87 ev）相对应，表现出典型的AgBr漫反射吸收。AgBr@Au&Ag相对于AgBr，在可见光及近红外区也有强吸收，主要是由于AgBr@Au&Ag壳层负载的AuNR和银纳米粒
子在可见光区具有强的等离子体共振引起的。据此，AgBr@Au&Ag提高了对可见光的吸收，从而增强了其可见光光催化降解的能力。
六、结论
本实验通过静电吸附超声波震荡法合成了催化剂AgBr和AgBr@Au&Ag两种光催化剂，并通过固体紫外漫反射对其进行了表征，结果表明AgBr从489 nm 处开始具有强吸收，与其带隙较宽相对应；AgBr@Au&Ag由于其表面负载的金纳米棒和纳米银粒子具有强的等离子体吸收，在可见光及近红外区均有吸收，拓宽了太阳能的吸收范围。俨然，固体紫外漫反射已成为纳米材料表征的一种重要手段，在实际检测过程中发挥着不可替代的作用。
紫外可见漫反射光谱基本原理
紫外可见漫反射光谱基本原理 前言: 1、紫外可见光谱利用的哪个波段的光？ 紫外光的波长范围为:10-400 nm; 可见光的波长范围:400-760 nm; 波长大于760 nm为红外光。波长在10-200 nm范围内的称为远紫外光,波长在200-400 nm的为近紫外光。而对于紫外可见光谱仪而言,人们一般利用近紫外光与可见光,一般测试范围为200-800 nm、 2、紫外可见漫反射光谱可以做什么？ 紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)可用于研究固体样品的光吸收性能,催化剂表面过渡金属离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态、配位对称性等。 备注:这里不作详细展开,我们后面会结合实例进行分析。 3、漫反射就是什么？ 当光束入射至粉末状的晶面层时,一部分光在表层各晶粒面产生镜面反射(specular reflection);另一部分光则折射入表层晶粒的内部,经部分吸收后射至内部晶粒界面,再发生反射、折射吸收。如此多次重复,最后由粉末表层朝各个方向反射出来,这种辐射称为漫反射光(diffuse reflection)。 4、紫外可见光谱的基本原理 对于紫外可见光谱而言,不论就是紫外可见吸收还就是紫外可见漫反射,其产生的根本原因多为电子跃迁、 有机物的电子跃迁包括n-π,π-π跃迁等将放在紫外可见分光分度法中来介绍。 对于无机物而言:
a、在过渡金属离子-配位体体系中,一方就是电子给予体,另一方为电子接受体。在光激发下,发生电荷转移,电子吸收某能量光子从给予体转移到接受体,在紫外区产生吸收光谱。其中,电荷从金属(Metal)向配体(Ligand)进行转移,称为MLCT;反之,电荷从配体向金属转移,称为LMCT、 b、当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的跃迁(d-d)跃迁,引起配位场吸收带,需要能量较低,表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。 c、贵金属的表面等离子体共振: 贵金属可瞧作自由电子体系,由导带电子决定其光学与电学性质。在金属等离子体理论中,若等离子体内部受到某种电磁扰动而使其一些区域电荷密度不为零,就会产生静电回复力,使其电荷分布发生振荡,当电磁波的频率与等离子体振荡频率相同时,就会产生共振。这种共振,在宏观上就表现为金属纳米粒子对光的吸收。金属的表面等离子体共振就是决定金属纳米颗粒光学性质的重要因素。由于金属粒子内部等离子体共振激发或由于带间吸收,它们在紫外可见光区域具有吸收谱带。 5、紫外可见漫反射光谱的测试方法——积分球法 积分球又称为光通球,就是一个中空的完整球壳, 其典型功能就就是收集光。积分球内壁涂白色漫反射层(一般为MgO或者BaSO4),且球内壁各点漫反射均匀。光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度就是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。
(完整版)紫外可见漫反射光谱基本原理
紫外可见漫反射光谱基本原理 前言： 1.紫外可见光谱利用的哪个波段的光？ 紫外光的波长范围为：10-400 nm; 可见光的波长范围：400-760 nm; 波长大于760 nm为红外光。波长在10-200 nm范围内的称为远紫外光，波长在200-400 nm的为近紫外光。而对于紫外可见光谱仪而言，人们一般利用近紫外光和可见光，一般测试范围为200-800 nm. 2. 紫外可见漫反射光谱可以做什么？ 紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）可用于研究固体样品的光吸收性能，催化剂表面过渡金属离子及其配合物的结构、氧化状态、配位状态、配位对称性等。 备注：这里不作详细展开，我们后面会结合实例进行分析。 3. 漫反射是什么？ 当光束入射至粉末状的晶面层时，一部分光在表层各晶粒面产生镜面反射（specular reflection）；另一部分光则折射入表层晶粒的内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面，再发生反射、折射吸收。如此多次重复，最后由粉末表层朝各个方向反射出来，这种辐射称为漫反射光（diffuse reflection）。 4. 紫外可见光谱的基本原理 对于紫外可见光谱而言，不论是紫外可见吸收还是紫外可见漫反射，其产生的根本原因多为电子跃迁. 有机物的电子跃迁包括n-π,π-π跃迁等将放在紫外可见分光分度法中来介绍。
对于无机物而言： a. 在过渡金属离子-配位体体系中，一方是电子给予体，另一方为电子接受体。在光激发下，发生电荷转移，电子吸收某能量光子从给予体转移到接受体，在紫外区产生吸收光谱。其中，电荷从金属（Metal）向配体(Ligand)进行转移，称为MLCT;反之，电荷从配体向金属转移，称为LMCT. b. 当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的跃迁（d-d)跃迁，引起配位场吸收带，需要能量较低，表现为在可见光区或近红外区的吸收光谱。 c. 贵金属的表面等离子体共振： 贵金属可看作自由电子体系，由导带电子决定其光学和电学性质。在金属等离子体理论中，若等离子体内部受到某种电磁扰动而使其一些区域电荷密度不为零，就会产生静电回复力，使其电荷分布发生振荡，当电磁波的频率和等离子体振荡频率相同时，就会产生共振。这种共振，在宏观上就表现为金属纳米粒子对光的吸收。金属的表面等离子体共振是决定金属纳米颗粒光学性质的重要因素。由于金属粒子内部等离子体共振激发或由于带间吸收，它们在紫外可见光区域具有吸收谱带。 5. 紫外可见漫反射光谱的测试方法——积分球法 积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳, 其典型功能就是收集光。积分球内壁涂白色漫反射层（一般为MgO或者BaSO4），且球内壁各点漫反射均匀。光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。
岛津UV-3600紫外可见近红外分光光度计操作规范
岛津UV-3600紫外可见近红外分光光度计操作规范 1.软件安装（仪器管理员操作） 1）软盘中双击setup，选择安装地址安装操作软件； 2）安装时与工程师联系，很多参数需要设置。 2. UVProbe2.33操作软件介绍 “窗口”选项不动（设定软件显示窗口）； “仪器”→“配制”→“维护”不动，“电灯时间”有效2000h，不要调节；“图像”→“选图”右侧显示，“自定义”可选图线颜色； “操作”→“处理”图像；例：类型→导数→次数、峰面积、峰值、波长值等；“视图”操作软件显示； “文件”→“属性”→删图和调用图谱时使用。 3.仪器准备 1）仪器单机测试（紫外可见近红外分光计，不加积分球），取下光导出器（带把手）（开关主机暗室时，上侧暗室门要注意太高后再拉开，避免顶片划坏），安装测样架（方向有箭头，从右向左），样品放到主机暗室中的样品架上； 2）如果积分球测试，则取下测样架，安装上光导出器，样品则要放到MPC-3100样品架或样品夹上； 3）仪器电源打开后（右侧电源开关），仪器一声报警为开机，二声报警为可测定实验（PbSO4降温到0℃）。 4.测试 1）打开计算机，找到UVProbe2.33操作软件双击打开； 2）在UVProbe2.33操作软件中找到“仪器”选项，点击“仪器”→“配制”→“初始化”→选择“快速初始化”，以后测定时都应保持在快速初始化状态，在实验前检查一次即可，以后会自动默认为“快速初始化”； 3）在UVProbe界面上点击“连机”按钮进行连机；连机并开始初始化，初始化大约需要1分钟左右，进行一系列的检查和初置，如一切顺利通过就可以开始测定（系统初始化→仪器元件（电池与马达）→显示“正常”→点击“确定”）；4）数据测定 ①光谱测定（仪器最大测定范围 A.首先是仪器的基线校正： 一般情况下，主机应该烘干1-2h后再进行基线校正（单机校正基线时，样品架上没有参比物和样品）； ，然后点击调零。即基线校正完毕。
根据紫外可见光谱计算半导体能带Eg
根据紫外可见光谱计算半导体能带E g Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
根据紫外-可见光谱计算半导体能带Eg 光学吸收系数满足方程：α=(A/hν)(hν-Eg)1/2，其中A 是比例常数，hν是光子能量，Eg是ZnO的能隙。Eg可以通过画(αhν)2与hν的曲线，然后把线性部分延长到α=0得出。这些数据先用excel计算出来，再导入origin画出曲线图，然后做切线，切线与和横坐标的交点数值就是禁带宽度 在origin中做曲线的切线的话~那个切点是怎么确定的 下一个画切线的插件targent，它会自动画，切点选一个最陡峭的点 1.薄膜：需要的数据：薄膜厚度d，透过谱T%，并且还要知道半导体是直接还是间接型。首先需要求吸收系数（absorption coefficiency, a） a=-ln(T%)/d A α= d hv的计算在origin里进行，大概可以使用hv=1240/(wavelength(nm))得到 间接半导体：纵坐标为(ahv)^2，横坐标为hv 直接半导体：纵坐标为(ahv)^(1/2)，横坐标为hv 最后，做出曲线的切线（这方面我是自己拉一条直线），与横轴的交点就是Eg。 2.粉体：需要的数据：粉体的漫反射谱Rx。同样也需要换算成吸收系数，使用a=(1-Rx)2/2Rx (这个就是Kubelka-Munk Function)。其他的就是按照薄膜同样的方法进行了。 当然，这些方法都是近似的，其中还会存在粉体颗粒对光的散射，薄膜岛状结构对光的散射而对最后结果产生的误差，所以，在研究化学和材料方面可以作为一定知道的数据。 方法1：利用紫外可见漫反射测量中的吸光度与波长数据作图，利用截线法做出吸收波长阈值λg(nm)， 利用公式 Eg=1240/λg (eV) 计算禁带宽度。 方法2：利用(Ahν)2 对 hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用(Ahν) 对 hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值，后者为直 接半导体禁带宽度值。A (Absorbance) 即为紫外可见漫反射中的吸光度。 方法3：利用(αhν)2 对 hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用(αhν) 对 hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值，后者为 直接半导体禁带宽度值。α (Absorption Coefficient ) 即为紫外可见漫反射中的吸收系数。α与A成正比。
根据紫外-可见光谱计算半导体能带Eg
根据紫外-可见光谱计算半导体能带Eg 光学吸收系数满足方程：α=(A/hν)(hν-Eg)1/2，其中 A 是比例常数，hν是光子能量，Eg 是ZnO的能隙。Eg可以通过画(αhν)2与hν的曲线，然后把线性部分延长到α=0得出。这些数据先用excel计算出来，再导入origin画出曲线图，然后做切线，切线与和横坐标的交点数值就是禁带宽度 在origin中做曲线的切线的话~那个切点是怎么确定的 下一个画切线的插件targent，它会自动画，切点选一个最陡峭的点 1.薄膜：需要的数据：薄膜厚度d，透过谱T%，并且还要知道半导体是直接还是间接型。首先需要求吸收系数（absorption coefficiency, a） a=-ln(T%)/d A α= d hv的计算在origin里进行，大概可以使用hv=1240/(wavelength(nm))得到 间接半导体：纵坐标为(ahv)^2，横坐标为hv 直接半导体：纵坐标为(ahv)^(1/2)，横坐标为hv 最后，做出曲线的切线（这方面我是自己拉一条直线），与横轴的交点就是Eg。 2.粉体：需要的数据：粉体的漫反射谱Rx。同样也需要换算成吸收系数，使用a=(1-Rx)2/2Rx (这个就是Kubelka-Munk Function)。其他的就是按照薄膜同样的方法进行了。 当然，这些方法都是近似的，其中还会存在粉体颗粒对光的散射，薄膜岛状结构对光的散射而对最后结果产生的误差，所以，在研究化学和材料方面可以作为一定知道的数据。 方法1：利用紫外可见漫反射测量中的吸光度与波长数据作图，利用截线法做出吸收波长阈值λg(nm)， 利用公式Eg=1240/λg (eV) 计算禁带宽度。 方法2：利用(Ahν)2 对hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用(Ahν)0.5 对hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值，后者为直 接半导体禁带宽度值。A (Absorbance) 即为紫外可见漫反射中的吸光度。 方法3：利用(αhν)2 对hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用(αhν)0.5 对hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值，后者为 直接半导体禁带宽度值。α(Absorption Coefficient ) 即为紫外可见漫反射中的吸收系数。α与A成正比。 方法4：利用[F(R∞)hν]2 对hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用 [F(R∞)hν]0.5 对hν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度
漫反射光谱学
第13章 漫反射光谱学 José Torrent and Vidal Barrón, University of Córdoba, Spain 翻译：胡鹏翔 校对：姜兆霞 土壤各组分和入射光之间的相互作用决定了土壤的外观。颜色和土壤外观的其他属性敏感地反应了土壤性质，各组分比例，颗粒大小，形态以及土壤矿物和有机质的空间结构。事实上，用土壤颜色来获得土壤性质信息，从而描述区分土壤类型的研究已有75年的历史。 1949年美国土壤勘测计划和1959年国际土壤学会应用Munsell符号建立了描述土壤颜色的标准方法（1949年，美国土壤勘测计划利用Munsell标记法建立了描述土壤颜色的标准方法，10年后，该方法被国际土壤学会采用。）。之后，土壤学家开始广泛利用Munsell土壤比色表。然而，由于各种心理学和物理学因素，视觉上对土壤颜色的估计很容易产生本质上的错误。因此，色度计和分光光度计作为准确和精确测量土壤颜色的方法，被科学家所广泛接受。与此同时，不同类型分光光度计的使用可以从不同角度来阐述光照下土壤反射光谱的特性。 反射系数，即反射辐射通量（能量）和入射辐射通量（能量）之间的比值，是描述反射过程的基本参数（Wyszecki and Stiles, 1982）。一般来说，土壤在任何波长下的反射都由两部分组成：镜面反射（定向反射）和漫反射（不定向反射）。反射系数的野外测量通常在相对较大的面积上进行的（>10cm2）。因此，无论是镜面反射还是漫反射对土壤表面的总反射都有贡献，贡献的大小取决于土壤的颗粒大小，结构，微地貌和其他属性，这些属性称为土壤的表面状态（Escadafal, 1989）。然而在实验室中，土壤反射系数的测量是在相对小的面积上进行（<10cm2），测量使用的土壤也经过了研磨过筛。此时，漫反射系数占主导地位，
(推荐)紫外固体样品测定
紫外可见分光光度计 固体样品测定培训 1. 固体样品的测定 1-1. 测定方法种类???????????????????????????????????????????????????????? 1 2. 固体样品的透射测定 2-1. 透射测定的种类????????????????????????????????????????????????????? 2 2-2. 直线透射测定方法????????????????????????????????????????????????????? 3 2-3. 全透射测定方法??????????????????????????????????????????????????????? 7 2-4. 散射透射测定???????????????????????????????????????????????????????11 3. 固体样品的反射测定 3-1. 反射测定的种类?????????????????????????????????????????????????????15 3-2. 不含镜面反射的漫反射测定方法???????????????????????????????????17 3-3. 含镜面反射的漫反射反射测定方法?????????????????????????????????23 3-4. 绝对反射测定方法（绝对镜面反射测定）????????????????????????????????? 29
3-5. 镜面反射测定方法（相对镜面反射测定）????????????????????????????????? 35 4. 固体样品的其他测定（附录） 4-1. 色彩测定??????????????????????????????????????????????????????????????39 4-2. 膜厚测定??????????????????????????????????????????????????????????????40
各种物质漫反射光谱的测定
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。 （3）点击软件上的“dark scan”。 5. Reference scan] (1) 将Spectralon Reference Standard（参比）放置在样品口 （2）点击“Reference Scan”。 6. Sample scan （1）取下参比，将样品放置在取样口，点击“Acquire one Spectrum”； （2）选择“％T/R”得到漫反射光谱曲线。 （3）换另一个样品，点击“Acquire Overlay”得到该样品的漫反射光谱曲线。 五.数据处理 以λ为横坐标，R％为纵坐标作所测样品的反射光谱图。 1）下面为红、黄、蓝三种纸片的漫反射光谱图 从图中可看出红黄蓝分别在其对应波长处的反射率最大，并且各种颜色对应的最
紫外光漫反射测带隙
REVISTA MEXICANA DE F′ISICA S53(5)18–22SEPTIEMBRE2007 Use of diffuse re?ectance spectroscopy for optical characterization of un-supported nanostructures A.Escobedo Morales,E.S′a nchez Mora,and U.Pal Instituto de F′?sica,Benem′e rita Universidad Aut′o noma de Puebla, Apartado Postal J-48,72570,Puebla,Pue.,M′e xico, e-mail:aescobe@sirio.ifuap.buap.mx,esanchez@sirio.ifuap.buap.mx, upal@sirio.ifuap.buap.mx Recibido el7de julio de2006;aceptado el7de diciembre de2006 Optical properties of un-supported or powdered nanostructures are frequently determined through UV-Vis absorption spectroscopy of their dispersed solutions in liquid media.Though the peak position of the absorption band of semiconductor nanostructures could be de?ned well from such measurements,precise determination of their band gap energies(E g)is dif?cult.However,using the Kubelka-Munk treatment on the diffuse re?ectance spectra of such powdered semiconductor nanostructures,it is possible to extract their E g unambiguously.We discussed the advantages of using Diffuse Re?ectance Spectroscopy(DRS)over UV-Vis absorption spectroscopy in powdered nanostructured materials. Un-doped and In-doped ZnO nanostructures of needle-like morphology,grown by a low-temperature hydrothermal technique are used for the optical studies.Possible sources of mistake in estimating E g from UV-Vis absorption spectra of dispersed samples are discussed. Keywords:Diffuse re?ectance spectroscopy;nanostructures;zinc oxide. Frecuentemente las propiedades′o pticas de nanoestructuras en forma de polvo o no soportadas son determinadas dispersando el material en medios l′?quidos y efectuando espectroscopia de absorci′o n UV-Vis.Aunque la posici′o n de la banda de absorci′o n para estos semiconductores nanoestructurados puede estar bien de?nida,la determinaci′o n precisa del valor de la energ′?a de la banda prohibida(E g)es dif′?cil.Sin embargo,usando el formalismo de Kubelka-Munk en los espectros de re?ectancia difusa obtenidos de las muestras,es posible conocer E g sin ambig¨u edad.Aqu′?se discuten las ventajas de usar la espectroscopia de re?ectancia difusa(DRS)sobre la espectroscopia de absorci′o n UV-Vis en semiconductores nanoestructurados en forma de polvo.Nanoestructuras de ZnO con morfolog′?a tipo aguja,dopadas y no-dopadas con indio crecidas por una t′e cnica hidrot′e rmica a baja temperatura son usadas para los estudios′o pticos.Posibles fuentes de error en la estimaci′o n de E g usando los espectros de absorci′o n UV-Vis de muestras dispersadas son discutidas. Descriptores:Espectroscopia de re?ectancia difusa;nanoestructuras;oxido de zinc. PACS:78.40.-q;78.67.Bf;78.67.-n 1.Introduction The energy gap(E g)is an important feature of semicon-ductors which determines their applications in optoelectron-ics[1-4].The UV-Vis absorption spectroscopy is frequently used to characterize semiconductors thin?lms[5].Due to low scattering in solid?lms,it is easy to extract the E g values from their absorption spectra knowing their thickness.How-ever,in colloidal samples,the scattering effect is enhanced since more super?cial area is exposed to the light beam.In normal incidence mode,dispersed light is counted as ab-sorbed light and the technique(optical absorption)does not distinguish between the two phenomena.On the other hand, it is common to obtain powdered samples instead of thin?lms or colloids,and frequently UV-Vis absorption spectroscopy is carried out dispersing the sample in liquid media like water, ethanol or methanol.If the particle size of the sample is not small enough,it precipitates and the absorption spectrum is even more dif?cult to interpret.In order to avoid these com-plications,it is desirable to use DRS,which enables to obtain E g of un-supported materials[6]. The theory which makes possible to use DR spectra was proposed by Kubelka and Munk[7].Originally they pro-posed a model to describe the behavior of light traveling in-side a light-scattering specimen,which is based on the fol-lowing differential equations: ?di=?(S+K)idx+Sjdx dj=?(S+K)jdx+Sidx(1) where i and j are the intensities of light traveling inside the sample towards its un-illuminated and illuminated surfaces, respectively;dx is the differential segment along the light path;S and K are the so called K-M scattering and absorp-tion coef?cients,respectively.These last two quantities have no direct physical meaning on their own,even thought they appear to represent portions of light scattered and absorbed, respectively,per unit vertical length[8].This model holds when the particle size is comparable to,or smaller than the wavelength of the incident light,and the diffuse re?ection no longer allows to separate the contributions of the re?ection, refraction,and diffraction(i.e.scattering occurs). In the limiting case of an in?nitely thick sample,thick-ness and sample holder have no in?uence on the value of re-?ectance(R).In this case,the Kubelka-Munk equation at any wavelength becomes: K S = (1?R∞)2 2R∞ ≡F(R∞);(2)
光催化剂禁带宽度值Eg计算方法
光催化剂光催化剂禁带宽度值禁带宽度值Eg 计算计算方法方法方法 方法1：利用紫外可见漫反射测量中的吸光度与波长数据作图，利用截线法做出吸收波长阈值λg(nm)，利用公式 Eg=1240/λg (eV) 计算禁带宽度。 方法2： 利用 (Ah ν)2 对 h ν 做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用 (Ah ν)0.5 对h ν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值，后者为直接半导体禁带宽度值。A (Absorbance) 即为紫外可见漫反射中的吸光度吸光度 吸光度。 方法3：利用 (αh ν)2 对h ν 做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用 (αh ν)0.5 对 h ν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值，后者为直接半导体禁带宽度值。α (Absorption Coefficient ) 即为紫外可见漫反射中的吸收系数吸收系数 吸收系数。α与A 成正比。 方法4：利用 [F(R ∞)h ν]2 对 h ν 做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。也可利用 [F(R ∞)h ν]0.5 对h ν做图，利用直线部分外推至横坐标交点，即为禁带宽度值。前者为间接半导体禁带宽度值，后者为直接半导体禁带宽度值。 F(R ∞) 即为Kubelka-Munk 函数函数，，简写为K-M 函数函数，∞∞∞?=R R R F 2/)1() (2 R ∞ 即为相对漫反射率即为相对漫反射率，，简称漫反射率简称漫反射率，)(/)(''参比样品∞∞∞=R R R R ‘∞ 即为绝对漫反射率绝对漫反射率，，常用参比样品为BaSO 4，其绝对漫反射率R ‘∞约等于1。 漫反射吸光度A 与漫反射率R ∞ 之间关系为之间关系为：：A=log(1/ R ∞)
半导体材料的紫外-可见漫反射光谱测定
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 ●s 8 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）。 四、实验过程 1、准备半导体测试样品： 2、开启计算机和紫外可见分光光度计。 3、通过计算机页面设置使用参数，确定波长及扫描范围。 4、进行标准校正和特殊校正。 5、装夹样品，进行BiVO 4粉末和TiO 2 6、进行图谱的处理。 粉末测量。 五、实验报告及要求 1、实验课前必须预习实验讲义和教材，掌握实验原理等必需知识。 2、根据教师给定实验样品，设计实验方案，选择仪器条件参数等。 3、要求实验报告用纸写出：实验原理，实验步骤(包括实验参数选择、测试、数据处理等)，计算所测半导体材料的带隙，附图谱，并进行简单误差分析。 六、讨论题 1、简述紫外-可见漫反射的基本原理。 2、简述半导体光催化原理。 3、半导体材料带隙计算时应注意什么问题？
固体紫外漫反射
现代分析测试技术实验报告 指导老师：＿杨天隆＿ 成绩：＿＿＿＿＿实验名称：AgBr、AgBr@Au&Ag光催化剂的制备及其漫反射性质研究姓名：陈碧桑专业：分析化学学号：2009062016 一、实验目的 1、掌握AgBr、AgBr@Au&Ag纳米材料的简单制备方法。 2、了解紫外分光光度计的仪器构造和基本操作方法。 3、巩固紫外分光光度法的基本原理与基础知识。 二、实验原理 若有一束光投向由粉末组成的漫反射体，则光和物质相互作用包括反射、吸收、透射、衍射等。其中光的反射还可以分为镜面反射（符合入射角等于反射角的条件）与漫反射（图1），图1 (b)是漫反射体中某一局部的颗粒对光的镜面反射和漫反射的示意(分别用S、D表示镜面反射和漫反射)。由图可见镜面反射只发生在表面颗粒的表层，而漫反射光是分析光进入样品内部后，经过多次反射，折射、衍射、吸收后返回表面的光。漫反射光是分析光和样品内部分子发生了相互作用后的光，因此负载了样品结构和组成信息因此，紫外-可见光漫反射光谱可以准确描述材料在紫外光和可见光照射条件下的光谱特征。目前已广泛应用于纸张、布、印刷品、陶瓷器、玻璃、粉末样品，化妆品、粘土以化妆品以及染料等的表征。
图1. 样品对光漫反射的示意图 三、实验仪器与试剂 UV-2550紫外可见分光光度计（附带漫反射测定装置—积分球，岛津苏州工厂），仪器参数：扫描速度为高速，狭缝宽为1，测试范围190-800 nm；KQ-250B 型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；AE240型电子分析天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；85-1恒温磁力搅拌器（常州国华仪器有限公司），混合纤维素酯微孔滤膜（Ф = 50 mm，上海兴亚净化材料厂）。 HAuCl4·4H2O、NaBH4、抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和AgNO3均为分析纯，且购置于国药集团化学试剂有限公司；考马斯亮蓝G250（AR，中国医药上海医药试剂公司）；水为超纯水（18.2 Ω，Mili-Q超纯水。 四、实验步骤 4.1．金纳米棒（AuNR）的制备 金种子的合成：往50-mL锥形瓶中加入5.00 mL 0.2 mol L–1 CTAB、5.00 mL 0.5 mmol L–1 HAuCl4和0.60 mL 10 mmol L–1冰水制备的NaBH4，迅速搅拌，颜色从暗黄色变成黄褐色，并静置5h，即得金种子液。 取250 mL锥形瓶，依次加入75.00 mL 0.2 mol L–1 CTAB，0.75 mL 4 mmol L–1 AgNO3，75.00 mL 1mmol L–1 HAuCl4，混合均匀，再加入1.05 mL 0.10 mol L–1抗坏血酸，待溶液由黄色变为无色时，迅速加入180 μL金种子液，在25 ℃水浴下静置24 h，促进其生长，得AuNR溶液，在8000r离心20 min，重新溶解到150.00 mL重蒸水中，备用。