乙二醇和丙三醇的吸收光谱和荧光光谱研究.pdf

第27卷,第7期
光谱学与光谱分析
Vol.27,No.7,pp1381-1384
2007年7月
Spectroscopy and Spectral Analysis
luly, 2007
乙二醇和丙三醇的吸收光谱和荧光光谱研究
徐辉',朱拓2“,虞锐鹏3
江南大学信控学院,江苏无锡214122
2.江南大学理学院,江苏无蜴214122
3.江南大学检测中心,江苏无锡214122
摘要对乙二醇和丙三醇的紫外吸收光谱和荧光光谱进行了实验研究和理论分析,发现两者的最大吸收
波长均位于198nm,且在适当的紫外波长激励下均能发射出荧光,文章中给出了相应的荧光光谱图,但荧
光相对强度和激发波长间似乎没有明显变化规律,其原因有待进一步探索。从乙二醇的一阶导数荧光光谱,
得知在210nm激发下荧光相对强度随时间变化最快,在225nm激发下的绝大多数时间内变化速率最慢
另外,文章还从量子计算出发,采用一维势阱模型,根据电子从HOMO到LUMO的跃迁,计算出了两者的
吸收波长值。比较分析了计算值与实验值之间的误差,考虑到将分子直链化后其键长与实际情况有所差别,
结果认为理论计算有一定的参考价值
关键词乙二醇;丙三醇;荧光光谱;吸收波长
中图分类号:0657.3文献标识码:A文章编号:1000-0593(2007)07-1381-04
引言
在光谱应用方面,国内外的许多学者对乙二醇和丙三醇
进行了大量研究。例如Klau等发现在丙三醇和水的混合溶
乙二醇俗称甘醇,是多元醇中最简单的、工业上最重要液中,EGFP的荧光寿命随着两三醇含量的增加而缩短
的二元醇,是带有甜味但有毒性的粘稠液体,是合成聚酯纤 Alexey等发现随着丙三醇的增加,皮肤透光率显著增强刚
维涤纶及乙二醇二硝酸酯炸药的原料;丙三醇俗称甘油,它梁爱惠等在丙三醇-硫酸钡微粒体系的瑞利散射光谱中发现
是重要的三元醇,以酯的形式广泛存在于自然界中,也是有在407m处产生一较强的瑞利散射峰;欧阳艳冬等利用
甜味的粘稠液体;甘油在工业上用途极为广泛,可用来制造分光光度法对乙二醇、丙三醇等六种护肤品常用油类基质原
三硝酸甘油酯用作炸药或医药,也可用来合成树脂,在印刷料进行了分析,发现这两种多元醇对紫外吸收较弱?;刘俊
工业、化妆品工业、烟草工业中作为润湿剂。两者均可与水杰等在29℃和0-1.0GPa压力下对丙三醇的拉曼光谱进行
混溶,但不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。由于多元醇分子中了研究。但是目前有关乙二醇、丙三醇自身的荧光光谱报
的羟基都可以形成氢键,所以它们的沸点、相对强度均比同道尚是空白,由于不了解甘油的性质,在生产中很多人把复
碳数的一元醇高。
合甘油当作甘油使用,给生产带来了麻烦。作为一项便捷
由于水溶液的冰点低(含40%乙二醇的水溶液,冰点为有效的分析手段,用荧光光谱分析多元醇势在必行。
25℃;60%乙二醇的水溶液的冰点为-49℃),在水中溶
本文不但给出了乙二醇和丙三醇的紫外吸收光谱和荧光
解度又大,且在低温保护溶液中,线性多元醇与水分子之间光谱,还通过乙二醇的一阶导数荧光光谱,对该溶液在不同
有较强氢键作用,而正是由于这些氢键的存在,降低了形成紫外光激励下的相对强度变化速率进行了对比;同时利用
冰晶所需要的相变驱动力2。因此,在低温生物医学方面,维势阱模型,对两者的吸收波长进行了量子计算。
乙二醇和丙三醇均作为很好的防冻剂。在该方面,目前已有
较多报道2?。例如, Vigier等利用内摩擦、小角度Ⅹ射线衍
实验装置和实验方法
射、衍射三种方法联用研究丙三醇浓溶液中结晶与玻璃化过
程]; Bronshteyn等利用DSC和低温显微镜研究了乙二醇1.1实验装量
浓溶液的反玻璃化过程中冰晶成核与生长的动力学?。
采用北京瑞利分析仪器公司的UV1201-紫外/可见光光
收日期:2006-05-10,修订日期:2006-08-20
甚金项目:国家自然科学基金项目(20276027)和江苏省自然科学基金项目(BK2005010)资助
作者简介:徐辉,1983年生,江南大学信控学院硬士*通讯联系人 email1 thu@stu.edu,cn
光谱学与光谱分析
第27卷
度计测量系统获得待测样品的吸收光谱,美国 Roper Scien
ifc公司的SP2558多功能光谱测量系统获得荧光光谱。所3分析与讨论
使用的光源为氙灯,样品所发射的荧光经单色仪系统再由
CCD采集信号。激发单色仪系统中的光栅为每毫米1200刻
(1)导数光谱的特点在于可减小光谱干扰,增强特征光
线的闪耀光栅(闪嬥波长为300mm),发射单色仪中用每毫谱精细结构的分辨能力,区分光谱的细微变化1318。作者给
米1500刻线光栅(闪耀波长为500nm)
出了乙二醇的一阶导数荧光光谱,如图4。其中横坐标X为
1.2试剂
所记录的荧光光谱对应波长,纵坐标Y为荧光相对强度随波
实验中使用的乙二醇和丙三醇均为 Sigma公司生产的色长改变的速率(即一阶导数dI/d)。Y=0即dI/d=0所对
谱纯,超纯水为无锡华晶公司生产。
应的横坐标即表示在紫外激励下,乙二醇溶液的相对强度最
1.3实验方法
大值所对应的点,即荧光峰值所对应的波长。
测量吸收光谱时,以水为参比,光谱带宽2nm。取样间
隔2mm,用190~340mn波长的紫外光照射;利用多动能光
根据一近?乱?近dI/越大,随着时间的
谱测量系统,选择适当的激发波长和扫描时间,得到相应的推移,荧光相对强度增加得越快,反之亦然。从图中我们可
荧光光谱图。
以清晰地看出,在Y≠0的区域内,以210mm激发,dI/分
别达到最大值和最小值,也就是说在该波长激发下荧光相对
2实验结果
强度增加衰减得最快;同时,在225mm激发下的绝大多数
1200
2.1乙二和丙三醇的吸收光谱
1000
乙二醇和丙三醇的紫外吸收光谱如图1所示。从图中可
22)
以看出,两者的最大吸收波长均在198nm,在260nm以后
800
290
210
几乎都没有吸收。
?600
24n
200
300
0.8
Wavelength/nm
Fig. 2 The fluorescence spectra of
ethylene glycol under Uv-light
0
200220240260280
Wavelength/nm
120
Fig. 1 The absorption spectra of ethylene glycol and glycero
240
220
1: Ethylene glycol; 2 Glycerol
800
2.2乙二醇和丙三醇的荧光光谱
实验中分别以205~240nm,220~250nm波长范围内
的紫外光激发乙二醇和丙三醇溶液,激发光间隔为5nm,曝
光时间为15s,所得戋光光谱图分别如图2和图3所示。图
中省略了人射光及其二次衍射峰,仅保留了其较明显的荧光
Wavelengthinm
部分,且荧光波形均经过FFT光滑处理。
Fig. 3 The fluorescence spectra of glycerol under Uv-ligh