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化学学科论文范例(优质4篇)

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化学论文【第一篇】

1简析综合化学实验

近年来,许多高校都陆陆续续的开设了综合化学实验课程,并依据国家的相关要求,采取一系列有效的措施,对其进行了合理的改进和完善,比如:采用最先进的技术或者是材料,对本课程的教学内容和方式进行优化等。其中,高校对综合化学实验进行改进的目的有三个,它们分别是:一,拓宽学生化学知识的学习范围;二,培养学生进行化学实验的综合能力;三,让化学实验能够很好的体现出当代社会对科研实验成果的应用效果。然而,在目前,教学者在对学生进行综合化学实验教学的过程当中,却还是因为实验内容的陈旧,使得教学出现了综合性不强的这一现象。因此,为了提高综合化学实验教学的综合性,教学者就应当对已有的科研实验进行全面的分析和探究,然后再将其合理的转化成化学综合实验,并结合国家对化学课程的教学要求,为学生研发出一个更具有效力的综合化学实验教学模式。

2探究科研实验转化成综合化学教学实验

为了更为直观的体现出科研实验转化成综合化学教学实验的这一过程,本文将以“羧酸氧钒化合物”这一科研实验为例,对其进行详细的说明。

(1)研究“羧酸氧钒化合物”的意义。

钒是一种银白色的金属,它的熔点很高,常与铌、钨、钼并称为难容金属,有延展性,质坚硬,无磁性,具有耐盐酸和硫酸的本领,且其在耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好,它在空气中不会被氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。其次,它还被作为人类的营养剂或者是药剂,可治疗糖尿病、风湿病、结核病以及贫血症等。与此同时,在经过各国科学家对其进行的多年研究之后,表明:因钒类化合物具有对人体内部器官有着比较大的刺激性等特点,所以钒类化合物成为了阻碍人们对钒进行深入研究的一个障碍。因此,为了有效解决这一障碍,科学家在经过多次实验与探讨之后,研发出了“羧酸氧钒化合物”,且该化合物也成为了当今社会中的一个研究热点。

(2)探析“羧酸氧钒化合物”实验。

该实验借助钒化合物和芳香羧酸的化学反应,来窥探它们的反应时间以及反应过程,并从中找出它们能够达到最好反应效果时所必备的条件,以满足教学者对化学实验的综合性要求。

(3)简析实验目的。

该实验的目的有如下几个:①让学生熟练掌握红外光谱的实现原理;②让学生认识并了解到蒸发仪等实验仪器的具体操作步骤;③让学生回顾已经学习过的理论知识,比如:过滤等;④让学生了解并掌握“羧酸氧钒化合物”的制作原理;⑤培养学生对化学进行综合实验的能力。

(4)探究实验原理

①对V2O5和H2C2O4进行催化处理,使它们生成VOC2O4;②让PhCOOH和Ca(OH)2酸碱中和,得到(PhCOO)2Ca;③让新生成的VOC2O4和(PhCOO)2Ca进行复分解反应,获取生成物VO(PhCOO)2和CaC2O4;④对VO(PhCOO)2和CaC2O4进行过滤和结晶等操作,获取最终产物。

(5)分析实验所必备的试剂和仪器

①试剂:草酸、氢氧化钙、无水乙醇、氢氧化钡、苯甲酸、硫酸氢钒和水杨酸。②仪器:旋转蒸发仪、玻璃棒、圆底烧瓶、锥形瓶、搅拌器和橡胶导管等。

(6)探析实验的具体步骤

①取适量V2O5置于锥形瓶中,并向锥形瓶中加入50毫升水以及的H2C2O4,利用玻璃棒将其搅拌均匀。待搅拌均匀之后,将锥形瓶放入微波炉,用中火对其加热十分钟。取出待凉,进行过滤,得到VOC2O4溶液。②取30mmol水杨酸以及15mmolCa(OH)2,将其装入盛有170毫升水溶液的玻璃瓶中,然后对玻璃瓶进行一小时的水浴加热,注:水浴的温度要控制在75摄氏度左右。待反应完全之后,所得溶液从原来的粉色变为无色。③把无色溶液倒入VOC2O4溶液中,搅拌时,可观察到有大量颗粒状物体析出,待凉,过滤,观察剩下的溶液,可见溶液的量比原来的减少了三分之二。④将100毫升无水乙醇加入母液中,有少量深蓝色沉淀物析出,对溶液进行过滤后,用无水乙醇对沉淀物进行清洗,然后再对沉淀物进行干燥处理。⑤把30mmol苯甲酸以及15mmol氢氧化钙融合在一起,使其在80摄氏度的水温下进行水浴回流处理,待其反应完全之后,所得溶液为无色。⑥向5中所得的无色溶液中加入VOC2O4溶液,保温搅拌四分钟,待其充分反应之后,冷却,过滤。把100毫升无水乙醇加入过滤之后的溶液当中,静置五分钟,过滤,对滤得的沉淀物用无水乙醇清洗,最后再对沉淀物进行干燥处理。

(7)简析实验结果。

实验结果表明:V=O能够在整个反应的过程当中,被完整的保存下来,且它在发生配位反应的同时,也生成了氧和钒的配位键。其次,在对实验数据进行分析之后,可以得出羧酸氧钒化合物的化学式为:VO(PhCOO)2,且该化合物的结构是五配位的四角锥形。

3结语

综上所述,科研实验作为一种具有较高实用价值的化学实验,它对综合化学实验教学来说,是百利而无一害的。因此,面对综合化学教学实验的现状,教学者就应当更为合理的把科研实验转化成综合化学教学实验。唯有这样,才能够提高综合化学实验的教学水平,并让学生培养起良好的科研能力以及思维能力。

化学学科论文【第二篇】

九年义务教育是公民的素质教育。初中化学作为九年义务教育的一门学科,必须研究如何从学科本身出发来为提高全民族的素质服务,即通过化学基础知识教育,培养学生的基本技能和能力,培养关心自然,关心社会的情感,使之具备科学态度,掌握科学的学习方法。与此同时,对学生进行思想政治教育。初中化学教学大纲及九年义务教育化学教材比较好地体现了素质教育的目的和任务。《大纲》中明确指出:“化学教学是化学教育的启蒙阶段,要贯彻全面发展的方针,着眼于提高全民族的素质,以基础知识教育学生,培养学生的基本技能和能力,在课堂教学中对学生进行素质教育。”它改变了以往教材中过分重视基础知识和操作技能,忽视学生能力培养的弊端,而在传授知识和技能的同时,重视了科学态度、学习方法及兴趣的培养;重视了启发学生思维,培养学生思维能力、观察能力、实验能力及自学能力;重视了通过介绍中国化学工业发展状况及最新成就,对学生进行热爱祖国、保护环境、关心自然、关心社会的情感教育和政治思想教育。这些都体现了贯彻素质教育的总目标。

中学化学教学如何体现素质教育呢?要做到以下三点。

一、要转变观念,面向全体学生,实现从应试教育到素质教育的转轨

“素质教育”是相对于“应试教育”提出的,它们的主要不同在于教育观、质量观、学生观不同,即是否面向全体学生,是否使学生全面发展,是否使学生生动活泼地主动地学习。“素质教育”与“应试教育”在如下几方面存在着明显的差异:

从培养目标上看,素质教育是德、智、体、美、劳全面发展,应试教育只重视智育。从对待学生上看,素质教育面向全体学生;应试教育只面向学习成绩好的学生。

从教学内容上看,素质教育着眼于素质的全面提高;应试教育是考什么教什么,不考不教。从教学过程上看,素质教育注重启发学生生动活泼、主动地学习;应试教育则是教师一讲到底,学生只是听讲。

从教学方法上看,素质教育是师生双向活动,变讲授为训练,优选最佳的教学方法;应试教育则为“满堂灌”,学生被动地学习。

从学生负担上看,素质教育目标是当堂理解,重视学科能力的提高;应试教育是大搞题海战术,学生不堪重负。

从教学效果上看,素质教育的任务为大面积培养合格学生,应试教育侧重个别尖子学生而且多为高分低能,大面积学生不合格。

从以上分析可以看出,应试教育是以追求升学率为根本目的的陈腐模式,扭曲了教育的本质,扼杀了学生的个性。我们要坚决反对应试教育,毫不犹豫地变应试教育为素质教育,这是深化教学改革的关键。它关系到我国两个文明建设的水平,关系到我国21世纪在国际竞争中的地位,因此转变观念是当前中学教育工作者的重要任务。作为化学教师应当毫无例外地把素质教育落实在日常教学之中。

首先,要认真领会大纲。新大纲是根据义务教育的性质和任务制订的,化学义务教材又是根据我国国情、化学学科的特点和中学生的心理、生理发展规律而编写的。大纲着眼于全面提高学生素质,注重了化学知识与社会生活、生产实际,传授知识与培养能力,传统知识和现代知识,本学科知识与相关学科知识等各个方面的联系。因此教师正确执行大纲,就能保证化学教学从单纯的以升学为目的的应试教育转变为公民的素质教育,从只重知识传授转变到重技能和能力的培养,从只重书本转变到理论联系实际,从只重智育转变到德、智、体、美、劳五育全面发展。

其次,要把素质教育的目标落实到每一节课中。课堂教学是实施素质教育的主渠道,教师在备课时应注意制定出知识目标、能力目标、学生学习情感目标,并在教学过程中加以落实,使学习程度不同的学生都能得以提高。

最后,加强学法指导,注重能力培养,这是教学观念转变的具体体现。知识和技能是学生形成能力的基础,而能力是学习掌握知识技能的必要条件,是促进学生提高学习水平的重要因素。教师在教学中应不失时机地对学生进行学法上的指导,使学生形成良好的学习方法和学习习惯,使学生的素质得以提高,使素质教育落实在日常教学之中。

二、化学基础知识是素质教育的基础,在化学基础知识的教学中突出观点的教育及科学态度和科学学习方法的教育是实施素质教育的关键

初中化学教材是按义务教育大纲编写的,它的体系是必学与选学相结合、课堂教学为主与阅读和家庭小实验相结合、学校教育与社会实践相结合的比较科学的体系,使教材延深到了社会和家庭,使化学教学与日常生活、科学技术、生产劳动相联系,是一本进行化学素质教育的好教材。

因此,深刻理解大纲,钻研教材并且体现在日常教学中,是进行素质教育的关键。化学课的讲授主要目的是在教会学生掌握基本概念和理论的基础上,通过元素化合物知识的学习,使学生了解物质的结构决定物质的性质,物质的性质决定物质的制法和用途;通过一些定性的验证性实验,培养学生实验操作和观察能力;通过化学计算的学习,使学生初步学会定量地分析和解决化学问题的能力,使学生在学习双基知识的同时初步形成用化学观点和化学方法分析和处理问题的能力。

总之要着力于培养学生科学态度和方法,教学的重点应放在对学生科学的思维能力、观察能力的培养和训练上,而不能放在单纯为解题而解题的训练上。要做到这一点,化学课的教学应从学生熟悉的知识入手,可以从日常生活和社会生产中的化学现象出发,深入到化学的基本概念和理论等基础的化学知识,再经过解释、练习,使学生对新知识学得实在,理解深刻,初步形成进一步学习和工作的能力。特别是新大纲和九年制义务教育教材比原大纲和教材在化学基本概念和理论方面适当降低,而在元素化合物知识方面适当拓宽;化学计算难度和数量上大幅度的降低,化学实验略有加强。这种变动适应了社会主义现代化建设的需要,符合义务教育培养目标。

例如初中化学元素化合物知识,除以碳、氢、氧、铁等金属和非金属及化合物知识为主,介绍了酸碱盐之间的反应外,还介绍了空气、水、煤、石油、环境保护、能源、人体健康与化学的关系等与公民素质教育有关的知识。这部分知识比较零碎,庞杂难记,在教学中应加强实验,注意归纳和总结。如在学过H2,O2,CO2三种气体之后,可组织学生利用教材P.115的仪器,让学生选择仪器进行操作制取三种气体,这样从H2,O2,CO2三种气体的实验室制法开始,对实验药品、反应原理、仪器装置、收集方法及实验中注意事项进行总结、归纳,然后再通过实验复习H2,O2,CO2各自的物理性质和化学性质、实验现象及有关的化学反应方程式等。

再例如:可设计一组C,H2,CO三种还原剂实验对比,使学生对所学知识得到系统的认识,从而使学生观察能力、语言表达能力得到提高。

这样使学生在学习基础知识的同时,通过归纳总结,培养了学生科学态度和科学的学习方法,使他们的能力得以提高,同时促使辩证唯物主义世界观的形成。

三、加强实验教学,提高学生的能力是实施素质教育的有效途径

《大纲》指出:“化学是一门以实验为基础的学科,化学实验可以激发学生学习化学的兴趣,帮助学生形成化学概念,获得化学知识和能力,培养学生观察、实验能力,还有助于培养实事求是,严肃认真的科学态度和科学的学习方法。”因此加强化学实验是提高学生能力的重要环节。教学中要坚决反对“黑板上画实验,课堂上讲实验,课下背实验”的应试模式,要把教材中选的82个演示实验认真做好。做到课前进行周密的准备,使现象明显,效果良好,让全班学生都看清楚;实验时要做到操作规范化,并注意启发引导学生从具体观察上升到抽象思维。对10个分组实验应要求学生做好预习,仔细观察实验现象,联想所学过的知识进行分析、判断,认真做好记录,填写实验报告,养成良好的实验习惯。对于8个选做实验和10个家庭小实验,在课外活动中老师应指导和鼓励学生做,培养他们综合运用知识,善于自学和勇于创新的意识。

为保证实验成功,还应进行心理素质的教育。首先,应克服依赖心理,独立完成实验,必须自己拥有第一手资料,亲手做,亲眼看,用脑想,只有亲自参与,才能从成功中得到喜悦,从失败中通过总结得以提高;其次,应教育学生克服胆怯,怕失败、危险的心理,用科学家不畏艰险探求科学真谛的动人事迹教育学生,启发他们大胆实验;再次,还应注意向学生介绍实验中可能出现的偶然现象,使他们心中有数,实验时踏实。

化学研究论文【第三篇】

论文摘要玉米田化学除草可根据玉米的生长期分为3个阶段:玉米播后苗前进行封闭处理、玉米苗后早期进行茎叶处理、玉米中期封行以前定向处理,根据田间杂草分布、栽培技术及天气情况,选择合适的除草剂品种是解决玉米田杂草危害的关键。

近些年来,随着除草剂品种的增多及化学防除技术在农业生产中的推广应用,化学除草已广泛应用于玉米生长的各个时期。而根据田间杂草分布、栽培技术及天气情况,选择合适的除草剂品种是解决玉米田杂草危害的关键,不但会降低农户的劳动强度与时间,而且会降低耕种成本,达到增产的目的。玉米田化学除草可根据玉米的生长期分为3个阶段。

1玉米播后苗前进行封闭处理

在这一阶段主要是小麦收割后或地表进行整理完毕,杂草出土较少或未出土,已经进行玉米播种后可采用封闭处理。应用的除草剂以酰胺类、均三氮苯类除草剂为主,比如乙草胺、异丙草胺与阿特拉津的混剂。目前市场上表现较好的除草剂有惜玉、棒米笑等,其作用机理是通过地表喷雾,让药液在地表表面形成1层厚1cm的药土层,在杂草出土时碰到药土层,经幼芽或幼茎吸收,达到杀死杂草的目的。因此,应用以上产品进行杂草防除时要求在较长一段时间内不要破坏地表,喷药时应倒退行走,做到喷洒均匀;否则可能影响药效。

玉米田苗前除草受天气、土质、地表情况、使用技术及用量等因素影响较大,经常药效表现不稳定。但是玉米做封闭处理对于玉米的生长起关键作用,作物前期与杂草争肥争水的能力弱,需要一个相对良好的环境才能得到有效成长,同时更大程度上限制了杂草的出土,为后期杂草防除效果提供有力保障。但有些杂草在玉米播后苗前已有小部分出土,此时可以配合天闪(200g/L水剂)进行综合除草(即封杀结合),可以控制出土和未出土的杂草,但需要注意的是天闪应在玉米播种后立即使用。

2玉米苗后早期进行茎叶处理

如果由于农时或天气原因等影响了前期用药,或者因为天气、麦茬等原因造成封闭不好,在玉米苗后早期出土的一些杂草,也能够进行化学防除,从而控制早期的田间杂草,比如烟嘧磺隆系列产品。具体品种有玉农乐、金玉老、玉米见草杀、玉之盾等,同时根据田间杂草情况也可与盾隆(氯氟吡氧乙酸)等产品混用扩大杂草谱,防治阔叶杂草。

由于玉米田间杂草品种的不同,以及各品种的农药针对的标靶杂草不同,所以需要选择合适的除草剂品种。

如烟嘧磺隆对香附子与禾本科杂草效果理想,而对阔叶杂草效果较差;盾隆对阔叶杂草效果好,对禾本科杂草效果差,要根据田间杂草情况选择合适产品来进行杂草防除。

在玉米苗后茎叶处理全田喷雾时,首先要注意的是用药安全。进行苗后用药因用药不当会出现药害现象,如白化、矮化、卷心等症状出现(首先需分辨是否是因病虫害引起的)。发生药害的原因一般有以下几点:一是增大用药量;二是在高湿、高温环境下用药;三是与其他产品混用;四是用药时间不对或玉米品种受限制。以烟嘧磺隆为例,施用时期为玉米苗后二至七叶期,不能用于甜玉米、制种田玉米等,不能与有机磷类农药混用,用药前后7d内不能使用有机磷类农药等,所以在使用玉米苗后产品时,在向经销商询问的同时,应用时更需要阅读产品标签的内容,以确保能正确用药。相对苗前封闭性除草来说,苗后用药受环境影响较小,是未来玉米田除草的方向。

在农业生产实践中,苗后除草剂的使用可以采用顺垄喷雾,这是一个比较成熟的使用技术。在国内很多地方都有比较成功的范例。主要的好处有以下几点:首先玉米田苗后顺垄喷雾能最大限度地降低除草剂对较为幼嫩的玉米叶片的伤害;其次除草靶标是生长在田间的杂草,田间漫喷,玉米的着药面积更大,不仅浪费药液,更重要的可能会降低防除效果,顺垄施药能够解决这个问题,从而提升除草效果。

3玉米中期封行以前定向处理

因前期用药不理想或雨水过多新生杂草又产生危害,此时仍可以使用天闪或玉米见草杀、金玉老等产品进行定向喷雾,这时玉米已经较高(60~80cm高),采用行间定向喷雾,既可保护作物,又能除掉所有杂草,天闪(200g/L水剂)属灭生性除草剂,在应用中需注意不要将产品喷到作物上,在使用时应加喷雾防除罩。影响天闪药效的主要原因是产品在配制时用水的清洁度问题。为了提高药效需要用纯净的水配药,不要使用河水、井水等含杂质较多的水,应使用自来水,在阳光充足的条件下,天闪见效迅速,几个小时即可看到杂草死亡。

4参考文献

[1]李金元,徐世林,张玉红。玉米田化学除草面临的问题及防治对策[J].湖南农业科学,2007(4):146-147.

化学研究论文【第四篇】

关键词化学发光,化学光源,草酸酯,荧光剂,合成

1发展背景

化学发光是指某些化学反应中发出可见光的反应过程。化学发光体系有数种,但适用于化学光源的只有过氧草酸酯类化学发光体系。它以草酸酯、过氧化氢和荧光剂为主要成分,是迄今为止发现的一种最有效的化学(非生物)发光体系,量子产率高达20%~30%。

过氧草酸酯类化学发光最早发现于20世纪60年代。此后,20世纪70年代AmericanCyanamide公司的Rauhut等合成了一系列草酸酯。Rauhut等研究的主要目的是开发应急光源,并称之为“化学光源”(chemicallight),成为草酸酯获得实际应用的重要实例之一,并成功地研制和开发了发光棒。最初化学光源只是用于军事活动,后来逐步进入民用市场。使用这种冷光源可以杜绝因电火花或热光源引起火灾的可能性,也可用作紧急照明等。近年来,这种化学冷光源已日益流行于各大晚会上,具有很大的市场前景。另外,将应急光源与警报结合的紧急设施有利于人们在发生火灾时的逃生。

2化学光源的结构和组成

化学光源一般是由内外套管构成,外管的材质是聚乙烯塑料,内管是一个玻璃泡[1],不同的发光材料分别封装在内外管中。使用时将聚乙烯管折曲,使中间的玻璃泡破碎,两种液体一经混合立即反应,发出荧光。标准的化学光源持续发光2~20h。近年来化学光棒的构造也有一些改变,如Lexington&Assoelates公司发明的化学光棒里含有2种或以上的草酸酯,可发多色光。AmericanCyan-amide公司发明的化学发光器件只需转动就可产生化学发光。现在Omniglow公司还发明了一种化学发光器件,可连续发出不同颜色的光。

化学光源的组成主要包括二芳基草酸酯和氧化剂,通常的氧化剂为过氧化氢。当向体系中加入荧光剂,则产生很强的化学发光。此外,这一反应体系一般还包括一种或多种溶剂、催化剂和添加剂等。即在聚乙烯外管中放入草酸酯、荧光剂、溶剂,玻璃泡中封入过氧化氢、催化剂、添加剂。

3草酸酯类化学发光体系的发光原理

虽然草酸酯的化学发光经过了40多年的研究,但是至今它的发光原理也没有确定,其主要原因是反应的中间体活性较高、寿命短,无法直接获得检测,大多数人所认为的草酸酯类化学发光过程可用下列方程式表示[2]:

ArOCOCOArO+H2O2+荧光剂+催化剂=2CO2+2ArOH+荧光剂+hν

其发光机理可认为是:过氧化氢对草酸酯的羰基亲核进攻,生成双氧基环状中间体二氧杂环丁二酮,中间体分解将能量传递给受体荧光分子,使之处于激发状态,这种激发态分子从激发单重态回到基态,释放出光子即发出荧光。总的发光过程可用下式表示:发光效率是评价一个化学发光反应体系性能的重要参数。1摩尔分子发生化学发光反应如能产生1摩尔光子则化学发光效率为100%。过氧草酸酯化学发光的效率可用下式表示[3]:

QCL=

其中,YKI是关键双氧基环状中间体的产率,YES是激发态荧光分子的产率,QFL是荧光剂的荧光量子产率。由上可见,草酸酯的反应性能和荧光剂的荧光量子产率是决定其化学发光激发荧光效率的主要因素。采用具有较高量子产率的荧光剂将有助于提高化学发光的效率。

4草酸酯的种类及合成

草酸酯的化学发光强度和寿命主要取决于发光过程中的速率步骤,也就是过氧化氢与二芳基草酸酯的亲核进攻,以及随后2个取代基苯酚作为离去基团生成环状双氧基中间体的反应活性。一般芳基草酸酯分子中苯环上连有吸电的取代基,且该取代基的电负性越强,则越有利于酯的分解而形成环状过氧化合物。一个理想的草酸酯化学发光试剂还应在所用的有机溶剂(通常为邻苯二甲酸酯)中具有较好的溶解性(要求草酸酯浓度达到10-2~10-1mol/L)及稳定性。

对于草酸酯的选择,Rauhut等已作了大量的开拓性工作,我国对开发新型草酸酯化学发光试剂也作了较多研究。现有报道的草酸酯种类达数10种,可是能够满足上述发光条件要求的只有几种,用于化学光源较好的草酸酯是双(2,4,62三氯苯基)草酸酯,双(2,4,52三氯262烷基羰苯基)草酸酯和双(2,42二氯262烷基羰苯基)草酸酯。

双(2,4,62三氯苯基)草酸酯在邻苯二甲酸酯中具有较小的溶解度,发光强度大,持续时间短,可通过调节组分配比达到所需要求,较适合于化学发光体系。双(2,4,52三氯262烷基羰苯基)草酸酯化学发光量子效率较高,在溶剂中具有较大的溶解度,适合于高强度的发光体系。双(2,42二氯262烷基羰苯基)草酸酯发光强度比前一种弱,持续时间长,适合于制造低强度长寿命的光源。系列中各种酯的化学发光性能无明显差异,但双(2,42二氯262异戊氧羰苯基)草酸酯易提纯,稳定性高。

5荧光剂的选择及合成

荧光剂的结构决定了化学发光的颜色和效率。选用不同的荧光剂可以得到特定颜色的化学光源,然而,这种选择还必须受到荧光分子在溶剂中溶解度,以及在碱性和氧化气氛介质中稳定性的约束;同时荧光分子的荧光产率也对化学发光效率有影响,浓度淬灭效应小,具有较高荧光产率的荧光剂将有助于化学发光效率的提高。荧光剂在体系中的浓度有一适当的范围,一般在10-2~10-4mol/L,浓度太大容易引起浓度淬灭,太小则光强不足。

过氧草酸酯类化学发光体系中使用的荧光剂,通常选用较稳定的稠合线性共轭芳烃[4]。较好的荧光剂为蒽的衍生物:9,102二苯基蒽,9,102二苯乙炔基蒽[5,6]及其取代衍生物[7~9]等。除此之外,还有萘[10]和聚酰亚胺[11,12]的取代衍生物。

AmericanCyanamide公司还发现在发光系统中加入可溶性苝类荧光染料,可在黑暗中发出白光或更高强度的有色光。如在含有蓝色荧光剂的发光组分中加入可溶性苝类荧光染料,就可得到白光。改变用量则可得到蓝色和白色至白色和粉红色之间的颜色。合适的可溶性苝类荧光染料包括N,N’2二(2,52二叔丁基苯基)23,4,9,102苝四甲酰亚胺。

6影响发光体系的因素

催化剂和抑制剂

在双氧环状中间体的生成过程中,一些弱碱的加入可增加发光强度,提高量子效率,但也会降低发光寿命[13]。实际使用时,常用的催化剂为水杨酸钠。通过调节催化剂的加入浓度,可以使长寿发弱光的体系转化为短寿发强光的体系。相反,抑制剂的加入,可以抑制化学发光,使光能以较平稳的趋势长时间地释放。抑制剂通常是一些有机强酸或酸酐。

氧化剂的结构及浓度

草酸酯化学发光体系一般选用无水过氧化氢作氧化剂。当H2O2浓度较高时,不利于化学发光强度的提高;但在较低的浓度下,发光衰减的速率也随之加快。理论上草酸酯与过氧化氢浓度之比应为1∶1,但一方面因为草酸酯比过氧化氢贵得多,另一方面过氧化氢易分解,所以在制备化学光源时,为使草酸酯完全发挥作用,过氧化氢一般稍过量一些。如果加入一些酚类化合物,如2,4,62三叔丁基苯酚,可抑制储存过程中过氧化氢的分解。

溶剂

考虑到草酸酯、荧光剂溶解性及与H2O2互溶性方面的原因,过氧草酸酯化学发光体系一般采用邻苯二甲酸作为溶剂,也可用二甲酯,丁酯,叔丁醇或三乙基柠檬酸酯[14]等。当溶剂中有水分或其它杂质时,会对草酸酯溶液的稳定性有影响,使制备的冷光源保存期缩短。

提高发光强度及持续时间的其它方法

在发光体系中,加入适当比例的邻苯二甲酸二(十三)酯(DTDP)或已二酸二(十三)酯(DTDA),可以明显增强原发光体系的发光强度和发光持续时间。例如,在一种由AmericanCyanamide公司生产的绿色发光棒的化学液体(7mL)中分别加入410mLDTDP或DTDA,可使发强光的时间从原来的2h增加到20h。

加入少量的聚合物添加剂,如适量的聚苯乙烯[15],能明显增强化学发光,加入纤维素2乙酸2丁酸酯聚合物和聚环氧乙烷也能增强发光。

7不同颜色的化学发光组分

根据以上的内容,现介绍几种发不同颜色光的草酸酯化学发光体系[2,16]。

绿色化学发光,试剂A:邻苯二甲酸二丁酯作为溶剂,荧光剂二苯乙炔基蒽/mL,草酸酯0115g/mL,还可以加入柠檬酸或聚苯乙烯,以改善发光效率;试剂B:80%邻苯二甲酸二甲酯+20%叔丁醇作为溶剂,浓缩H2O2(体积比为4125∶);试剂A与试剂B体积比为1∶2混合,即可观察到发出绿光。

红色化学发光,试剂A:10mL罗丹明B(碱性)饱和溶液+160mL聚乙二醇400+2mL31%H2O2;试剂B:250mg双2(2,42二硝基苯苯基)草酸酯;向试剂A中加入粉末状的试剂B,摇动混合。蓝色化学发光,试剂A:250mg双2(2,42二硝基苯苯基)草酸酯+50mL邻苯二甲酸二乙酯+15mL二苯蒽;试剂B:25mL邻苯二甲酸二乙酯+215mL正丁醇+%H2O2;向100mL的试剂A中加入50mL试剂B,摇动混合。

黄色化学发光,试剂A:250mg双2(2,42二硝基苯苯基)草酸酯+50mL邻苯二甲酸二乙酯+110mg5,6,11,122四苯基萘;试剂B:25mL邻苯二甲酸二乙酯+正丁醇+%H2O2;向100mL的试剂A中加入50mL试剂B,摇动混合。

8展望

化学光源现阶段的研究方向应该是提高发光的强度和寿命,以利于发挥更大的用途。长时间发亮的荧光棒可用于娱乐场合,而高亮度的荧光棒可在一些不宜用电或没有电的地方应急用,所以对过氧草酸酯化学发光体系作系统的研究是很有价值的。从原料的选择,各组分的配比到工业化生产都需要更进一步的探索。

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