Влияние температуры на концентрацию триплетных молекул в твердых растворах при сенсибилизированном возбуждении (стр. 19 из 25)

Такие же исследования были проведены для пары бензофенон-аценафтен в н.-декане (рис. 18) при четырёх фиксированных температурах отжига: Т₁ = 157 К (кривая 1), Т₂ = 167 К (кривая 2), Т₃ = 172 К (кривая 3) и Т₄ = 177 К (кривая 4). Для данной пары, как и для предыдущей, интенсивность сенсибилизированной фосфоресценции, а следовательно и число триплетных молекул акцептора энергии I/I₀ (n^T/n₀^T) растет с увеличением времени отжига. Предельные значения, к которым стремится I/I₀ (n^T/n₀^T), и для данной пары зависят от температуры отжига. С повышением температуры отжига предельные значения I/I₀ (n^T/n₀^T) увеличиваются. Так, при температуре Т₁ = 157 К отжиг приводит к максимальному значению I/I₀ (n^T/n₀^T) » 15, при Т₂ = 167 К - I/I₀ (n^T/n₀^T) » 18, при Т₃ = 172 К – I/I₀ (n^T/n₀^T) » 30 и при Т₄ = 177 К – I/I₀ (n^T/n₀^T) » 35. Скорость процесса, приводящего к увеличению интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции аценафтена так же возрастает с увеличением температуры отжига.

Существование насыщения I/I₀ (n^T/n₀^T) при отжиге говорит о том, что в растворе с прошествием времени достигается равновесное состояние. Это состояние в условиях стационарного возбуждения характеризуется определённым числом триплетных молекул акцептора энергии, участвующих в излучении. Причём число триплетных молекул акцептора, характеризующих равновесное состояние, растёт с увеличением температуры отжига.

Таким образом, на основании этих результатов можно сделать вывод о том, что увеличение интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции в температурной области 2 и его необратимый характер обусловлен отжигом образца в процессе его нагревания. Подтверждением этого вывода является то, что интенсивность сенсибилизированной фосфоресценции отожжённого образца монотонно убывает при повышении температуры (рис. 19, кривая 1).

Уменьшение интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции отожжённого образца при повышении температуры сопровождается падением времени затухания t_Т (кривая 2, рис. 19). Это и монотонный характер температурной зависимости интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции отожжённого образца указывают на то, что в системе остаётся только один процесс, влияющий на концентрацию триплетных молекул акцептора энергии – динамическое тушение.

Эти результаты дают основание утверждать, что отжиг снимает концен

трационное тушение сенсибилизированной фосфоресценции органических молекул в замороженных н.-парафиновых растворах.

Представляло интерес исследовать влияние отжига на концентрационную зависимость интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции. С этой целью был проведён следующий эксперимент.

Для растворов, в которых концентрация молекул донора (бензофенона) оставалась постоянной и равнялась 10^-3 М, а концентрация акцептора (нафталина) изменялась от 10^-5 М до 10^-2 М, измерялось отношение интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции акцептора к интенсивности фосфоресценции донора I^СФ/I^Б (рис.20). Измерения I^СФ/I^Б производились до отжига образца (кривая 1) и после его отжига (кривая 2) при 185 К по достижению насыщения.

Величина I^СФ/I^Б для неотожжённого образца при увеличении концентрации нафталина от 10^-5 до 5×10^-4 М линейно возрастает. Эти данные говорят о том, что в настоящем диапазоне не наблюдается концентрационного тушения сенсибилизированной фосфоресценции. Экспериментальные точки кривой 2 отожжённого образца здесь практически совпадают с точками кривой 1. Следовательно, в области прямой положительной зависимости I^СФ/I^Б от логарифма концентрации акцептора, низкотемпературный отжиг практически не влияет на число триплетных молекул акцептора.

Далее, при повышении концентрации от 5×10^-4 до 10^-2 М для неотожжённого образца наблюдается резкое уменьшение I^СФ/I^Б – область концентрационного тушения сенсибилизированной фосфоресценции. Здесь отжиг приводит к увеличению значений I^СФ/I^Б по сравнению с кривой 1. Т.е. экспериментальные данные свидетельствуют о снятии, хотя и не полном, концентрационного тушения сенсибилизированной фосфоресценции в процессе отжига.

Итак, как видно из результатов настоящего опыта, отжиг приводит к увеличению интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции только в тех случаях, когда наблюдается ее концентрационное тушение. При этом отжиг приводит только к частичному снятию концентрационного тушения сенсибилизированной фосфоресценции.

Следует отметить, что обезгаживание образца путём многократной перекристаллизации в вакууме не изменяло влияние отжига на интенсивность сенсибилизированной фосфоресценции. Это даёт основание полагать, что снятие тушения сенсибилизированной фосфоресценции в процессе отжига не связано с наличием кислорода в растворе.

4.2 ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА СПЕКТРЫ И КИНЕТИКУ СЕНСИБИЛИЗИРОВАННОЙ ФОСФОРЕСЦЕНЦИИ

Если в результате отжига замороженного н.-парафинового раствора органических соединений снимается концентрационное тушение сенсибилизированной фосфоресценции, то можно ожидать, что при этом параметры спектров и кинетики сенсибилизированной фосфоресценции будут изменяться также, как при понижении концентрации раствора. С целью проверки этого предположения было исследовано влияние отжига на спектры сенсибилизированной фосфоресценции нафталина (рис. 21) и аценафтена (рис. 22) в н.-октане и кинетику сенсибилизированной фосфоресценции аценафтена (табл. 10 и 11).

На рис. 21 приведены спектры фосфоресценции пары бензофенон-нафталин в н.-октане для неотожжённого (а) и отожжённого (б) образцов. Возбуждался только донор энергии. Цифрами 1 на рисунке обозначены линии, принадлежащие спектру фосфоресценции бензофенона, цифрами 2 – спектру сенсибилизированной фосфоресценции нафталина.

Как видно из рис. 21, в результате отжига наблюдается увеличение интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции. При этом также наблюдается и увеличение интенсивности фосфоресценции молекул донора. Однако, увеличение интенсивности фосфоресценции молекул донора при этом происходит в меньшее число раз. Так, интенсивность фосфоресценции бензофенона после отжига увеличивается в 4 раза, а интенсивность сенсибилизированной фосфоресценции нафталина увеличивается после отжига в 40 раз.

В результате отжига раствора происходит также смещение максимума 0-0 полосы l_max в коротковолновую область на 40-50 см^-1. Для неотожжённого образца l_max – 473.0 нм, для отожжённого – 472.0 нм.

На рис. 22 приведён спектр фосфоресценции пары бензофенон-аценафтен в н.-октане для неотожжённого образца (а) и для отожжённого в течение 4 мин. при 180 К (б). Как видно, и в этом случае отжиг приводит к увеличению как интенсивности фосфоресценции донора, так и интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции акцептора. Рост интенсивности фосфоресценции донора при этом меньше, чем акцептора. При этом так же наблюдается смещение максимума 0-0 полосы в спектре фосфоресценции аценафтена в коротковолновую область на 40-50 см ^–1.

Таким образом, сравнение спектральных характеристик неотожжённого и отожжённого образцов показало, что отжиг приводит к смещению максимума 0-0 полосы в спектре сенсибилизированной фосфоресценции в коротковолновую область, а так же к увеличению интенсивности свечения как акцептора, так и донора энергии.

Изучение влияния отжига на кинетические характеристики сенсибилизированной фосфоресценции, в частности на время затухания t_Т, производилось на паре бензофенон-аценафтен в н.-октане. Результаты этих измерений приведены в табл. 12.