激发态电荷转移复合物

一些比较弱的给体、受体,在基态不发生电荷转移反应,但在光照时可形成激发态电荷转移复合物。处于激发态的电子给体(或受体)能量较高,比其基态更容易与受体(或给体)相互作用,表示如下:

式中 D、A、D*、A*分别表示给体、受体及其激发态,(D⋯A)*表示激发态电荷转移复合物,简称激基复合物(exciplex)。

激基复合物可通过测定给体-受体相互作用时的荧光光谱来检验。典型的激基复合物可从荧光光谱上观察到它的发射峰,其位置处于比形成它的给体(或受体)的荧光发射峰更长的波长处或较小的波数处,如 N- 乙烯基咔唑-反丁烯二腈,二乙基苯胺-蒽,二甲基对甲苯胺-丙烯酸甲酯等均是如此。下图为二乙基苯胺-蒽在甲苯中的荧光光谱图,虚线为蒽的荧光峰,实线为它与二乙基苯形成的激基复合物荧光峰,位置在波数

(γ)较小即波长(λ)较大处。

激基复合物是强极性的,在极性溶剂中迅速分解,所以通常观察不到它的荧光发射峰。此外,即使在非极性溶剂中,很多给体-受体在光照下虽形成激基复合物,但因存在某些非辐射过程而迅速失活,也观察不到它的荧光峰。这样的激基复合物常称为无荧光激基复合物。因此,电子给体、受体是否形成激基复合物,不能全凭是否观察到激基复合物发射峰为根据,而常常还需结合其他一些实验来判断。其中主要是:若给体(或受体)荧光有规律地被受体(或给体)淬灭,且符合 Stern-Volmer 关系式:

I0/I=1+kq·τ[Q]

则一般就认为生成了激基复合物。式中 I0、I 分别表示不加淬灭剂及存在淬灭剂时的荧光强度,kq 为淬灭速度常数,τ为荧光寿命,kq·τ称为淬灭常数,[Q]为淬灭剂浓度。在不同[Q]下测得荧光强度 I,将 I■/I 对[Q]作图,得到直线,截距为 1.0,斜率为 kq·τ。荧光寿命τ在 10-6

—10-9s,可用闪光光解等技术测定,从而可求出淬灭速度常数 kq 的值。