材料结构与表征 高分子复习题 答案

c: 吸光物质浓度。 K: 吸收系数

c 单位为g?L-1时，吸光系数 a (L?g-1?cm-1)。

c 单位为 mol?L-1时，摩尔吸光系数 ε (L? mol-1?cm-1)。

11、荧光激发谱和发射谱成镜像对应关系的原因。

由于电子基态的振动能级分布与激发态相似，故通常荧光光谱与它的激发光谱成镜像对称关系。

各小峰波长递减值与振动能级差有关，各小峰的高度与跃迁几率有关。

基态上的各振动能级分布与第一激发态上的各振动能级分布类似；基态上的某振动能级若跃迁到第一激发态的某振动能级的几率较大的话，相反跃迁也如此。

12、对未知物进行结构鉴定的一般步骤。

首先，确定不饱和度，不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。若分子中仅含一，二，三，四价元素（H，O，N，C），则可按下式进行不饱和度的计算： Ω= 1 + n4 + (n3 – n1 ）/ 2

n4 ， n3 ， n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数目。由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。

其次，测红外光谱和拉曼光谱，红外光谱可测定基团，拉曼光谱可测定分子骨架。

二、论述题 1、使用什么光谱手段监测基于氢键的和基于π‐π相互作用的超分子聚合物的形成过程？分别举例说明可能看到的光谱现象。

紫外、可见光吸收光谱：非常接近甚至重叠的吸收带组成的带状光谱。

2、比较紫外可见分光光度计和荧光光谱仪的区别。 紫外可见分光光度计：

光源：作用:提供辐射能激发被测物质分子，使之产生电子能级跃迁吸收光谱。 连续光源：可见区：钨灯, 碘钨灯；紫外区：氘灯, 氢灯。 单色器：作用:由连续光源中分离出所需要的足够窄波段的光束。

吸收池：石英吸收池：紫外－可见区使用；玻璃吸收池：可见区使用。 检测器：光电倍增管，二极管阵列检测器

在单波长紫外可见分光光度计，分有单光束分光光度计和双光束分光光度计。

荧光分光光度计：

四个部分——激发光源、样品池、双单色器系统、检测器 特殊点——有两个单色器，光源与检测器通常成直角

单色器：选择激发光波长的第一单色器和选择发射光(测量)波长的第二单色器 光源：氙灯、高压汞灯、激光器(可见与紫外区) 检测器：光电倍增管

3、比较分子激发三重态和激发单重态的不同，并讨论其在光致发光和电致发光中的应用。 分子能级比原子能级复杂，在分子体系中，每个电子能级上都存在振动、转动能级，室温下大多数分子处于基态的最低振动能级。

在基态时，含有偶数个电子的分子，电子的ms为+1/2和-1/2, s=0，M=1。则该分子所处的

电子能态称为基态单重态,用符号S0表示。 分子吸收辐射后：

S0

电子被激发且不发生自旋方向的改变，ms为+1/2和-1/2, s=0，M=1。则该分子所处的电子能态称为激发单重态,用符号S表示。 （S1 S2 S3…）

电子被激发且伴随着自旋方向的改变，ms为+1/2和+1/2, s=1，M=3。则该分子所处的电子能态称为激发三重态,用符号T表示。（T1 T2 T3…）

平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应单重态能级低；大多数有机分子的基态处于单重态；

小结：激发单重态与激发三重态的不同 激发单重态分子中没有净电子自旋，因而具有反磁性；激发三重态有2个自旋平行电子，是顺磁性的

激发单重态分子平均寿命短（10-8~10-6s），而激发三重态的长（10-4~10s）

基态单重态到激发单重态的激发，不涉及电子自旋方向的改变而容易发生，属于允许跃迁；而到激发三重态属于禁阻跃迁

荧光：10-7～10-9s，第一激发单重态的最低振动能级→基态 磷光：10-4～10s； 第一激发三重态的最低振动能级→基态

荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能层→基态( 荧光多为 S1→ S0跃迁)，发射波长为荧光，10-7~10-9s 。发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长；

磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态(T1 →S0跃迁)；发光速度很慢： 10-4~100s、磷光的能量比荧光小，电子由S0进入T1的过程：（ S0 → T1禁阻跃迁） S0→激发→振动弛豫→内转移→系间跨越→振动弛豫→ T1，光照停止后，可持续一段时间。

4、有机发光二极管显示阵列的工作原理、分类及特点。论述ＯＬＥＤ显示的优势和亟待解 决的问题。

OLED (Organic Light Emitting Display，中文名有机发光显示器）是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和

阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。

辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。 根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器，也叫OLED显示器。构成的OLED关键部件实际上就是铟锡氧化物(ITO)，也就是我们经常提到的透明导电薄膜。它与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，还包括了电洞传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)等。当电力供应至适当电压时，正极电洞与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。OLED电视可实现的方案还是很多，最著名的就是有源矩阵有机光发射二极管，也简称AMOLED，它由阴极、有机有源层、TFT阵列等部分组成，有机聚合物堆中包括有发射层和导电层，沉积在有薄膜晶体管的基板上。实施有机材料的技术也可以是多种多样的，其中常用的有将像素阵列直接打印在TFT上的喷墨法，将电荷通过底部电极和显示器表面附加透明层之间的空间以激发有机层转而产生光线，也就平常我们所说的主动式OLED，主要被应用于大屏、高分辨率的显示设备。

总结下OLED的优点：自发光、超薄、高对比度、超广视角、低功率消耗、显示亮度高、色彩鲜艳等。这其中，超薄、低功耗、色彩鲜艳等无一不是时下液晶电视厂商所追求的，当然也是我们消费者重点关注的。

OLED的优点

新、旧OLED背光结构对比

1、厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻； 2、固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔；

3、几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真； 4、响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象； 5、低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到； 6、制造工艺简单，成本更低； 7、发光效率更高，能耗比LCD要低；

8、能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。

OLED的缺点

2、不能实现大尺寸屏幕的量产，因此目前只适用于便携类的数码类产品； 3、存在色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩。

一般而言，OLED可按发光材料分为两种：小分子OLED和高分子OLED（也可称为PLED）。 OLED的基本结构（如图1.所示）是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。