一种用于在已知温度下对样品进行热平衡以实现精确低温发光测量的简易杜瓦/恒温器

本实验的总体目标是测量温度依赖性发光光谱强度。该方法有助于回答有关金属配合物激发态能量迁移这一主题的关键问题，例如钌二胺配合物。

该技术的主要优势在于，通过使用简单的装置和操作步骤，即可精确测量光谱强度的温度依赖性。接下来由本实验室的技术员 Cameron Portune 演示该操作流程。首先，将少量低摩尔浓度的发光生色团溶解于水或醇中，以获得最佳的表面张力与溶解度组合。

接下来，准备一个接种环。将一段裸露的铜丝缠绕在钉子或螺丝上，形成一个单环，随后留出约30毫米的绞合铜丝。然后依次用硝酸、蒸馏水和95%乙醇冲洗接种环。

请务必在下一步操作前穿戴好防护装备。将接种环干燥后，浸入样品溶液中。溶液的表面张力应在接种环上形成一层薄膜。

然后，立即将装有样品的样品环浸入液氮中，以冷冻并稳定薄膜样品溶液。首先，准备一根铜-康铜（T型）热电偶，使用两段铜丝和一段康铜丝（一种铜镍合金）制成。接着，将铜丝和康铜丝以90度角夹在一起。

将两个铜-康铜热电偶接点进行焊接或扭接。其中一个用于样品，另一个用于标准参考。这一步骤由两人协作完成效果更佳。

然后，用力拉紧两根导线，并将它们相互缠绕五到六次。绝缘层可确保唯一接触点位于热电偶结点处。接下来，将来自样品和参考结点的两根铜热电偶导线连接到电压表的输入端子上。

然后将样品和参比结点放入0摄氏度的冰水浴中，并对电压表进行调零。接下来，将装有样品的样品环和热电偶结点对准装有液氮的光学杜瓦瓶。此步骤需要一个能紧密贴合光学杜瓦瓶顶部的软木塞。

使用夹子、木棒和 plumber's tape 准备一个标准握持装置来固定环。然后，将热电偶结的样品环与激发光光束的路径对齐。至少提前一小时，打开 CCD 光谱仪上的所有电子设备。

同时，打开帕尔贴冷却的CCD相机，使其达到稳定的运行温度。进行测试时，在氮气缓慢沸腾的过程中监测电压表上的温度。由于样品完全浸没在液氮或冷蒸气中，电压表能够准确报告温度。

以每5开尔文为间隔采集光谱。操作时，短暂开启或解除激发光的遮挡，并使用CCD光谱仪采集发光光谱，此过程仅需数秒。

然后，关闭或重新阻断激发光，以尽量减少光化学降解或样品加热带来的误差。在整个采集时间段内，热电偶电压不应发生明显变化。进行分析时，将记录的电压值转换为温度。

进行这些测量时，不要对光学系统、电子设备或激发光强度做任何更改。随后，对CCD光谱数据集进行强度校正。将三(4,7-二甲基-1,10-菲咯啉)合铑(III)溶解于氧气饱和的甘油中，并在77至200开尔文温度范围内使用所述方法进行研究。

从77开尔文到175开尔文，发光强度基本保持不变，随后随着温度从175开尔文升高至240开尔文而逐渐减弱。绘制了代表猝灭程度与开尔文温度倒数关系的参数图，据此计算出氧气发光猝灭的活化能为31.5千焦每摩尔。

通过该方法还获得了其他几种相关复合物的猝灭活化能。这些结果的内部一致性表明，在采集光谱时，样品温度是已知且恒定的。如果操作得当，该技术可在一到两小时内完成。

进行该实验操作时，需注意一旦实验开始，样品和热电偶均不得移动，否则将导致强度读数不一致。