Anal. Chem. 四川大学吴鹏课题组：单线态氧特征磷光发射测定D2O纯度 | 前沿用户报道

Part 1

成果简介

近日，四川大学吴鹏课题组利用单线态氧1270nm的NIR-II特征发射（聚噻吩光敏剂）测定D2O纯度，相关文章已发表在Analytical Chemistry上，该工作也表明了单线态氧的NIR-II发射在分析检测中具有潜在的应用价值。

Part 2

背景介绍

重水（D2O）在核工业及生物有机分析等领域应用广泛。但由于D2O与H2O的物理性质极为相似，加之D2O具有强吸湿性，致使区分D2O和H2O极具挑战。单线态氧的特征磷光发射（1270 nm，NIR-II）具有半峰宽窄、信号干扰小的特点，能够有效区分D2O/H2O。

Part 3

图文导读

单线态氧的特征磷光发射强度与溶剂相关。与O-D（ν = 2550 cm-1）相比，高振动频率的O-H（ν = 3250 cm-1）能够更快速有效的促使单线态氧非辐射失活，表现为更弱的信号强度（图1A）。目前，最直接、方便产生单线态氧的方式是通过光敏过程（图1B）。然而，常规情况下该特征磷光发射非常弱，难以满足定量分析的要求。

图1 光敏氧化产生的1O2特征磷光发射区分H2O和D2O

四川大学吴鹏教授团队筛选具有优良光敏稳定性、较高单线态氧量子产率的聚噻吩光敏剂，加入至不同比例的D2O/H2O溶液中，利用激光器作为激发光源，通过提高激光功率增强了光敏氧化产生的单线态氧1270 nm磷光发射信号。信号采集时间约30 s，最 终实现D2O纯度的定量分析与检测。

收集1O2的弱磷光发射信号的仪器设置

在本研究中，主要是由四川大学分析测试中心分子光谱组瞬态荧光光谱仪（HORIBA Fluorolog®-3）支撑，装备近红外检测器（H10330，Hamamatsu）。通过该仪器，完成了光敏剂分子荧光光谱、荧光寿命、单线态氧磷光光谱、单线态氧磷光寿命等的测量。

HORIBA Fluorolog®-3 荧光光谱仪

作者借助外置激光器（提高激光功率），得到了平滑的单线态氧磷光发射曲线（如图2D），实现了通过NIR-II光谱完成D2O纯度的定量分析。该仪器具有功能多样、灵敏度高等优势，NIR-II光谱平均扫描时间仅30 s。值得注意的是，该仪器与脉冲激光器相连接，能够得到不同溶剂的单线态氧寿命衰减曲线（图2E）。该仪器对发光强度很弱的单线态氧NIR-II磷光及其他稳态/瞬态相关的研究提供了广阔的平台。