光致发光因其固有的灵敏度和选择性而具有广泛的应用范围。这种技术能够对分析物进行直接分析和间接分析。当分析物表现出良好的荧光量子产率或磷光量子产率时,就可以进行直接定量分析。然而,如果分析物没有发出荧光或磷光,或者其量子产率不够理想,则可以进行间接分析。间接分析方法包括通过使用分析物与试剂进行反应来形成荧光产物,或在将分析物添加到含有荧光分子的溶液后对荧光的减弱程度进行测量。
除了一次铀酰离子(UO_2^+)等少数例外情况,无机离子的荧光通常不足以进行直接分析。这些离子可以通过使用有机配体来形成荧光或磷光金属配体化合物的方式来进行分析。含有芳香环的有机化合物通常会发出荧光,而芳香杂环往往会发出磷光。如果有机分析物不能够天然地发出荧光或磷光,则可以将其加入化学反应中来产生荧光或磷光产物。例如,可以通过催化磷酸肌酸形成肌酸的方式来测定肌酸磷酸激酶,随后肌酸与茚三酮发生反应并产生未知结构的荧光产物。
磷光和荧光的方法是互补的,因为较强的荧光化合物能够表现出较弱的磷光,反之亦然。磷光测定法已经被用于测定各种有机和生化物质。然而,它并不像荧光测定法那样普及,可能是由于磷光测量需要低温并且其精度通常较差。近年来,人们投入了大量的精力来开发可以在室温下进行的磷光测量方法。这些方法包括将分析物结合到固体载体(例如滤纸或硅胶)上,或结合到胶束或环糊精分子的核心中。在大多数室温实验中,重原子(例如一价铊(Tl(I))、二价铅(Pb(II))、一价银(Ag(I))和卤素离子)通常会用于促进系间跨越。
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