高新技术(4)--光化学技术

刚刚过去的20世纪被称为电子的世纪，已经到来的21世纪则被称之为光子的世纪。与光相关的科学和技术将在21世纪受到更广泛的重视，并获得更快的发展，可望获得新的更大突破。
地球上的光化学反应已进行了几十亿年，但光化学反应被人类认识和研究只是近百年的事。光化学形成为化学的一个新的分支学科还不足半个世纪。光化学学科在20世纪60年代形成后，其发展一直十分迅速。光化学是化学的一个分支学科，也是化学和物理学的交叉学科。现在光化学技术早已不局限于化学和物理领域，它正在向信息、能源、材料、生物、环境等学科的诸多高新技术领域渗透，并正在形成诸如生物光化学、环境光化学、光电化学、光催化和光功能材料等新的分支学科和边缘学科。
介绍光化学理论和光化学反应的基础光化学专业书籍国内外(特别是国外)已有不少著作问世，但专门介绍光化学技术及其应用的书籍在国内外(特别是国内)却较为鲜见。迄今，光化学好像一直还是“阳春白雪”，少为“下里巴人”所问津。为此，我们认为，出版更多的有关光化学和光化学技术的通俗读物是十分必要的，让更多的人了解光化学，让非光化学专业、甚至非化学专业的科技人员更多地了解光化学。这有助于光化学进一步向其他相关学科渗透，也有助于光化学和光化学技术的进一步发展。这正是我们编写本书的初衷。
光化学研究已历经一个世纪，光化学学科形成也已近半个世纪。光化学研究在它诞生的初期以基础研究为主，自20世纪80年代以后，光化学进入了基础研究与高新技术应用开发研究并重的阶段。
本书的重点在光化学的技术方面，主要介绍了光化学在合成技术、太阳能利用、光功能材料、光生物化学和环境光化学等领域的应用情况，并在涉及的领域介绍了一些相关的光化学反应。光化学是一门新学科，非本专业的读者可能不了解光化学的基础知识和基本概念，因此，本书第1章绪论用了相当的篇幅介绍光化学的基本概念和基础知识，这对于不熟悉光化学的读者理解本书的内容是十分必要的。
本书在保证基本概念的科学性、严谨性的基础上，力求表达得通俗易懂。期望本书不仅可供化学专业的学生和科教工作者阅读，也可供其他专业的学生与工作人员阅读。特别期望从事相关科技领域工作的人士，能够通过本书对其工作中的光化学和光化学技术问题有进一步的理解与认识。
本书第2章和第3章由曹怡、张宝文撰写，其余4章由张建成和王雪松撰写。全书书稿由曹怡和王雪松统一汇总审编。
在本书的编写过程中，参考和引用了书后所列的30余条书目、文献，编者仅向这些书目和文献的作者表示感谢。
由于水平有限，有些领域在编者的研究工作中也并未直接涉及。因此，书中出现疏漏、不妥和错误之处在所难免，衷心恳请广大读者予以批评和指正。

曹 怡 张建成2004年4月

本书在简要介绍光化学基本原理和光化学发展历史的基础上，深入浅出地介绍了光化学技术在药物、香料和特殊结构有机化合物的合成上的应用；太阳能的光化学利用的现状和前景：光信息存储材料、光致变色材料、发光材料、光导材料、高分子光功能材料和光折变材料等高新技术光功能材料的原理和应用；光合作用、视觉过程、光动态效应、婴幼儿黄疸病的机制与治疗和生物发光等方面的光化学问题。对现在人们普遍关注的臭氧层空洞、光化学烟雾和酸雨等重大环境问题的起因与对策也作了介绍。

第1章 绪论--光化学技术基础1
 11 浅谈光化学3
 12 光化学和光物理过程5
 121 激发态的产生5
 122 两种类型的激发态--单重态和三重态7
 123 形成激发态的两种主要跃迁过程10
 124 激发态与基态的性质比较13
 125 激发态的失活16
 126 激发态寿命和量子产率32
 13 光化学发展的历史和趋势35
 131 光化学研究的开始35
 132 $quot$一战”后的光化学研究36
 133 $quot$二战”后的光化学研究37
 134 光化学学科的形成38
 135 中国光化学研究的起步和发展38
 136 光化学发展的趋势38
 14 自然界的光化学40
 141 光化学创造了生命和人类40
 142 光化学为人类的生存和发展准备了能源41
 15 光化学开辟了科学技术研究与应用的新篇章42
 151 光化学开拓了化学研究的新领域42
 152 光化学研究促进了瞬态技术的发展42
 153 光化学为太阳能的利用开辟了新途径43
 154 光化学开辟了材料科学的新天地43
 155 光化学将为改善人类的生存环境再铸辉煌44
 156 光化学为生命科学的新发展铺设了道路44第2章 光化学合成技术45
 21 光化学反应及其特性47
 211 光子能量与光化学反应47
 212 激发态与光化学反应48
 213 敏化剂与光化学反应49
 22 光化学合成技术设备51
 221 光源51
 222 光化学反应器58
 23 高能不稳定化合物的合成64
 231 四元环的合成65
 232 三元环的合成68
 233 笼状化合物的合成69
 24 光化学合成药物与香料72
 241 光氧化反应72
 242 羰基化合物的光化学反应
--Norrish反应78
 243 光诱导的烯烃顺-反异构化反应与光重排
反应81
 244 周环反应82
 25 其他84
 251 光亚硝化反应84
 252 光诱导自由基连锁反应85
 26 结束语88第3章 太阳能的光化学利用89
 31 太阳能趣谈 91
 32 神奇的光合作用93
 321 光合作用功能膜的人工模拟95
 322 光合作用光能转换的模拟96
 33 太阳能的光化学储存97
 331 太阳能分子储存体系97
 332 降冰片二烯和四环烷的储能体系100
 34 太阳能催化光解水制氢113
 341 光解水制氢原理及其进展113
 342 复合催化体系光解水制氢116
 35 太阳能光电化学转换118
 351 有机分子电子转移、电荷分离的研究118
 352 多元分子有序组装制备光电二极管121
 353 染料敏化纳晶半导体薄膜太阳能电池127第4章 光功能材料133
 41 光信息存储材料135
 411 光盘135
 412 光记录材料136
 413 一种新型高密度光存储技术
--光化学烧孔137
 42 光致变色材料138
 421 概述138
 422 有机光致变色化合物139
 423 光致变色光信息存储材料141
 424 光致变色材料的其他应用142
 43 发光材料143
 431 概述143
 432 光致发光材料144
 433 电致发光材料145
 434 射线致发光材料148
 435 等离子体发光材料148
 436 化学发光材料149
 44 高分子光功能材料150
 441 光致抗蚀剂151
 442 光固化涂料与油墨152
 443 光固化胶黏剂152
 444 激光直接制版印刷材料152
 45 光导材料153
 451 概述153
 452 光电导材料的分类及其表征154
 453 光导材料的应用155
 46 光折变材料155第5章 光生物化学技术159
 51 光合作用及其人工模拟161
 511 光合作用161
 512 光合作用色素的分布、结构和功能163
 513 光合作用的人工模拟167
 52 视觉过程的光化学172
 521 人的视觉172
 522 视色素及其光化学173
 53 新生儿黄疸病及其光疗机理177
 531 新生儿黄疸病177
 532 新生儿黄疸病的起因178
 533 新生儿黄疸病的光疗机理179
 54 光动力效应及其应用180
 541 光动力效应180
 542 光动力效应中生物基质的变化180
 543 光动力效应的应用--光动力治疗181
 55 生物发光及应用184
 551 生物发光184
 552 生物发光的类型185
 553 生物发光机理186
 554 生物发光的应用188
 56 荧光显微镜及免疫荧光技术189
 561 荧光显微镜189
 562 免疫荧光技术191第6章 环境光化学197
 61 光化学与环境的关系199
 62 臭氧层的光化学201
 621 臭氧层201
 622 臭氧层的生成及其平衡203
 623 人类活动对臭氧层的影响205
 624 氟里昂替代物的光化学205
 63 光化学烟雾207
 631 什么是光化学烟雾207
 632 光化学烟雾的危害208
 633 形成机制209
 64 酸雨210
 641 概述210
 642 酸雨形成的原因211
 643 大气光化学污染的防治213
 65 治理环境污染的光化学技术213
 651 概述213
 652 光化学氧化技术214
 653 塑料薄膜的光降解218
 参考文献220