多功能熒光化學(xué)傳感器、熒光力傳感器的設(shè)計(jì)合成.pdf

1、熒光傳感器在環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)、電子信息等領(lǐng)域扮演著非常重要的角色，并在最近十幾年里面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。作為其中重要的一員，熒光化學(xué)傳感器由于具有高靈敏度、高選擇性、簡(jiǎn)便易行以及實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。已有許多類型的熒光化學(xué)傳感器被設(shè)計(jì)合成并用于檢測(cè)陽(yáng)離子、陰離子及氨基酸等分析物。但是大部分已報(bào)道的熒光化學(xué)傳感器的功能比較單一，只能對(duì)一種或兩種待分析物進(jìn)行檢測(cè)。通常來(lái)說(shuō)制備這些傳感器比較繁瑣耗時(shí)。因此，設(shè)計(jì)一種能夠同時(shí)檢測(cè)多種不同

2、待分析物的熒光化學(xué)傳感器就顯得非常有必要。和廣泛報(bào)道的熒光化學(xué)傳感器相比，熒光力傳感器（也被稱作力致變色材料）的發(fā)展還處在相對(duì)初級(jí)的階段。作為一種新的智能材料，熒光力傳感器因在很多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，比如說(shuō)光學(xué)存儲(chǔ)、顯示、安全通信等，所以最近引起了研究學(xué)者的大量關(guān)注。目前，文獻(xiàn)中報(bào)道的這類材料在靈敏度、可回復(fù)性、熒光顏色變化的多樣性上還存在諸多問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)新型的熒光力傳感器并賦予其以優(yōu)異的性能是非常有必要的。本論文的主要內(nèi)容及研

3、究成果分為以下四個(gè)部分:
　　1.通過(guò)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，設(shè)計(jì)、合成了兩種含有2，2'-聯(lián)咪唑單元的線形和支化共軛聚合物，并且研究了它們對(duì)金屬離子、氨基酸和酸性氣體的熒光傳感性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩種聚合物的熒光都能夠通過(guò)光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移過(guò)程被Co2+有效地淬滅，表現(xiàn)出“關(guān)閉型”熒光響應(yīng)特性。其檢測(cè)過(guò)程不受Cu2+的干擾。聚合物對(duì)Ag+表現(xiàn)出“比率型”熒光變化。由于巰基對(duì)Ag+有很強(qiáng)的絡(luò)合作用，聚合物-Ag+配合物對(duì)半胱氨酸也表現(xiàn)出優(yōu)

4、異的傳感性能。半光氨酸的線性檢測(cè)范圍可以通過(guò)改變配合物溶液中Ag+的當(dāng)量來(lái)方便的調(diào)節(jié)。此外，我們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚合物溶液接觸HCl或NH3氣體時(shí)，溶液的熒光顏色可以在綠色和藍(lán)色之間可逆的變化。相較于線形聚合物，支化聚合物具有更高的檢測(cè)靈敏度。這些結(jié)果說(shuō)明這種基于2，2'-聯(lián)咪唑結(jié)構(gòu)單元的共軛聚合物可以用作一種性能優(yōu)異的多功能熒光化學(xué)傳感器。
　　2.設(shè)計(jì)、合成了一種含2，2'-聯(lián)咪唑、苯并噻二唑及咔唑結(jié)構(gòu)單元的三元共軛聚合物P1。P1能

5、夠在水溶液中形成形貌較為規(guī)整的球狀納米粒子。由于分子鏈中咔唑-聯(lián)咪唑和咔唑-苯并噻二唑單元之間存在非常明顯的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，納米粒子表現(xiàn)出一定強(qiáng)度的橘黃色熒光（熒光量子產(chǎn)率為9％）?；陔姾赊D(zhuǎn)移作用，該納米粒子能夠用于檢測(cè)缺電子的硝基化合物，并且對(duì)缺電子性最強(qiáng)的三硝基苯酚表現(xiàn)出最佳的靈敏度。其檢測(cè)過(guò)程不受各種金屬離子的干擾。我們還發(fā)現(xiàn)因?yàn)榧{米粒子的微相富集作用，對(duì)含水量高的納米粒子溶液來(lái)說(shuō)具有更高的檢測(cè)靈敏度。
　　3.設(shè)計(jì)

6、、合成了兩種芘硼酸環(huán)狀酯化合物PPB和NPB，并對(duì)它們的固態(tài)熒光性質(zhì)進(jìn)行了研究。含有五元環(huán)狀硼酸酯的芘衍生物(PPB)表現(xiàn)出可逆的力致變色及氣致變色性質(zhì)，并且在室溫下就具有很快地自回復(fù)能力（大約5分鐘）。而六元環(huán)狀硼酸酯化合物(NPB)卻并沒(méi)有表現(xiàn)出這一性質(zhì)。結(jié)果證明PPB和NPB的固態(tài)熒光性質(zhì)強(qiáng)烈地依賴于其分子的堆積結(jié)構(gòu)和固態(tài)塑性。相對(duì)更加柔軟的PPB晶體因?yàn)榇嬖诨泼?，在受到剪切?yīng)力的時(shí)候能夠通過(guò)分子滑移形成三明治夾心結(jié)構(gòu)的激基締合

7、物。由于室溫下的回復(fù)速度很快，PPB可以用于制作具有自擦除能力的寫字板。
　　4.基于羅丹明結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)、合成了一種新穎的力致變色彈性體。為了使第一重網(wǎng)絡(luò)分子鏈呈充分舒展?fàn)顟B(tài)以提高力響應(yīng)的靈敏度，彈性體經(jīng)過(guò)三次溶脹-光聚合反應(yīng)過(guò)程。結(jié)果表明最終的三重網(wǎng)絡(luò)彈性體顯示出非常獨(dú)特的性質(zhì)。在單軸連續(xù)拉伸及卸力期間，彈性體顯示出三種熒光顏色之間的變化。通過(guò)合理的調(diào)節(jié)拉伸比例，可以表現(xiàn)出多姿多彩的熒光顏色。這種新合成的力致變色基團(tuán)開(kāi)環(huán)所形成