多功能熒光化學傳感器、熒光力傳感器的設計合成.pdf

1、熒光傳感器在環(huán)境污染監(jiān)測、生命科學、電子信息等領域扮演著非常重要的角色，并在最近十幾年里面取得了長足的發(fā)展。作為其中重要的一員，熒光化學傳感器由于具有高靈敏度、高選擇性、簡便易行以及實時檢測等優(yōu)點而備受關注。已有許多類型的熒光化學傳感器被設計合成并用于檢測陽離子、陰離子及氨基酸等分析物。但是大部分已報道的熒光化學傳感器的功能比較單一，只能對一種或兩種待分析物進行檢測。通常來說制備這些傳感器比較繁瑣耗時。因此，設計一種能夠同時檢測多種不同

2、待分析物的熒光化學傳感器就顯得非常有必要。和廣泛報道的熒光化學傳感器相比，熒光力傳感器（也被稱作力致變色材料）的發(fā)展還處在相對初級的階段。作為一種新的智能材料，熒光力傳感器因在很多領域具有潛在的應用價值，比如說光學存儲、顯示、安全通信等，所以最近引起了研究學者的大量關注。目前，文獻中報道的這類材料在靈敏度、可回復性、熒光顏色變化的多樣性上還存在諸多問題。因此，開發(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。本論文的主要內容及研

3、究成果分為以下四個部分:
　　1.通過Suzuki偶聯(lián)反應，設計、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，并且研究了它們對金屬離子、氨基酸和酸性氣體的熒光傳感性能。結果發(fā)現(xiàn)，這兩種聚合物的熒光都能夠通過光誘導電子轉移過程被Co2+有效地淬滅，表現(xiàn)出“關閉型”熒光響應特性。其檢測過程不受Cu2+的干擾。聚合物對Ag+表現(xiàn)出“比率型”熒光變化。由于巰基對Ag+有很強的絡合作用，聚合物-Ag+配合物對半胱氨酸也表現(xiàn)出優(yōu)

4、異的傳感性能。半光氨酸的線性檢測范圍可以通過改變配合物溶液中Ag+的當量來方便的調節(jié)。此外，我們還發(fā)現(xiàn)當聚合物溶液接觸HCl或NH3氣體時，溶液的熒光顏色可以在綠色和藍色之間可逆的變化。相較于線形聚合物，支化聚合物具有更高的檢測靈敏度。這些結果說明這種基于2，2'-聯(lián)咪唑結構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傳感器。
　　2.設計、合成了一種含2，2'-聯(lián)咪唑、苯并噻二唑及咔唑結構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移效應，納米粒子表現(xiàn)出一定強度的橘黃色熒光（熒光量子產(chǎn)率為9％）?；陔姾赊D移作用，該納米粒子能夠用于檢測缺電子的硝基化合物，并且對缺電子性最強的三硝基苯酚表現(xiàn)出最佳的靈敏度。其檢測過程不受各種金屬離子的干擾。我們還發(fā)現(xiàn)因為納米粒子的微相富集作用，對含水量高的納米粒子溶液來說具有更高的檢測靈敏度。
　　3.設計

6、、合成了兩種芘硼酸環(huán)狀酯化合物PPB和NPB，并對它們的固態(tài)熒光性質進行了研究。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，并且在室溫下就具有很快地自回復能力（大約5分鐘）。而六元環(huán)狀硼酸酯化合物(NPB)卻并沒有表現(xiàn)出這一性質。結果證明PPB和NPB的固態(tài)熒光性質強烈地依賴于其分子的堆積結構和固態(tài)塑性。相對更加柔軟的PPB晶體因為存在滑移面，在受到剪切應力的時候能夠通過分子滑移形成三明治夾心結構的激基締合

7、物。由于室溫下的回復速度很快，PPB可以用于制作具有自擦除能力的寫字板。
　　4.基于羅丹明結構，我們設計、合成了一種新穎的力致變色彈性體。為了使第一重網(wǎng)絡分子鏈呈充分舒展狀態(tài)以提高力響應的靈敏度，彈性體經(jīng)過三次溶脹-光聚合反應過程。結果表明最終的三重網(wǎng)絡彈性體顯示出非常獨特的性質。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。通過合理的調節(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開環(huán)所形成