基于杯芳烴涂膜QCM的超分子識別機理及其應(yīng)用研究.pdf

1、涂膜石英晶體微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)傳感器由于靈敏度高和選擇性好已成為工業(yè)有毒氣體和環(huán)境大氣污染物等在線監(jiān)測應(yīng)用方面的一個重要研究方向。對氣體分子具有良好識別性能的涂層材料主要有大環(huán)分子和功能高分子化合物等,其中杯芳烴這種由烷基苯酚與甲醛縮合的寡聚大環(huán)化合物對客體小分子的高靈敏性和高選擇性識別已成為超分子識別領(lǐng)域非常重要的研究熱點之一。
　　 本文采用四種杯芳烴超分子化合物(RCT

2、、MRCT、PCT、TBCA8)為吸附涂層材料,探討了涂膜QCM傳感方法對微量有害小分子醇氣體的響應(yīng)性能和識別機理研究。實驗發(fā)現(xiàn),RCT是對甲醇和異丙醇蒸氣識別最有效的吸附活性涂層材料,MRCT是對乙醇蒸氣最有效的涂層材料,并優(yōu)化獲得相對于每種小分子醇氣體檢測的最佳涂膜量。將該涂膜QCM裝置用于小分子醇氣體樣品的檢測,均具有良好的靈敏度、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性,且回收率好。與氣相色譜法比較,測定結(jié)果一致,表明該方法可應(yīng)用于環(huán)境大氣中小分子醇氣體

3、含量的測定。此外,對超分子主-客體間的識別動力學過程進行了擬合和分析,其中涂膜RCT傳感器對甲醇氣體吸附和解吸附的初速度分別為-0.2110 Hz/s和0.09497 Hz/s。通過RCT-MeOH單晶體的制備并對其進行X-ray衍射結(jié)構(gòu)解析,發(fā)現(xiàn)超分子主-客體之間的識別機制是基于甲醇分子中的甲基與杯芳烴化合物的苯環(huán)之間形成了C-H…π鍵作用。更一步的研究探討后,認為RCT是依靠其分子孔穴內(nèi)四分子的π電子中心結(jié)構(gòu)所形成的大負電中心π*而

4、作用于甲醇分子中的甲基的。同樣,對于乙醇和異丙醇分子的識別機制也做了探討。同時認為RCT對異丙醇分子的識別機理可能是依靠π*對C-H的靜電吸引作用;而MRCT對乙醇分子的識別,由于乙醇仲碳原子只有兩個C-H,可能導致杯芳烴MRCT與乙醇分子中羥基之間的氫鍵作用占主導地位,形成強氫鍵作用的主-客體識別機制。借助于X-射線單晶體衍射數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)解析,本論文的研究將為新型化學生物傳感器敏感活性物質(zhì)的選擇和設(shè)計提供理論指導,在超分子傳感識別領(lǐng)域?qū)?/p>