鄰菲羅啉-芴基共軛聚合物的合成及其離子熒光傳感器研究.pdf

1、隨著工業(yè)社會的不斷發(fā)展,環(huán)境污染也隨之越來越嚴重,其中大量的離子隨著尾氣、污水等被排放入大氣、土壤、水中。這些離子進入環(huán)境后,不僅很難被生物體分解,還會沿著食物傳遞,在生物體內(nèi)大量聚集,擾亂生物正常的新陳代謝活動,最終危害人類的健康。所以及時檢測出有害的離子,阻止它們進入人體,這就需要開發(fā)出具有高選擇性、高靈敏度、成本低廉、性能穩(wěn)定的離子檢測技術(shù)。共軛聚合物熒光傳感器由于具有強的熒光量子產(chǎn)率、摩爾消光系數(shù)和所獨有的傳感信號放大效應(yīng),在離

2、子檢測技術(shù)研究和應(yīng)用中受到了廣泛關(guān)注。目前,尋找一種新型的、高穩(wěn)定性和高量子產(chǎn)率的熒光信號基團以及一種靈敏度高的識別基團成為了人們研究共軛聚合物熒光傳感器的熱點。
　　本論文中以含有剛性平面聯(lián)苯結(jié)構(gòu)單元的芴為主要的信號基團,以同樣具有剛性平面結(jié)構(gòu)且含有易于與離子相互作用的氮原子的鄰菲羅啉單元為識別基團,同時通過添加苯并噻二唑和4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻二唑調(diào)節(jié)共軛聚合物的熒光發(fā)射光譜。主要內(nèi)容如下:
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3、)第二章采用鈀催化下的Suzuki偶合反應(yīng)合成了以95％(摩爾比)9,9-二辛基芴為信號基團、5%(摩爾比)鄰菲羅啉為識別基團的藍光共軛聚合物:聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基-co-鄰菲羅啉-3,8-二基),命名為PPF。通過紫外吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、凝膠滲透色譜、熱重分析( TG)對 PPF進行了表征,并分別測定了15種離子(Cd2+、Ca2+、Hg2+、Sn2+、In3+、Pd2+、Na+、Zn2+、Cu2+、K+、Mg2+、

4、Cl–、2CO3?、2SO4?、NO3?)在不同數(shù)量級濃度下對 PPF的熒光淬滅行為。研究表明:聚合物 PPF不但對過渡金屬離子有不同程度的響應(yīng),而且對主族金屬離子也有一定的響應(yīng);各離子在不同濃度下對聚合物PPF的熒光發(fā)射峰位置均沒有產(chǎn)生改變;Zn2+、Pd2+、Cu2+對聚合物 PPF在λEM=417 nm處的熒光淬滅最為明顯,淬滅效率最高;2CO3?對聚合物 PPF的熒光發(fā)射峰強弱產(chǎn)生了反常,隨著2CO3?濃度的增加,聚合物 PPF

5、的熒光發(fā)射強度逐漸增強,而Cl–、2SO4?、NO3?對PPF在λEM=417 nm處的熒光發(fā)射逐漸減弱,所以PPF對2CO3?具有一定的選擇性。
　　(2)第三章采用鈀催化下的Suzuki偶合反應(yīng)合成了以85%(摩爾比)9,9-二辛基芴、5%(摩爾比)的苯并噻二唑為信號基團、10%(摩爾比)鄰菲羅啉為識別基團的黃光共軛聚合物,聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基-co-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-co-鄰菲羅啉-3,8-

6、二基),命名為PPFB,其中添加5%(摩爾比)的苯并噻二唑是為了調(diào)節(jié)PPFB的熒光發(fā)射光譜。通過紫外吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、凝膠滲透色譜、熱重分析對PPFB進行了表征;并利用熒光分光光度計分別測定了15種離子(Cd2+、Ca2+、Hg2+、Sn2+、In3+、Pd2+、Na+、Zn2+、Cu2+、K+、Mg2+、Cl–、2CO3?、2SO4?、NO3?)在不同數(shù)量級濃度下對PPFB的熒光淬滅行為。研究表明:聚合物PPFB與PPF一樣,不

7、但對過渡金屬離子有不同程度的響應(yīng),而且對主族金屬離子也有一定的響應(yīng);各離子在不同濃度下對聚合物PPFB在λEM=415 nm、λEM=542 nm的熒光發(fā)射峰位置均沒有產(chǎn)生改變;在λEM=415 nm處對聚合物PPFB淬滅效率最高的還是Pd2+、Cu2+;在λEM=542 nm處, Sn2+、Hg2+、Pd2+、Cu2+對聚合物PPFB的淬滅效率最高;隨著2CO3?濃度的增加,聚合物PPFB在λEM=415 nm處的熒光發(fā)射強度逐漸增強

8、,λEM=542 nm處的熒光發(fā)射強度逐漸減弱,而Cl–、2SO4?、NO3?對PPFB在λEM=415 nm、λEM=542 nm處的熒光發(fā)射均逐漸減弱,所以PPFB對2CO3?具有一定的選擇性,且選擇性比PPF好一些。
　　(3)第四章采用鈀催化下的Suzuki偶合反應(yīng)合成了以85%(摩爾比)9,9-二辛基芴、5%(摩爾比)4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻二唑為信號基團、5%(摩爾比)鄰菲羅啉為識別基團的紅光共軛聚合

9、物:聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基-co-二(噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-co-鄰菲羅啉-3,8-二基),命名為 PPFD,其中添加5%(摩爾比)的4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻二唑是為了調(diào)節(jié)PPFD的熒光發(fā)射光譜。通過紫外吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、凝膠滲透色譜、熱重分析對 PPFD進行了表征;并利用熒光分光光度計分別測定了15種離子(Cd2+、Ca2+、Hg2+、Sn2+、In3+、Pd2+、N

10、a+、Zn2+、Cu2+、K+、Mg2+、Cl–、2CO3?、2SO4?、NO3?)在不同數(shù)量級濃度下對 PPFD的熒光淬滅行為。研究表明:聚合物 PPFD與 PPF一樣,不但對過渡金屬離子有不同程度的響應(yīng),而且對主族金屬離子也有一定的響應(yīng);各離子在不同濃度下對聚合物 PPFD在λEM=417 nm、λEM=640 nm的熒光發(fā)射峰位置均沒有沒有產(chǎn)生改變;在λEM=417 nm處淬滅效率最高的還是 Pd2+、Cu2+;Sn2+、Hg2+