熒光分子材料的制備及其在苯胺檢測中的應(yīng)用.pdf

1、苯胺及其衍生物是環(huán)境中的優(yōu)先污染物，其毒性高，很少劑量就能使人體中毒。然而隨著精細(xì)化工的發(fā)展，對苯胺類化學(xué)品的需求量呈明顯的上升趨勢，所以建立簡單、快速、有效的苯胺類測定方法十分重要。熒光傳感是一種新型的檢測方法，它以特定的熒光化合物為傳感介質(zhì)，具有靈敏、選擇性高、快速和簡單等特點，已成為近年來的研究熱點。
　　 熒光傳感器的性能依賴于特定的材料，其檢測材料多為有機物分子。因為有機物分子種類繁多、可設(shè)計性好，易于功能化。而且有機

2、物分子化學(xué)結(jié)構(gòu)易于剪裁，有利于材料結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)優(yōu)化。有機共軛高分子既有一定導(dǎo)電性，又能發(fā)光，便于光電集成，也易于通過旋涂方法制備大面積薄膜器件?？梢越Y(jié)合分子設(shè)計和有機合成，利用有機物分子的多樣性結(jié)構(gòu)和易剪裁性，制得具有某些特定性能的新型熒光化合物。
　　 三苯胺是非常重要的有機原料，它具有三維螺旋槳型構(gòu)型，較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，廣泛用于空穴傳輸材料和發(fā)光材料，和其它共軛系統(tǒng)結(jié)合，可以形成各向異性的無定形材料。苯并噻二唑具有強吸電子

3、能力，其衍生物通常具有較好的光學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。吡啶基團可以與氫給體形成氫鍵，能與含氫給體的被檢測物產(chǎn)生更強的結(jié)合力。在本文中，我們從傳感分子的能級位置調(diào)節(jié)和分子的功能組裝的角度出發(fā)，設(shè)計合成了以三苯胺這種空穴傳輸基團作為電子給體，以具有親電子能力的苯并噻二唑作為電子受體，以易形成氫鍵的吡啶作為末端基團的單臂、雙臂和三臂化合物，根據(jù)它們臂的多少和基本單元的名字分別命名為TPAlBP、TPA2BP和TPA3BP。一方面通過臂的多少可以控

4、制電子的離域程度，進而對能級進行調(diào)控;另一方面，臂的多少會對傳感材料成膜的形貌有影響，通過微觀和宏觀兩方面對傳感性能進行調(diào)控。
　　 產(chǎn)物主要由Suzuki-Miyaura反應(yīng)制得。我們對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行了表征，得到了質(zhì)譜和核磁共振譜的證實。分別測定了它們在溶液和薄膜狀態(tài)下的紫外吸收和發(fā)射光譜，研究了它們的光學(xué)性質(zhì);測定了它們的循環(huán)伏安曲線，計算了它們的HOMO-LUMO能級和帶隙，研究它們的電化學(xué)性質(zhì);測定了它們的熒光量子效率和

5、SEM圖像，研究了它們薄膜狀態(tài)下的自聚集形態(tài)等。
　　 同時本文還測定了它們對苯胺的傳感性質(zhì)。在薄膜狀態(tài)下，材料TPAlBP，TPA2BP和TPA3BP都對苯胺具有傳感效果。其中TPAlBP薄膜的傳感效果非常好，40 s淬滅率為48％，延長至300 s淬滅率可達70％。而TPA2BP薄膜和TPA3BP薄膜由于分子自聚集效應(yīng)，傳感效果次之。
　　 為進一步提高傳感性能，本文采用電紡絲技術(shù)，將熒光材料涂覆到電紡絲納米纖維表面

6、，通過增加比表面和氣體通透性，進而提高傳感性能。實驗結(jié)果表明:通過電紡絲技術(shù)，改變了TPA2BP和TPA3BP的薄膜通透性，增強了熒光淬滅響應(yīng)信號。當(dāng)暴露時間為50 s時，TPA2BP薄膜的淬滅率從28％提高到50％，TPA3BP薄膜的淬滅率從25％提高到60％。
　　 除靈敏度外，選擇性也是傳感性能的另一重要指標(biāo)。本文還研究了TPAlBP對幾種胺類物質(zhì)如苯胺、芐胺、正己胺、環(huán)己胺、三乙胺、對硝基苯胺的響應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)TPAlBP對