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金属有机配位聚合物材料是一种具有规律排列的孔洞,高比表面积的材料,在气体贮存、分离方面有着广泛的应用。本论文旨在通过选择贵金属Au为金属中心和双巯基有机配合基为有机桥联配体,设计合成3D结构的多孔金属有机配位聚合物材料,并将其引入到微量物质检测上,探索其在电化学检测和表面增强拉曼检测上的应用,并研究其检测机理。
本论文研究的主要内容为:
1、利用S-Au键强的结合能力和Au的四个有效金属配位点,设计合成了三维多孔Au-thiol配位聚合物。选择1,3-丙二硫醇和氯金酸通过水热法合成Au-thiol polymers材料。通过SEM、HRTEM、EDS、IR和XPS表征了其形貌结构和组分组成,证明了Au-thiol polymers的多孔结构及C,S和Au的元素组成,其结构式可归纳为[-S-(CH2)3-S-Au-]n。
2、采用制备的Au-thiol polymers对玻碳电极进行修饰,实现了对水中Hg(Ⅱ)的选择性检测。通过对Au-thiol polymers修饰的玻碳电极的电化学表征,以及Au-thiol polymers对重金属离子的吸附实验,和对Au-thiol polymers吸附了重金属离子后的X-射线光电子能谱分析和TEM面扫,结合Au-thiol polymers的BET测试异常结果,提出了一种新的Size-Matching选择性检测Hg(Ⅱ)的机理,即在检测过程中重金属离子的溶出峰的强弱依赖于材料孔径尺寸与重金属离子尺寸的匹配度所产生的电子传递通道数量多少。
3、将Au-thiol polymers作为合成SERS活性基底的前驱体,通过对其中Au离子的原位还原,得到了多孔Au结构。由该法制备的多孔Au结构具有高SERS活性和优异重现性的优点,这归因于在制备的多孔Au结构中Au原子间存在相等的间距。多孔Au结构的设计不仅促进了SERS的应用,而且对SERS理论研究特别是hot-spot理论有所帮助。
本论文成功制备了3D多孔结构的Au-thiol polymers,并将其成功的应用于微量物质的检测。研究结果不但增加了金属有机配位聚合物材料的种类,而且拓展了金属有机配位聚合物材料的应用领域。