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目前光化学传感器因其具有灵敏度高、选择性好、操作简便、检测限低、可在线实时监测等优点而被广泛运用于金属离子的检测。本论文基于环金属Pt(Ⅱ)合成了一个磷光Zn2+化学传感器,基于菲并噁唑/咪唑和喹啉合成了一系列Cd2+比率计量型荧光化学传感器,基于Cu2+催化酯的水解反应合成了一个Cu2+反应型荧光化学传感器。具体工作内容如下: 1.设计合成了一个高选择性、高灵敏性的Zn2+磷光化学传感器Pt-1,它在乙腈溶液中对Zn2+具有很高的灵敏度,解离常数达到了16.3nM,而且对Zn2+的识别不会受到生物体内其他重要金属离子的干扰,对Zn2+可以实现26倍的“off-on”响应。在水体系中,酰胺基团能够产生异构化,与Zn2+以亚胺酸的形式络合,而与其它重金属离子以酰胺的形式络合,并在光谱上表现出50nm左右的差别,提高了Pt-1对Zn2+的选择性。 2.设计合成了三个Cd2+比率计量型荧光化学传感器。2-EZ是一个量子产率高、稳定性好、对Cd2+具有特异性响应的比率计量型荧光化学传感器。另外,2-EZ试纸能够对水溶液中Cd2+产生明显的颜色变化及荧光变化,这也表明其可适于水样中Cd2+的快速初步检测。而2-MZ能够同时对Zn2+和Cd2+产生两种不同响应:加入Zn2+后,溶液颜色由无色变为黄色,发光颜色由蓝色变为黄白色,而加入Cd2+后,溶液颜色则变成了淡黄色,发光颜色则变成了绿色,实现了比色和荧光两种模式对Zn2+和Cd2+区分。而5-MZ对Cd2+具有较高的亲和力,解离常数达到0.93μM,而且还能置换出络合物中的Zn2+,产生一个新的比率型荧光输出信号。 3.设计合成了一个基于ESIPT机理的反应型Cu2+荧光化学传感器Oxa-2。它能在中性条件下与Cu2+发生酯键水解反应,具有反应条件温和,反应速度快,选择性好,荧光增强响应显著等优点。且反应后的产物可发生ESIPT过程,能够实现双波长的变化。