金属离子在环境科学和人体生物表达过程中发挥重要的作用,因此,对金属离子的监测对环境保护和水质安全至关重要。在各种检测方法中,荧光检测是在干扰基质存在的情况下检测分析物最有效的方法之一,因为该方法具有高灵敏度和选择性、响应速度快等优良性质。二芳烯化合物由于其良好的热稳定性、高抗疲劳性、响应时间短以及高量子产率,被认为是光开关材料中的杰出代表。这种独特的光致变色特性和可逆的分子结构为二芳烯在智能材料、化学探针、分子开关和信息储存等领域的应用奠定了基础。越来越多的二芳烯分子被设计用于检测生态环境中的金属离子。本论文中,设计并合成了三种二芳烯传感分子,分别对Al3+和Zn2+表现出较高的选择性,并系统的研究了其光学性质及结合方式。第一章简单概述了荧光化学传感器的构成及识别原理,系统的介绍了二芳烯的优良性质和实际应用。基于上述内容,提出了本论文的研究课题。第二章通过将酰肼结构引入二芳烯的侧芳基位置,设计并合成了新型二芳烯化合物1O。在乙腈中,1O对Al3+显示出优异的选择性和灵敏度。随Al3+的加入,荧光强度显著增加了70倍。此外,通过~1H NMR滴定和质谱等实验数据提出1O对Al3+的潜在响应机制。传感器1O与Al3+的化学计量比为1:1,检测限为0.073μM。此外,1O已成功应用于实际水样中Al3+的检测和试纸条检测。第三章设计并合成了基于噻吩并嘧啶修饰的新型二芳烯化合物2O。化合物2O在乙腈中表现良好的光致变色性质,及良好的开关特征。当向2O中加入Zn2+后,发射峰红移了107 nm,并伴随着荧光颜色由蓝变黄,算得其检测限为0.03μM。当2O与其他干扰金属离子共存时依然可以识别Zn2+,表明化合物2O具有良好的抗干扰能力。随后,通过~1H NMR,Job’s plot实验和高分辨质谱数据探究了2O与Zn2+的结合方式。此外,通过制备试纸条和逻辑电路也探究了传感器2O的潜在应用价值。第四章设计并合成了基于噻吩并嘧啶修饰的新型二芳烯化合物3O。与化合物2O不同的是,在二芳烯末端进行了不同的修饰。当向3O中加入Al3+后,溶液荧光颜色发生明显变化。并通过核磁滴定、质谱、Job’s plot实验得出了化合物3O与Al3+的结合模式。并发现其可以应用于实际水样中Al3+检测和制备试纸条。