Salamo型化学传感器的设计、合成以及光物理性质研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woxuejavalala
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荧光化学传感器作为近几年的研究热点,被广泛应用于环境监测和生命科学领域。基于此,合成了五个Salamo型比色和荧光双通道化学传感器,用于氰根(CN-)或肼(N2H4)的检测。通过相关的物理化学表征和理论计算对其识别机理进行了系统分析,为Salamo型化学传感器的进一步研究提供一定的实验基础和理论依据。主要内容分为以下四个章节:1.简要介绍了化学传感器的结构组成和常见的识别机理,并且详细列举了化学传感器在各识别领域的研究进展。2.通过简单的缩合反应,开发了两种Salamo型的化学传感器(NTS和DNTS)。其中,只有NTS分子表现出了强的固态发光特性,并且光谱数据显示该分子具有聚集诱导发光增强(AIEE)性质。通过分析NTS分子的单晶结构数据,推测AIEE现象的产生是由J-聚集机制引发的。进一步研究发现化学传感器NTS和DNTS均可以高选择性的识别剧毒的CN-离子。在DMSO/H2O(9/1,v/v,p H=7.0)的溶液体系中,本身无荧光发射的NTS和DNTS分子与CN-离子作用后,均能够产生强绿色荧光发射,并且通过裸眼观察到溶液颜色由无色转变为淡黄色。两个传感器对CN-的响应时间均不超过3秒,其检测限分别为2.16×10-7mol/L和2.18×10-7mol/L。制备的传感器NTS和DNTS可以循环使用3次而不影响其识别效果。此外,通过试纸条试验以及检测食品原料中微量的氰化物,证实了该类传感器具有良好的实际应用价值。3.设计并合成了一种具备溶剂依赖性的新型双官能团多功能染料传感器p-NTS。传感器p-NTS分子在可见光和紫外灯下(365 nm)分别显示出黄色和绿色固态荧光。传感器分子内含有独特的激发态分子内质子转移(ESIPT)和共振辅助氢键(RAHB)系统,可通过阻断ESIPT效应检测氰化物(CN-)和肼(N2H4),并且RAHB效应有效地增强了醛基的活性,从而快速地检测目标物质。氰化物能够使荧光颜色由绿色转变为明亮的橙红色(116 nm斯托克斯红移),而肼会导致绿色荧光的猝灭,其他干扰物质基本不会影响识别过程。通过光谱表征和理论计算,提出了可能的识别机理。传感器p-NTS可以制备成试纸条用于对氰化物和肼的检测。另外,传感器p-NTS还可用于检测农产品中的痕量氰化物,并通过直接接触的方式检测气态肼,表明传感器p-NTS的具有良好的实际应用前景。4.以二苯甲酮作为起始原料,合成了以四苯基乙烯为骨架的单醛和双醛分子,再通过简单的缩合反应得到两种新颖的Salamo型化学传感器(TPES1和TPES2)。两个传感器分子均可以通过荧光开启的方式在众多的分析物中特异性识别CN-。传感器TPES1和TPES2在识别过程中展现出完全不同的光谱现象。其中,TPES1为比率型荧光传感器,并且在滴定过程中出现了双重荧光发射峰。这是由于四苯基乙烯中C-C单键的旋转,造成溶液体系中存在两种状态的分子。而TPES2为荧光增强型传感器,先后经历脱氢和亲核加成两个反应过程,使得荧光强度持续上升。两传感器识别CN-的过程都能够通过比色和荧光开启的双通道模式直接观察到。还制备了传感器TPES2的试纸条用于快速、简捷地检测CN-离子。
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