氧在自然界中主要以氣態(tài)氧和溶解氧的形式廣泛存在,對其濃度的精準測量在水產(chǎn)養(yǎng)殖、環(huán)境保護、科學研究方面具有重要意義。室溫磷光法是基于氧敏感物質(zhì)在周圍環(huán)境存在氧分子時會發(fā)生磷光猝滅的原理,實現(xiàn)對氣態(tài)氧和溶解氧濃度的測量。不僅能夠測量低氧濃度,同時還具有不消耗待測環(huán)境中的氧且信噪比較好,然而不足是存在著光漂白的問題。本文采用稀土釓離子螯合的血卟啉單甲醚、華卟啉鈉作為氧探針,釓螯合的卟啉因具有毒副性小、穩(wěn)定性好、斯托克斯位移較大、磷光壽命較長的特點而被廣泛用于氧氣測量。然而,釓離子螯合的卟啉在測氧過程的靈敏度較低,如何提高其測氧靈敏度是一大問題。因此,本文開展了釓離子螯合卟啉的室溫磷光氧傳感性能增強的設計與研究。開展了釓離子螯合卟啉的制備及光學性質(zhì)表征的研究。利用熱溶劑法合成了釓血卟啉單甲醚（Gd-HMME）和釓華卟啉鈉（Gd-DVDMS）,簡化了釓螯合卟啉的合成過程。利用吸收光譜法對釓卟啉進行了表征,通過對比Gd-HMME、Gd-DVDMS和HMME、DVDMS的吸收光譜圖B帶與Q帶的數(shù)量和峰位,證明成功合成了Gd-HMME和Gd-DVDMS;利用熒光光譜法對兩種釓卟啉的發(fā)光特性進行了研究,... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

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卟啉的化學結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士論文-3-圖1-2金屬M卟啉的化學結(jié)構(gòu)示意圖金屬卟啉主要是通過取代N-H鍵中的H元素加以配位，之前卟啉的四個N-H鍵鍵長相同，卟啉分子是以一種平面結(jié)構(gòu)的形式存在。然而，配位來的金屬離子，由于其離子半徑遠遠大于H元素的半徑，金屬卟啉分子無法再以平面結(jié)構(gòu)形式而存在，取而代之的是金字塔結(jié)構(gòu)，即金屬離子與四個N元素鍵連構(gòu)成金字塔的棱邊，四個N元素構(gòu)成金字塔的底部。卟啉由于具有較好的熒光發(fā)射及對氧敏感性質(zhì)被廣泛用于生物醫(yī)學領域，卟啉通過螯合不同種類的金屬離子得到的金屬卟啉衍生物具有更為優(yōu)異的光電性能，其在醫(yī)學領域、能源領域、催化領域等都有著非常重要的應用。1.2.2金屬卟啉的性質(zhì)及應用在化學催化領域，將金屬卟啉作為催化劑來實現(xiàn)對某些物質(zhì)的還原。在電化學析氫過程中[19,20]，利用金屬卟啉結(jié)合多壁碳納米管替代傳統(tǒng)的鉑金屬催化劑，在水性介質(zhì)和非水性介質(zhì)中金屬卟啉表現(xiàn)出良好的析氫性能[21]。全世界都在為解決氣候變化紛紛獻策，科研工作者提出利用第二配位得到的金屬卟啉對二氧化碳進行化學還原，實現(xiàn)對二氧化碳的捕獲、轉(zhuǎn)化、存儲和利用，推動世界范圍內(nèi)大氣二氧化碳水平的降低及低廉的化學燃料的生產(chǎn)[22]。在能源電池領域，金屬卟啉可作為太陽能電池的界面材料。利用金屬卟啉來改變鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能。同濟大學的科研團隊將金屬卟啉作為3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT：PSS）和鈣鈦礦層之間的中間層，不僅使鈣鈦礦層的能級更加匹配，而且改善了鈣鈦礦層的質(zhì)量,使得太陽能電池在提供高壓的同時還能提高工作電流，提高了設備的功率轉(zhuǎn)換效率[23]。在生物醫(yī)學領域，具有良好光敏性、聲敏性及核磁共振性能的金屬卟啉被廣泛用于疾病的診斷和治療。光動力療法是光學與生物醫(yī)學

丈淶轎鎦噬希?庾詠?芰看?莞?鎦史腫櫻?τ誚系湍薌渡系牡繾?躍遷到較高能級。2S+1常用來表示多重態(tài)的電子激發(fā)態(tài)，S代表電子的總自旋量子數(shù)，通常等于0或1。對于卟啉及金屬卟啉這類大分子物質(zhì)，其所有電子均發(fā)生了自旋配對，電子的總自旋量子數(shù)S為0，所以金屬卟啉的基態(tài)為單重態(tài)S0。分子在吸收能量后，導致一個電子被激發(fā)到一個更高能量的軌道，電子躍遷過程中不發(fā)生自旋方向的改變，則該電子躍遷到單重激發(fā)態(tài)；若電子在躍遷過程中發(fā)生自旋方向的改變，則出現(xiàn)兩個自旋方向相同的電子，此時S=1，電子處于三重激發(fā)態(tài)T。圖1-3金屬卟啉分子的輻射和無輻射過程圖[26]


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