爆炸物的檢測問題一直是科學(xué)家研究的焦點,對這個問題的關(guān)注不僅是因為國際社會仍存在恐怖襲擊活動,也因為爆炸物會對環(huán)境造成污染、對人類的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成潛在威脅。在種類繁多的爆炸物中,硝基芳烴化合物（NACs）被運用的范圍廣泛,不僅會被用于恐怖活動、爆破工程和國防軍事行動中,還會被用于日常染料業(yè)、制藥業(yè)及化學(xué)實驗室中,殘留于環(huán)境中的NACs勢必會對人體造成直接或間接的傷害,因此痕量NACs的快速識別一直廣受科研工作者的關(guān)注。在眾多檢測手段中,熒光化學(xué)傳感因其檢測成本低、選擇性高、易操作、便于現(xiàn)場檢測等優(yōu)點而受到科研工作者的重視。具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）效應(yīng)的熒光分子十分適合作為化學(xué)傳感器來檢測NACs,這種AIEgens在稀溶液中熒光微弱,在聚集狀態(tài)下卻可以發(fā)出強熒光。富電子的AIEgens與缺電子的NACs相互作用,會發(fā)生熒光猝滅,從而通過這種靈敏的響應(yīng)達到快速檢測的效果。本文將綜合上述內(nèi)容,設(shè)計一系列具有2-（噻吩-2-基亞甲基）丙二腈（TMM）骨架的噻吩/丙二腈系列化合物,研究其AIE特性,并探索其對環(huán)境中的硝基芳烴化合物的識別性能。首先以TMM為骨架,引入了不同數(shù)量的吡啶環(huán)和四苯... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

二萘嵌苯（左，20μM）和六苯基硅烷（右，HPS，20μM）分別在不同水體積分數(shù)（fw）下的四氫呋喃/水溶液中的熒光圖片

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文4基硅烷（HPS）溶于良溶劑THF中時，溶液無熒光發(fā)射，而當溶液中的水體積分數(shù)達到80%時，HPS分子由于不良溶劑水的增加而發(fā)生聚集，發(fā)出了強熒光。這一類具有AIE特性的發(fā)光體被稱為AIEgens。近年來，AIEgens作為新興納米材料已逐漸在國內(nèi)外成為了研究熱點，這些具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象的熒光分子在發(fā)光器件、生物成像和傳感領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。圖1-1二萘嵌苯（左，20μM）和六苯基硅烷（右，HPS，20μM）分別在不同水體積分數(shù)（fw）下的四氫呋喃/水溶液中的熒光圖片1.3.2聚集誘導(dǎo)發(fā)光的機理聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象為熒光傳感材料開辟了新領(lǐng)域，引發(fā)了研究者們深入探究其背后的機理的興趣。目前，公認的AIE發(fā)光機理是芳香環(huán)的分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限（RIR），有機化合物分子因RIR而發(fā)生非輻射能量耗散，當分子發(fā)生聚集后，開啟了輻射衰變通道，表現(xiàn)出熒光增強現(xiàn)象[1]。如圖1-2所示[26]，即為ACQ和AIE的現(xiàn)象及機理，圖（a）所示的DDPD是典型的ACQ分子，DDPD分子具有疏水性，當溶液中水含量增加時，DDPD分子聚集，盤狀分子之間發(fā)生如圖（b）所示的-堆疊，能量通過非輻射通道發(fā)生耗散，最終導(dǎo)致熒光猝滅。而圖（c）所示的HPS是典型的AIE分子，但由于該分子扭曲的螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)致分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限（RIR），從而阻止了分子間的-堆疊，所以當溶液中水含量增加時，HPS分子聚集卻反而發(fā)出熒光。圖1-2（a）具有聚集誘導(dǎo)猝滅（ACQ）效應(yīng)的DDPD分子的熒光照片，（b）DDPD分子的猝滅原理圖，（c）具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）效應(yīng)的HPS分子的熒光照片，（d）HPS分子的發(fā)光原理圖

第一章緒論5如圖1-3所示[27]的TPE也是一種典型的AIE基團，TPE上的四個苯環(huán)通過單鍵共同連接至中心，在稀溶液中苯環(huán)可以實現(xiàn)分子內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，而當分子聚集時由于上述的RIR機制，表現(xiàn)出AIE現(xiàn)象。盡管很多AIE現(xiàn)象可以用RIR機制解釋，但仍有部分分子無法用該機制解釋，例如圖1-3所示的THBA分子，該分子內(nèi)部有兩個苯環(huán)通過可彎折的連接處連接，整個分子的振動類似于圖中扇貝的呼吸運動，所以就不需要考慮分子運動中的旋轉(zhuǎn)因素[28]。當THBA分子溶于良溶劑時，可自由振動或彎曲，而當溶液中不良溶劑逐漸增加后，分子聚集，由于可運動的空間受到限制，分子間的振動也會受限，輻射衰變通道被打開，最終發(fā)生了聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象。結(jié)合上述兩類分子的情況，可得出以下結(jié)論：由于分子內(nèi)運動可分為旋轉(zhuǎn)和振動，所以分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限（RIR）和分子內(nèi)振動受限（RIV）分別為螺旋結(jié)構(gòu)和貝殼類結(jié)構(gòu)AIEgens的發(fā)光機理，將這兩種情況合在一起即為圖1-3中所示的分子內(nèi)運動受限（RIM），RIM是目前公認的聚集誘導(dǎo)發(fā)光的機理[29]。圖1-3AIE分子的RIM機理圖1.3.3熒光小分子材料在硝基芳烴化合物檢測方面的研究現(xiàn)狀自2001年AIE概念被首次提出以來，產(chǎn)生了種類繁多、功能多樣的AIEgens，典型的有生物探針[30]、化學(xué)傳感[31]、光電系統(tǒng)研究[32]和刺激響應(yīng)[33]研究。其中，化學(xué)傳感器的應(yīng)用范圍主要包括離子、pH、氣體、爆炸物、過氧化物的檢測以及分子的手性、構(gòu)造、自組裝等性能，在這些應(yīng)用中，以爆炸物為客體分子的化學(xué)傳感檢測也廣受關(guān)注，本論文主要探究熒光小分子材料在硝基芳烴化合物檢測方面的應(yīng)用。由于目標分析物硝基芳烴類化合物是缺電子化合物，而化學(xué)傳感器中含富電子基團，


本文編號：3386303