【摘要】：隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步,環(huán)境污染問題日益突出,對環(huán)境污染物,比如金屬離子和陰離子等,進(jìn)行有效檢測和監(jiān)控具有極其重要的意義。金屬離子和陰離子存在濃度的痕量化對分析檢測的靈敏性、可靠性提出了更高的要求。熒光傳感器由于具有操作簡便、成本低、響應(yīng)時(shí)間短和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),近年來已經(jīng)廣泛應(yīng)用于分析檢測研究領(lǐng)域。本論文設(shè)計(jì)合成了一系列有機(jī)類和有機(jī)-無機(jī)雜化材料類熒光傳感器,實(shí)現(xiàn)了對金屬離子(Fe3+、Al3+和Hg2+)和陰離子(S2-)的高選擇性和靈敏度檢測,主要研究內(nèi)容如下:1、選取芘為熒光信號基團(tuán),合成了咪唑-芘衍生物MBT和MBMT,以及噻唑啉-芘衍生物BPT和BPMT,并探討識(shí)別基團(tuán)對金屬離子傳感性能的影響。研究結(jié)果表明,(1)識(shí)別基團(tuán)中引入羰基官能團(tuán)可以提高檢測體系對金屬離子的特異識(shí)別性能:含有羰基的MBT和BPT可以選擇性識(shí)別特定金屬離子,而不含羰基的MBMT和BPMT對多種金屬離子都有熒光響應(yīng),但不具備對特定金屬離子的選擇性;(2)變換識(shí)別基團(tuán)中的雜環(huán)(咪唑和噻唑啉),可以調(diào)整熒光傳感器對金屬離子的選擇性:MBT可以選擇性識(shí)別Fe3+,僅當(dāng)Fe3+加入后,MBT在387 nm和410 nm處的熒光強(qiáng)度淬滅;而BPT可以選擇性識(shí)別Cu2+。2、以二甲基吡啶胺和1-(溴乙酰)芘為原料,合成了具有高選擇性和靈敏度的A13+比率和熒光傳感器DBT。由于光誘導(dǎo)的電子轉(zhuǎn)移過程(PET),DBT本身的熒光很弱。加入Al3+后,由于DBT上的配位原子(O和N)與A13+的結(jié)合抑制了 PET,DBT在451 nm處熒光吸收峰的強(qiáng)度明顯增大,相應(yīng)溶液熒光顏色變?yōu)樗{(lán)色。通過吸收光譜法和熒光光譜法,A360nm/A342nm 和 F451nm 與A13+濃度分別在(0.2-4.0)X 10-5M 和(0.2-6.0)× 10-5M的范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢出限分別為0.19和0.10μM。3、先合成了兩種有機(jī)熒光分子P1和M,然后將P1和M共價(jià)嫁接到SBA-15的介孔中,得到了兩種熒光納米材料,即SBA-15-P1和SBA-15-M,并考察其對金屬離子的傳感性能。SBA-15-M對Cu2+、Hg2+、Co2+具有響應(yīng)性,但不具備對特定金屬離子的選擇性;SBA-15-P1對Hg2+具有良好的的選擇性和靈敏度,當(dāng)Hg2+濃度在0.2-10.0×10-5M范圍內(nèi)變化時(shí),SBA-15-P1的熒光強(qiáng)度與Hg2+濃度呈較好的線性關(guān)系,對Hg2+的檢測限為0.10 μM。因此,識(shí)別基團(tuán)中增加額外的配位原子,可以提升檢測體系對金屬離子的特異識(shí)別性能。4、將SBA-15-P1、SBA-15-M與Hg2+進(jìn)行簡單的混合得到兩種雜化材料SBA-15-P1/Hg2+和SBA-15-M/Hg2+,在水溶液中研究其對陰離子的識(shí)別性能。研究結(jié)果表明,僅當(dāng)S2-加入后,SBA-15-M的熒光恢復(fù),而SBA-15-P1/Hg2+對特定陰離子沒有選擇性;SBA-15-M/Hg2+檢測S2-不受干擾離子的影響,pH的適用范圍是6-12。
【圖文】：

邐＼邋＾邋￣逡逑圖１邋一１熒光傳感器的結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．邋１—１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ邋ｓｅｎｓｏｒ逡逑熒光傳感器通常由３部分組成（圖１－１）：邋（１）識(shí)別基團(tuán)（受體），識(shí)別基團(tuán)由于自逡逑身對被分析物的特異識(shí)別性能，通過氫鍵、靜電作用、和堆積相互作用等方式與被逡逑１逡逑

光傳感器具有明顯的“ｏｆｆ’、“ｏｎ”效應(yīng)，通過熒光的“ｏｆｆ’和“ｏｎ”實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物的檢測，，是逡逑最常見的熒光傳感器響應(yīng)機(jī)理，此類熒光傳感器又被稱為熒光分子開關(guān)Ｗ３１］。ＰＥＴ過程逡逑如圖１－３所示。逡逑ＰＥＴ邐ＰＥＴ逡逑ｒｅｃｅｐｔｏｒ邋（邐）邐ｒｅｃｅｐｔｏｒ逡逑圖１－３邋ＰＥＴ過程示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ＰＥＴ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑１．１．２．３分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ＩＣＴ）逡逑分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ＩＣＴ）也稱為分子內(nèi)共軛電子轉(zhuǎn)移，此類熒光傳感器的熒光基團(tuán)逡逑兩側(cè)有供電子基和吸電子基以共軛結(jié)構(gòu)直接連接，并且供電子基和吸電子基可以當(dāng)做識(shí)逡逑別基團(tuán)［３２利，如果與被分析物結(jié)合的是識(shí)別基團(tuán)的供電子基，那么此時(shí)供電子基的供電逡逑子能力減弱，體系的共軛程度降低，熒光或吸收光譜發(fā)生藍(lán)移；如果與被分析物結(jié)合的逡逑是識(shí)別基團(tuán)的吸電子基，此時(shí)分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移程度增大，體系的共軛程度升高，熒光逡逑或吸收光譜發(fā)生紅移。ＩＣＴ類熒光傳感器可以對被分析物實(shí)現(xiàn)比率檢測，有效消除了檢逡逑測的誤差，其機(jī)理如下圖１４所示。逡逑ｉｎｔｅｒｏｃｔｏｎ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｅ邋ｄｏｎｏｒ邋ｇｒｏｕｐ逡逑（ｒｔｏｎｏｒ邋ａｃｃｅｐｔｏｒ逡逑ｄｏｎｏｒ邋ａｃｃｅｐｔｏｒ邐ｂｌｕｅ邋ｓｈｉｆｔ逡逑ｌ工二一——逡逑ｉｎｔｅｒａｃｔｂｎ邋ｗｉｔｔｉ邋ｔｈｅ邋ａｃｃｅｐｔｏｒ邋ｇｒｏｕｐ逡逑ｒａ邋ｖ－逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;O657.3

【參考文獻(xiàn)】

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2 周治國;光化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)、合成與應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

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本文編號：2678780