本文關鍵詞：基于功能化金屬—介孔材料構建的汞離子熒光化學傳感器，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Hg2+嚴重污染人類生活環(huán)境、危害人類身體健康,科研工作者們正在致力于發(fā)展一種靈敏度高、選擇性強、試樣量少和方法簡便的檢測分析Hg2+的手段。本文基于金屬表面增強熒光原理,制備了幾種熒光化學傳感器,用于水中Hg2+的檢測識別。采用原位一步法合成了金屬-介孔材料Ag-HMS-s,用羅丹明B酰胺探針R對其進行功能化修飾,制備出一種能夠高靈敏度和高選擇性地檢測識別水中Hg2+的熒光比色雙信號熒光化學傳感器s-HMS-Ag-R。該傳感器對環(huán)境中Hg2+具有響應快、靈敏度高、選擇性好的特點。通過熒光光譜和紫外-可見光譜考察s-HMS-Ag-R對水中Hg2+的信號響應,結果表明,在低濃度Hg2+范圍內,s-HMS-Ag-R的熒光強度與Hg2+濃度呈現出良好的線性關系,通過計算得到檢測下限為0.7 ppb。隨著Hg2+濃度的增加,s-HMS-Ag-R的懸浮液由無色變成粉色并逐漸加深,達到肉眼識別Hg2+的目的。更重要的是,該傳感器經過TPAOH簡單的化學處理再生,可以重復使用。采用簡單的浸漬-還原法制備出金屬-介孔材料Ag-HMS-r和Au-HMS-r,并用羅丹明B酰胺探針R對Ag和Au納米顆粒進行功能化修飾,制備出兩種熒光化學傳感器r-HMS-Ag-R和r-HMS-Au-R。通過熒光增強因子考察Ag和Au納米顆粒的金屬增強熒光效果。結果表明,較佳的金屬含量均為2 wt%,此條件下,Ag和Au納米顆粒對探針R的熒光增強因子分別為4.7和3.3,Ag納米顆粒的金屬增強熒光效果更強。另外,通過局域表面等離子共振光譜和熒光衰減壽命等手段驗證了Ag和Au納米顆粒的金屬增強熒光機理：在上述熒光化學傳感器中發(fā)生了從探針R到Ag或Au納米顆粒的能量轉移,從而降低了探針R的激發(fā)態(tài)能量：同時,Ag和Au納米顆粒既增加了探針R的輻射衰減速率,又提高了熒光量子產率,因此Ag和Au納米顆粒對探針R產生了金屬增強熒光效應。為了提高化學傳感器對Hg2+的選擇性,根據汞親硫的特性,用巰基丙酸對羅丹明B酰胺探針R進一步修飾改性,合成出一種新的羅丹明B巰基衍生物探針R-2SH。與改性前探針R相比,R-2SH對Hg2+的絡合常數是探針R的5倍。采用后嫁接法用探針R-2SH對金屬-介孔材料Ag-HMS-r進行修飾,制得一種新的熒光化學傳感器r-HMS-Ag-R-2SH,通過熒光光譜和紫外-可見光譜考察其對水中Hg2+的信號響應,結果表明,在水-甲醇(9：1)體系中r-HMS-Ag-R-2SH對Hg2+具有良好的信號響應,而且對三價金屬離子(Al3+Cr3+, Fe3+)的抗干擾能力明顯提高。r-HMS-Ag-R-2SH還可以對雨水中Hg2+進行檢測,并且滿足肉眼識別Hg2+的目的,更重要的是經過Na2S溶液簡單處理可以實現循環(huán)再生。
【關鍵詞】：汞離子 熒光化學傳感器 金屬增強熒光效應 羅丹明B 金屬-介孔材料
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O657.3;TP212.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 圖目錄12-16
• 表目錄16-17
• 主要符號表17-18
• 1 緒論18-49
• 1.1 汞離子污染及其檢測18-21
• 1.1.1 汞污染的來源和危害18-19
• 1.1.2 汞的檢測技術進展19-21
• 1.2 化學傳感器21-34
• 1.2.1 羅丹明類熒光探針23-26
• 1.2.2 熒光化學傳感器26-34
• 1.3 金/銀納米顆粒在金屬離子檢測方面的應用34-42
• 1.3.1 基于金納米顆粒的金屬離子探針35-39
• 1.3.2 基于銀納米顆粒的金屬離子探針39-42
• 1.4 金屬表面增強熒光效應42-45
• 1.5 熒光增強型化學傳感器的發(fā)展45-48
• 1.6 本文主要研究思路與內容48-49
• 2 實驗部分49-56
• 2.1 實驗試劑49-50
• 2.2 實驗設備50-51
• 2.3 材料樣品的制備51
• 2.4 表征方法51-52
• 2.5 分析方法52-56
• 3 基于Ag-HMS-s構建的銀熒光增強型汞離子化學傳感器56-78
• 3.1 引言56-57
• 3.2 熒光化學傳感器的制備57-60
• 3.2.1 金屬-介孔材料Ag-HMS-s的制備57-58
• 3.2.2 羅丹明B酰胺探針R的合成58
• 3.2.3 熒光化學傳感器s-HMS-Ag-R的合成58-60
• 3.3 結果與討論60-77
• 3.3.1 金屬-介孔材料Ag-HMS-s以及化學傳感器s-HMS-Ag-R的表征60-67
• 3.3.2 羅丹明B酰胺探針R和熒光化學傳感器s-HMS-Ag-R的熒光特性67-72
• 3.3.3 Hg~(2+)對熒光化學傳感器s-HMS-Ag-R熒光光譜和紫外-吸收可見光譜的影響72-75
• 3.3.4 熒光化學傳感器s-HMS-Ag-R對真實水樣中Hg~(2+)的檢測性能75-77
• 3.4 小結77-78
• 4 金/銀納米顆粒對羅丹明B酰胺探針R的金屬增強熒光效應78-97
• 4.1 引言78-79
• 4.2 熒光化學傳感器的制備79-80
• 4.2.1 介孔分子篩HMS的合成79
• 4.2.2 金屬-介孔材料Ag-HMS-r和Au-HMS-r的制備79
• 4.2.3 羅丹明B酰胺探針R的合成79
• 4.2.4 熒光化學傳感器r-Ag-HMS-R和r-HMS-Au-R的制備79-80
• 4.3 結果與討論80-96
• 4.3.1 金屬-介孔材料以及熒光化學傳感器的表征80-87
• 4.3.2 熒光化學傳感器r-HMS-Ag-R和r-HMS-Au-R對Hg~(2+)的響應測試87-89
• 4.3.3 熒光化學傳感器r-HMS-Ag-R和r-HMS-Au-R的金屬增強熒光效應89-96
• 4.4 小結96-97
• 5 巰基改性的熒光化學傳感器的設計、合成97-115
• 5.1 引言97
• 5.2 熒光化學傳感器的制備97-99
• 5.2.1 金屬-介孔材料Ag-HMS-r的制備97
• 5.2.2 羅丹明B巰基衍生物探針R-2SH的合成97-99
• 5.2.3 熒光化學傳感器r-HMS-Ag-R-2SH的制備99
• 5.3 結果與討論99-114
• 5.3.1 介孔材料以及熒光化學傳感器的表征99-103
• 5.3.2 探針R-2SH和熒光化學傳感器r-HMS-Ag-R-2SH對Hg~(2+)的識別性能103-108
• 5.3.3 熒光化學傳感器r-HMS-Ag-R-2SH對Hg~(2+)的檢測識別108-114
• 5.4 小結114-115
• 6 結論與展望115-117
• 6.1 結論115-116
• 6.2 創(chuàng)新點116
• 6.3 展望116-117
• 參考文獻117-129
• 攻讀博士學位期間科研項目及科研成果129-130
• 致謝130-131
• 作者簡介131

  本文關鍵詞：基于功能化金屬—介孔材料構建的汞離子熒光化學傳感器，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：441283