荧光性超分子自组装膜的制备、性能表征及应用

【摘要】：自组装膜(Self-assembled momolayers,SAMs)由于其性能优越,近年来发展迅速。SAMs在传感膜领域的研究已成为国内外关注的热点。将自组装膜技术和荧光分析方法相结合,研制荧光特性自组装膜,发展的新型界面荧光识别和传感方法,既弥补了液相荧光传感分析的检测限高、灵敏度低等不足,又具有在溶液相中难以实现的可逆性。在荧光传感分析领域具有良好的应用前景,同时也丰富了离子传感器的研究。 主要研究内容如下: (1)提出以有机硫化物为中介,利用静电作用将荧光试剂1-萘胺乙酸(NAA)间接组装在金表面,制备具有荧光特性的自组装双层膜体系,有效地抑制荧光团直接接触金属表面而引起的荧光猝灭,保证了膜/溶液界面的强荧光信号。 通过设计合成对金属铜离子有选择性猝灭的荧光物质分子,保证了SAMs对金属离子的选择性,据此建立了对重金属铜离子的荧光分析。研究表明:SAMs的荧光信号可被Cu~(2+)所猝灭,猝灭程度与铜离子浓度之间的关系符合Stem-Volmer方程,其猝灭常数为1.22×10~8L/mol。将NAA/Cys/Au用于超痕量铜离子的检测,检出限可达7.87×10~(-11)mol/L。相比于NAA溶液相传感体系,灵敏度提高了约10~5倍。该自组装膜具有较好的可逆再生性和稳定性且对Cu~(2+)有一定的选择性。本项研究发展了一种荧光试剂组装与固定的新方法,在分子设计及传感器研究等领域均将具有重要应用价值。 (2)利用过渡金属铜离子的桥联作用将萘胺乙酸作为桥联配体间接组装于单层膜Cys/Au上,构建另一类自组装多层膜体系NAA/Cu/Cys/Au。电化学实验表明:形成的无“针孔”缺陷的NAA/Cu/Cys/Au多层膜对电极和电解质溶液两相界面的电荷转移过程,有强烈的阻碍作用。由于在膜层间引入了Cu~(2+),相比于前期研究的NAA/Cys/Au双层膜,NAA/Cu/Cys/Au膜电阻较小,具有更好的导电性能。