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多金属氧簇:变色—荧光开关性能研究

王斌  
【摘要】:荧光开关在光学显示、信息存储、荧光成像、生物传感等领域的潜在应用,激发了众多学者的研究热情。多金属氧簇(多酸)具有酸性、发光、可逆的氧化还原及电致变色等优良特性,极大地促进了多酸在荧光开关领域的发展。在本文中我们基于多酸的电致变色及负电荷性,设计了一系列基于多酸的荧光开关。我们从分子内能量转移及分子间能量转移的红色荧光开关的电化学调控入手;从红光到绿光,再到绿光、蓝光相互转变的荧光开关的调控;最后对多酸基荧光开关在化学传感方面的应用进行了研究。围绕着以上研究思路得到了一系列荧光开关薄膜,而且还实现了多酸基荧光开关在化学传感方面的应用。 本论文研究内容包括以下五个方面:1.我们利用交替沉积技术制备了聚电解质与铕多酸杂化红光薄膜。在外加氧化还原电位下,多酸薄膜呈现出可逆的电致变色性质;通过铕与还原态多酸分子内能量转移,首次实现了基于铕-多酸的电化学调控荧光开关。2.基于功能互补原理,我们将红光发射钌配合物与电致变色多酸通过交替沉积技术制备了杂化红光薄膜。在外加氧化还原电位下,薄膜呈现出可逆的电致变色现象;通过发光分子与还原态多酸分子间的能量转移,首次实现了基于多酸电致变色对红光组分荧光开关性质的电化学调控。3.我们通过交替沉积技术构筑了基于石墨烯负载荧光素与多酸的绿光薄膜。在外加氧化还原电位下,薄膜呈现出可逆的电致变色性质及电化学调控荧光开关效应,首次实现了基于多酸电致变色对绿光薄膜的荧光开关性能调控。4.我们利用质子传导性质的多酸、酸碱响应荧光分子及琼脂糖基质,制备了基于多酸的溶胶-凝胶自支持发光薄膜。在酸、碱刺激下,薄膜呈现出可逆的变色性质及蓝、绿光相互转变荧光开关效应。5.我们将电化学还原与化学氧化相结合,实现了铕多酸可逆的荧光开关效应。电化学还原的铕多酸处于荧光淬灭状态;在外加氧化剂下荧光恢复并伴随着荧光光谱的规律性变化,实现了还原态铕-多酸对氧化剂的定量检测。 利用还原态多酸作为能量受体通过能量转移来设计荧光开关器件,将对多酸在光电功能领域的研究与发展具有重要的参考价值和指导意义。


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