收藏本站
收藏 | 论文排版

反应型荧光化学传感器及具有离子识别能力的二噻吩乙烯光致变色材料

邹祺  
【摘要】:作为超分子化学最为活跃的研究领域,化学传感器特别是其固载化的传感材料在环境科学、工业生产和生物医学等领域的应用正日益受到研究者的重视。而光致变色化合物在光致异构化过程中,相应的光化学和光物理性能均会发生变化,可应用于分子开关和光信息存储等诸多领域。其中,将光致变色与超分子化学的客体识别概念相结合已成为新的研究热点而受到广泛关注。 本论文在基于2,1,3-苯并噻二唑荧光团识别Hg2+和CH3Hg+的荧光化学传感器分子的合成和性能研究的基础上,制备了具有检测和吸附Hg2+性能的新型多功能介孔材料及其形成的无机膜材料,旨在对荧光化学传感器的定量检测待测物以及传感材料的工业化做进一步的探讨和发展。此外,本论文设计合成了一系列具有不对称结构的二噻吩乙烯类光致变色材料,发现其具有离子识别能力和离子调控光致变色性能,并以此为基础成功构建了支持复杂逻辑运算的单分子逻辑电路和具有序列响应功能的分子逻辑键盘锁以实现分子层面的数据保护。本论文的主要内容概括如下: 第一章重点介绍了荧光化学传感器的基本原理和光致变色的概念,并对反应型金属离子荧光化学传感器和具有离子识别功能的二噻吩乙烯类化合物的最新研究进展进行了综述,并且提出本论文的课题。 第二章设计合成了两个以2,1,3-苯并噻二唑为荧光团和硫脲为识别基团的新型反应型化学传感器BTA1和BTA2,并充分研究了它们对各种金属离子的荧光响应。BTA1具有出色的光学特性并且在水溶液中可以高选择性的识别Hg2+(?)(?)CH3Hg+。虽然BTA2对Hg2+(?)(?)CH3Hg+的荧光响应速率低于BTA1,但BTA2仍不失为优秀的化学传感器以用于特异检测Hg2+和CH3Hg+。吸收光谱、荧光光谱,特别是氢谱核磁(1H NMR)滴定实验和高分辨质谱(HRMS)实验均证实BTA1和BTA2对Hg2+(?)(?)CH3Hg+的响应原理是Hg2+和CH3Hg+促进的脱硫反应。 第三章将2,1,3-苯并噻二唑类衍生物和巯基衍生物通过共价键嫁接于MCM-48型介孔材料,制备了新型有机-无机复合硅材料(MCM-3T),并通过多种光谱手段对其进行了结构表征。MCM-3T具有非常优秀的光学性能,在水溶液中可以高选择性的识别Hg2+,对Hg2+的最低检出限达到8.0×10-6M,并且可以在pH 5.0-11.0范围内对Hg2+进行检测。MCM-3T还是理想的Hg2+吸附材料,其对Hg2+吸附的动力学过程符合弗罗因德利希(Freundlich)吸附方程,由此得出Hg2+的最大吸附量高达234.88 mg·g-1。进一步在α-Al2O3陶瓷管上制备了新型多功能介孔材料无机膜,并通过扫描电镜(SEM)表征了膜的形态。在自制的膜渗透装置上实验发现,当Hg2+溶液渗透通过膜后,溶液中多达90.7%的Hg2+被膜所吸附、过滤,同时膜的颜色和荧光颜色均发生明显的变化。这样简单的制备策略,经济便宜的起始原料,显著的输出信号变化都说明MCM-3T及其形成的无机膜可以作为检测和分离Hg2+的多功能材料而广泛应用于环境和工业领域。 第四章设计合成了两个具有不对称结构的二噻吩乙烯衍生物P1和P2。P1具有“门控”光致变色性能:在紫外/可见光交替照射下,其在乙腈等多种有机溶液中均不发生光异构化反应;但是在Cu2+或H2O存在下,P1可发生可逆的光致异构化反应,即具有光致变色性能。在紫外/可见光交替照射下,P2展现出二噻吩乙烯类化合物典型的光致变色特性。P2及其Cu2+络合物的光致变色性能和荧光信号可以分别通过与Cu2+和CN-络合的方式来调控。进一步以P2为平台构建了具有三输入信号和三输出信号的复杂逻辑电路和具有序列响应、记忆存储功能的分子逻辑键盘锁。这些工作均为将来设计具有特殊结构的光致变色功能分子提供了重要思路。 第五章设计合成了两个以二噻吩环戊烯为核心单元的光致变色化合物P5和P6。充分研究了P5和P6对各种金属离子和阴离子的光谱响应,发现它们在乙腈溶液中可以高选择性的检测Hg2+和F-。工作曲线(Job's plot)证实Hg2+的加入会使P5或P6与Hg2+形成1:1配位比的络合物。从光谱变化和氢谱核磁(1H NMR)滴定实验可知,硫代酰胺基团的脱质子化作用是P5和P6对F-的识别原理。在紫外/可见光交替照射下,P5和P6可以发生可逆的光异构化反应。而且,它们的光致变色性质可通过在溶液中加入Hg2+或F-来调控。实验发现,P5和P6的光稳态产物也可以作为Hg2+和F-的化学传感器。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 罗静;江金强;池春彦;刘晓亚;;荧光化学传感器的研究进展[J];功能高分子学报;2010年04期
2 李文慧;杨勇;马瑾;张琦;胡晓春;;含氟荧光化学传感器研究进展[J];广东化工;2015年09期
3 叶子润;虞璐嘉;雷玲;张檬;;罗丹明类汞离子荧光化学传感器的研究进展[J];能源化工;2019年05期
4 林泽中;;简析氟离子荧光化学传感器的研究进展[J];化工管理;2014年11期
5 吴振;周应;任君;;氟离子荧光化学传感器的研究进展[J];化学传感器;2012年01期
6 龙立平;孟维;王姣亮;谢丹;贺国文;肖谷清;;用于测定黑茶中铅的荧光增强化学传感器[J];茶叶科学;2017年03期
7 ;《化学传感器》征稿启事[J];化学传感器;2019年01期
8 王道;桑鸿勋;;化学传感器[J];化学教育;1989年03期
9 章宗穰;俞汝勤;沈国励;张国雄;;令人难忘的我国化学传感器领域早期学术活动——纪念化学传感器专业委员会成立和《化学传感器》刊物创刊35周年[J];化学传感器;2015年01期
10 陈书仙;;化学传感器现状与发展趋势[J];科学中国人;2015年18期
11 张丽昆;佟庆笑;;基于多吡啶铂(Ⅱ)配合物的磷光化学传感器研究进展[J];汕头大学学报(自然科学版);2012年03期
12 ;化学传感器专业委员会和《化学传感器》编委会负责人局部调整[J];化学传感器;2009年01期
13 ;化学传感器专业委员会和《化学传感器》编委会负责人局部调整[J];化学传感器;2009年02期
14 ;《化学传感器》2009年总目次[J];化学传感器;2009年04期
15 熊力;王琳;王永良;;氢气光化学传感器的最新进展[J];气象水文海洋仪器;2007年03期
16 黄宝美;;新材料新技术在化学传感器中应用的探讨[J];绵阳师范学院学报;2006年02期
17 ;化学传感器2006年总目次[J];化学传感器;2006年04期
18 ;第九届全国化学传感器学术会议邀请及征文通知(第一轮通知)[J];化学传感器;2004年04期
19 章宗穰;张国雄;;深切怀念我国化学传感器领域的先驱者——汪厚基教授和殷晋尧教授[J];化学传感器;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 范丽娟;沈德志;王丽莎;王尚丽;;共轭高分子荧光化学传感器的设计与合成[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
2 钱惠锋;李良;仇昕;任吉存;;一种新型铅(Ⅱ)离子化学传感器[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年
3 梁静;张湘敏;谢子恒;刘海波;王静;;基于芘衍生物的化学传感器及其对Al(Ⅲ)的选择性识别[A];2018年中西部地区无机化学化工学术研讨会会议论文集[C];2018年
4 杨婷;刘吉林;关明明;冯国栋;;一种可用于检测稀土Eu(Ⅲ)的荧光化学传感器[A];中国化学会第十三届全国分析化学年会论文集(一)[C];2018年
5 朱伟;曲文娟;姚虹;林奇;魏太保;张有明;;一种基于双席夫碱的化学传感器对Cu~(2+)的超灵敏检测[A];全国第十九届大环化学暨第十一届超分子化学学术讨论会摘要论文集[C];2018年
6 张宇琦;傅茜茜;葛建平;;胶体光子晶体的组装与高精度化学传感器[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十六分会:纳米材料合成与组装[C];2016年
7 张寒琦;赵晓君;牟影;王珍;许汉英;金钦汉;;表面等离子体激元共振光化学传感器的研究[A];中国分析测试协会科学技术奖发展回顾[C];2015年
8 程铸洪;李钢;;基于多级孔道分子筛载体的固载型汞离子化学传感器的设计合成[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年
9 洪彦若;;β-氧化铝系电解质陶瓷及其化学传感器的进展[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年
10 王栩;林金明;;基于新型功能高分子的荧光猝灭型2,6-二硝基酚光化学传感器[A];第八届全国发光分析暨动力学分析学术研讨会论文集[C];2005年
11 冯锋;陈泽忠;廖雪明;林洁刁;;动态液滴光化学传感器的研究与应用[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年
12 林鹏;宋家俊;曾燮榕;;基于有机电化学晶体管的生物化学传感器(英文)[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四分会:生物分析和生物传感[C];2016年
13 东宇;邢志涛;杨侠;成义祥;;基于手性分子化学传感器的设计与性质研究[A];中国化学会第七届有机化学学术会议图文摘要集[C];2011年
14 牛丽亚;杨清正;;选择性检测谷胱甘肽的比率式荧光化学传感器[A];第八届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2013年
15 许胜;陈孔常;田禾;;轴向取代亚酞菁的合成及其在化学传感器的应用[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年
16 刘世勇;胡进明;李昌华;刘涛;;基于响应性聚合物的化学传感器研究[A];中国化学会第27届学术年会第16分会场摘要集[C];2010年
17 邹文生;乔俊琴;胡忻;葛欣;练鸿振;;可作为杂化比率化学传感器的钴掺杂硫化锌量子点的含水制备和表征[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
18 刘燕婕;雷厉;;基于分子印迹聚合物的光致发光化学传感器的应用进展[A];中华医学会2014全国微生物学与免疫学学术年会论文汇编[C];2014年
19 杨荣华;李克安;赵凤林;陈永康;刘锋;李娜;;荧光化学传感器新原理与新方法的研究[A];中国分析测试协会科学技术奖发展回顾[C];2015年
20 刘海乐;唐晓亮;李雪;徐本花;刘伟生;;对硫醇高灵敏识别的磷光化学传感器研究[A];中国化学会第八届全国配位化学会议论文集-论文[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 邹祺;反应型荧光化学传感器及具有离子识别能力的二噻吩乙烯光致变色材料[D];华东理工大学;2012年
2 孙小飞;荧光化学传感器传感机理的理论研究[D];吉林大学;2020年
3 周治国;光化学传感器的设计、合成与应用研究[D];复旦大学;2007年
4 高存继;基于有机小分子及稀土配合物的荧光化学传感器研究[D];兰州大学;2014年
5 姜慧娥;基于喹啉和萘酰亚胺的离子荧光化学传感器的合成及性质研究[D];兰州大学;2015年
6 刘卫敏;光化学传感器的设计、合成及其识别性质研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2008年
7 丁力;基于噻吨酮和芴的荧光化学传感器[D];华东理工大学;2014年
8 闫园园;反应型Hg(Ⅱ)和H_2S荧光化学传感器的设计合成及光谱性质研究[D];西北农林科技大学;2014年
9 王仁杰;含氮杂环二芳烯Al~(3+)化学传感器的构建及性质研究[D];南昌大学;2018年
10 程铸洪;基于功能化金属—介孔材料构建的汞离子荧光化学传感器[D];大连理工大学;2015年
11 王懋祥;基于香豆素的重金属离子荧光化学传感器的研究[D];中国科学技术大学;2008年
12 孟祥明;荧光素基重金属离子荧光化学传感器的研究[D];中国科学技术大学;2007年
13 WONDU DAGNAW FENTAHUN;神经毒剂荧光化学传感器的设计与合成[D];中国科学技术大学;2021年
14 张灯青;基于离子和氨基酸识别的光化学传感器的研究[D];复旦大学;2007年
15 汤洁莉;蛋膜光化学传感器的研究[D];吉林大学;2011年
16 李生玲;具有连续识别功能的荧光化学传感器的合成与性能研究[D];中北大学;2020年
17 穆丽璇;基于硅纳米线的光响应化学传感器研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2008年
18 Tahir Rasheed;高效化学传感器的合成及其在可视化定量检测有毒环境污染物中的应用[D];上海交通大学;2019年
19 瞿祎;基于吡咯并吡咯二酮和喹吖啶酮的荧光化学传感器[D];华东理工大学;2012年
20 王鹏;多肽荧光化学传感器的合成及生物应用研究[D];兰州大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 田昊;喹啉酰胺型镉离子荧光化学传感器研究[D];兰州大学;2012年
2 杨沛然;香豆素类荧光化学传感器的合成及性能研究[D];中北大学;2020年
3 刘梅梅;新型荧光化学传感器的合成及其识别性能[D];大连理工大学;2016年
4 盛含晶;喹啉基荧光化学传感器的设计、合成及其识别性能研究[D];安徽大学;2014年
5 田建飞;基于喹啉衍生物类荧光化学传感器的设计、合成及其识别性能研究[D];内蒙古大学;2016年
6 李正钱;萘酰亚胺类荧光化学传感器的合成与识别研究[D];湖北大学;2014年
7 杨玉波;基于罗丹明的铜离子化学传感器的设计、合成及性能研究[D];吉林大学;2014年
8 季云涛;罗丹明类荧光化学传感器的合成与性能研究[D];安庆师范学院;2010年
9 石磊;具有光电响应的锌、汞离子化学传感器的设计、合成及应用[D];华东理工大学;2011年
10 赵华阳;基于喹啉体系的锌离子荧光化学传感器的研究[D];中国科学技术大学;2009年
11 王一新;一类新型的铬(Ⅵ)离子荧光化学传感器的设计、合成与性能研究[D];南京理工大学;2014年
12 王焱;二维硫属半导体纳米复合结构的设计及光电性能研究[D];安徽理工大学;2019年
13 谭艳红;基于四苯乙烯与三苯胺为发色团的Th~(4+)荧光化学传感器的合成及性能研究[D];南华大学;2019年
14 刘波;基于三苯胺和萘为发色团的Zn~(2+)荧光化学传感器的合成及性能研究[D];南华大学;2019年
15 陶辉;四苯乙烯-双咪唑鎓盐阴离子荧光化学传感器[D];南昌大学;2019年
16 彭嫣嫣;含芴官能团手性分子合成与识别性能研究[D];湘潭大学;2019年
17 高文丹;基于含氮/氧二芳烯Cu~(2+)、Al~(3+)、Zn~(2+)及CN~-化学传感器的合成及性质研究[D];江西科技师范大学;2019年
18 张智辉;基于含氮二芳烯Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)化学传感器的合成及研究[D];江西科技师范大学;2018年
19 许川川;基于联二萘胺和全氟二芳烯的化学传感器的设计与合成[D];江西科技师范大学;2017年
20 张晓霞;基于二芳烯Al~(3+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)传感器的设计合成及性质研究[D];江西科技师范大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 王小龙;微型手机化学传感器在美问世[N];科技日报;2010年
2 记者 李晓明;我大洋探测高温高压化学传感器研制成功[N];地质勘查导报;2006年
3 记者 潘红;第十四届全国化学传感器学术会议在大同大学举行[N];大同日报;2019年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978