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化学探针的制备及其在钴离子、硫化氢和水含量检测中的应用

谢子恒  
【摘要】:近年来,随着环境污染问题日益突出,对环境污染物进行高效灵敏的检测具有越来越重要的意义。金属离子含量的异常不仅影响自然生态系统,也与人体健康息息相关。硫化氢(H_2S)作为一种重要的内源性气体信息传递素,在人体内的浓度异常会引发许多疾病,因此,金属离子和硫化氢的检测也越来越受到重视。水在许多有机活动中都被视为杂质,甚至会阻碍有机反应的进行,因此有机溶剂中水含量的检测对化学化工、食品安全等领域都非常重要。本论文设计合成了一系列有机类和有机-无机杂化材料化学探针,主要进行了以下研究:1.在前期研究工作的基础上,进一步探索配体结构的改变对协同配位性能和传感性能的影响,揭示混合双配体策略的适用性。通过改变有机配体的结构特征,研究了一系列混合双配体体系对金属离子的响应性能。研究结果表明,DHAB-Mp Tpy体系对Co~(2+)展示了高选择性,加入Co~(2+)后,在538 nm处与395 nm处紫外—可见吸收峰强度与Co~(2+)浓度呈现良好的线性关系,相应地溶液颜色由浅黄色变为粉色。因此,DHAB-Mp Tpy体系可以作为比色化学探针应用于Co~(2+)检测方面。2.研究了一种基于1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)和Zn~(2+)离子组合体系的H_2S比色化学探针。PAN-Zn~(2+)组合体系对H_2S具有高选择性和灵敏度。当加入H_2S后,S~(2-)与Zn~(2+)结合形成Zn S,使PAN-Zn~(2+)组合体系解体,释放出PAN,溶液颜色由粉红色变为黄色。本研究中H_2S的检测策略为后续构建有机-无机杂化材料类探针提供了一种思路。3.为了解决化学探针因溶解度较差,检测过程中往往需要使用有机溶剂的缺陷,在PAN-Zn~(2+)组合体系的研究基础上,制备了一种磁性有机-无机杂化材料MMPs@U67B@Zn,并探索了其在水溶液中对阴离子的荧光传感情况。研究结果表明,MMPs@U67B@Zn对H_2S具有选择性,通过470 nm处荧光峰强度的变化,可以定量检测水溶液中的H_2S。4.在许多化学反应中,水的存在具有阻碍反应进行的劣势。为了实现水含量的检测,制备了具有良好荧光性能的有机-无机杂化材料TEA-SBA-15,探索了TEA-SBA-15对有机溶剂中水含量检测的应用,并研究了结构对杂化材料光谱性能的影响。研究结果表明,TEA-SBA-15可以定量地检测CH_3CN、Et OH、DMSO、CH_3OH和THF中的痕量水。


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