新型喹啉类共轭聚合物及离子识别应用

发布时间：2018-04-30 23:08

  本文选题：共轭聚合物 + 喹啉　； 参考：《山西大学》2017年硕士论文

【摘要】：共轭聚合物作为新兴材料领域的焦点受到研究者们的广泛关注。其由于大的π电子离域骨架及电子的自由移动,展现出优异的“信号扩增”特性被广泛应用在有机发光二极管(OLED)、薄膜晶体管、太阳能电池、化学传感器等领域。共轭聚合物由主链和侧链组成,如何合理的设计并利用主、侧链空间缠绕的特性得到高性能的光电功能材料是一个广泛关注的科学问题。众所周知,喹啉及其衍生物具有高的荧光量子产率、优异的电子传输性能和出色的金属离子鳌合能力等特点,是一种极具潜力的荧光材料。基于以上现状,在本学位工作中,设计并制备了喹啉基团在主链和侧链上的两种类型的共轭聚合物,并研究了其热稳定性、光学性质及电学性质。结合其特定的结合位点和空间结构,探索了这些荧光材料在离子识别中的应用研究。具体本学术论文包括以下四章:第一章,简述了聚合物的研究进展及其在分析检测领域的应用,并提出本论文设计思路和主要内容。第二章,基于考察喹啉基团作为主链的共轭聚合物材料的性能及应用目的,设计并成功合成了一种主链含有苯和喹啉的共轭聚合物。光物理性质研究表明:该聚合物最大紫外吸收和荧光发射波长分别为325 nm和430 nm,是一种具有较高的荧光量子产率且蓝光发射的化合物。所得共轭聚合物具有优异的热稳定性及电化学性质。结合其特定的结合位点,进一步探索了该共轭聚合物在金属离子检测方面的研究。结果发现:该共轭聚合物能够对Fe(III)选择性的识别,表现为荧光被猝灭且不受其它离子的干扰。接着,研究了该荧光探针对细胞内Fe(III)检测过程。该工作的特点在于利用简单的方法将喹啉基团嵌入共轭聚合物主链并实现对Fe(III)的识别,为共轭聚合物作为荧光探针的开发提供一个可行的思路。第三章,上述研究中发现,对离子检测的荧光探针在生物复杂体系中,受到的干扰性较大,且蓝色或绿色荧光材料也具有较大的背景干扰,很大程度了限制了其应用。基于此,为了得到离子介导荧光增强型红光共轭聚合物,该部分研究工作设计并制备了以发射红光的噻吩及衍生物作为主链,喹啉基团作为侧链的共轭聚合物。该共轭聚合物最大紫外吸收和荧光发射波长分别为490 nm和610 nm,是一种能够发射红光的材料。同样,该共轭聚合物材料表现出优异的热稳定性及电化学性质。金属离子检测应用研究中发现,在Hg(II)离子存在下该共轭聚合物的荧光发生明显的增强且不受其它离子的干扰。这些表明,该共轭聚合物能够高选择性的识别Hg(II)离子。进一步开展了其在实际样品(化妆品)中对Hg(II)离子的检测研究。该工作的特点在于通过适当的设计及修饰,成功制备出长波发色且对Hg(II)离子具有高选择性识别的荧光增强型探针,同时为喹啉类化合物作为荧光材料的应用提供了理论指导和应用平台。第四章,总结与展望。
[Abstract]:Conjugated polymers, as the focus of emerging materials, have been widely concerned by researchers. Due to the large delocalization of 蟺 electrons and the free movement of electrons, it has been widely used in many fields such as organic light emitting diodes (OLEDs), thin film transistors, solar cells, chemical sensors and so on. Conjugated polymer is composed of main chain and side chain. How to design and utilize the space winding characteristics of main and side chains to obtain high performance optoelectronic functional materials is a scientific problem. It is well known that quinoline and its derivatives have the characteristics of high fluorescence quantum yield, excellent electron transport performance and excellent metal ion chelating ability, etc. Quinoline and its derivatives are potential fluorescent materials. Based on the above, two kinds of conjugated polymers with quinoline group on the main chain and side chain were designed and prepared, and their thermal stability, optical properties and electrical properties were studied. Combined with its specific binding sites and spatial structures, the applications of these fluorescent materials in ion recognition were explored. The thesis includes four chapters as follows: chapter 1, the progress of polymer research and its application in the field of analysis and detection are reviewed, and the design ideas and main contents of this thesis are put forward. In chapter 2, a conjugated polymer containing benzene and quinoline in the main chain was designed and synthesized based on the investigation of the properties and applications of the conjugated polymer with quinoline group as the main chain. The photophysical properties show that the maximum UV absorption and fluorescence emission wavelengths of the polymer are 325 nm and 430 nm respectively. The polymer is a kind of compound with high fluorescence quantum yield and blue emission. The conjugated polymers have excellent thermal stability and electrochemical properties. Combined with its specific binding sites, the conjugated polymer was further studied in metal ion detection. The results show that the conjugated polymer can selectively recognize Feo III, which shows that the fluorescence is quenched and free from the interference of other ions. Then, the detection process of the fluorescence probe for intracellular Fe2 I was studied. The characteristic of this work is that the quinoline group is embedded in the main chain of conjugated polymer by a simple method and the recognition of Fe (II) I) is realized, which provides a feasible idea for the development of conjugated polymer as a fluorescent probe. In the third chapter, it is found that the fluorescent probe for ion detection is subject to more interference in biological complex systems, and the blue or green fluorescent materials also have large background interference, which greatly limits its application. Based on this, in order to obtain ion-mediated fluorescence enhanced red light conjugated polymers, conjugated polymers with thiophene and derivatives emitting red light as main chain and quinoline group as side chain were designed and prepared. The maximum UV absorption and fluorescence emission wavelengths of the conjugated polymer are 490 nm and 610 nm, respectively. Similarly, the conjugated polymer exhibits excellent thermal stability and electrochemical properties. In the application of metal ion detection, it was found that the fluorescence of the conjugated polymer was significantly enhanced in the presence of HgCII ions and was not interfered with by other ions. These results show that the conjugated polymer can selectively recognize HgPII ions. The detection of HgCII ions in real samples (cosmetics) was further studied. The characteristic of this work lies in the successful preparation of fluorescent enhanced probes with long wave chromophores and highly selective recognition of HgCII ions by proper design and modification. It also provides theoretical guidance and application platform for the application of quinoline compounds as fluorescent materials. Chapter four, summary and prospect.
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O633.5;O657.3

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本文编号：1826630