多功能自组装体系及其对金属离子、气态酸和有机胺检测

发布时间：2021-01-30 12:26

　　超分子自组装体系是通过非共价键相互作用结合而成的一类材料,由于其刺激响应特性能够广泛应用在诸多领域。过渡金属离子的灵敏检测一直是化学传感器领域的研究热点。化学工业大量使用的气态酸和有机胺是一类严重的气态污染物,对它们的连续检测成为目前亟需解决的科学难题。目前,大多数化学传感器只能检测单一分析物,不能满足现实需求。因此,探索具有多种分析物检测功能的传感器体系是我们研究的主要目标。本文设计合成了几种新型超分子自组装材料,为快速、方便、可视化地检测金属离子及气态酸和有机胺提供新的手段。主要研究内容如下:（1）设计合成了基于偶氮苯衍生物的新型多功能凝胶因子1。化合物1可以在溶液和凝胶两种状态下比色检测Hg²⁺,Fe³⁺和Cu²⁺,还可以在溶液、凝胶和薄膜三种状态下连续循环响应气态酸和有机胺。我们利用各种测试探究其响应机理,在Hg²⁺检测过程中,凝胶因子分子内发生缩合成环并失去一分子的H₂S。-N=N-可能与Fe³⁺和Cu²⁺配位,诱导其吸收光... 

【文章来源】：信阳师范学院河南省

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自组装体系的光异构化以及其溶于四氯化碳溶剂中在365nm灯光照射下的光谱变化

信阳师范学院硕士学位论文2碳溶剂中的该化合物，在365nm灯光照射下，其溶液颜色由无色变为蓝色，溶液荧光逐渐猝灭。紫外吸收光谱显示在大于510nm灯光照射下，一个新的吸收峰出现在588nm并伴随着吸光度逐渐增加，而352nm处的吸光度逐渐降低。同时，溶液在470nm的荧光发射也逐渐降低。因此，两个光谱的变化更加验证了化合物对光灵敏响应能力（图11）。Li课题组[22]设计了一系列利用不同长度烷基链连接胆固醇基团和偶氮苯基团的凝胶因子，再将另一端用固定烷基链衔接四苯乙烯基团构成具有聚集诱导发光（AIE）特性的自组装体系。因此，该自组装体系不仅具有AIE特性，还由于分子中偶氮苯基团的存在，能够在紫外灯照射下发生顺反异构，从而引起凝胶溶胶转变。上述性质使该体系能够在传感器和光电子材料中具有广阔的应用前景（图12）。图11自组装体系的光异构化以及其溶于四氯化碳溶剂中在365nm灯光照射下的光谱变化。图12具有AIE特性的自组装体系的光异构化。

信阳师范学院硕士学位论文31.2.2电刺激响应型自组装体系电场是一种通过诱导相互作用来诱导胶体纳米粒子组装的通用工具，此类胶体纳米粒子已被广泛用于制造功能薄膜和纳米结构表面。电场不仅可以调节聚合物形成，还可以作为特定响应体系的刺激[23,24]。利用电场作为外部刺激控制纳米粒子的动态自组装仍然是一个有待探索的问题，例如，Demirrs课题组[25]介绍了一种新颖的可逆自组装技术，利用胶体的二元混合物通过电场调节来创建各种复杂的组装，如像环状或蜡烛火焰的簇。他们利用介电柱和离子获得簇的层次列阵，通过改变粒子的极化调节构建模块之间的偶极相互作用，以此控制和规划组装路径，最终获得多样性的自组装结构（图13）。Vamvakaki等人[26]在一篇综述中阐述可以利用电场驱动自由离子迁移导致溶液或材料内离子局部浓度变化，又或者对于绝缘的自组装体系，两个电极之间的静电相互作用（库仑力）引起其变形来解释聚合物凝胶具有电场刺激响应能力的原因。Wu课题组[27]利用轻微溶解的无定型碳酸钙中的Ca2+作为载体，将两个水凝胶膜与一个介电层（聚乙烯膜）集成，构建了一个电容式压力传感器。这个基于水凝胶的电子皮膜表现出极高的压力敏感性，最高可达1Kpa，因此手指轻轻一碰或人体运动均能被检测（图14）。图13电场诱导胶体二元混合物在不同溶剂中的自组装。图14离子皮膜设计原理图。当两个电极之间施加电压时，离子导电层之间的界面和电介质层之间的界面积聚电荷。


本文编号：3008899