两亲分子对超分子聚集结构和光物理性质的调控研究

发布时间：2017-09-04 03:17

  本文关键词：两亲分子对超分子聚集结构和光物理性质的调控研究

  更多相关文章： 镧系金属配合物 自组装 荧光化学传感器 阳离子表面活性剂 检测

【摘要】：自上世纪50年代Forster和Kasper两位科学发现荧光化合物的浓度效应以来,科学家们已经对荧光化合物的基本光物理性质及其应用做了大量的工作。研究这些丰富多样的光物理现象不仅有助于理解荧光化合物的发光和聚集机理,而且可为创制新型功能材料如：化学传感器、刺激响应性材料、智能发光材料等提供新思路。然而这方面的研究工作尚处于起步阶段,人们对两亲分子的自组装过程、自组装机理以及组装过程对体系物理化学性质的调控过程的研究还不够深入。因此,仍需进行大量全面系统地开展相应的研究工作。鉴于此,本学位论文在调研了聚集诱导猝灭现象(ACQ)、聚集诱导发光现象(AIE)聚集诱导能量转移过程以及这些过程对其光物理性质的调控机理的基础上,立足于实验室多年来的工作基础,设计合成了一种以香豆素为能量给体的两亲性Eu(Ⅲ)配合物(EuL3+(Ⅰ)),研究了EuL3+(Ⅰ)在不同溶剂中基本光物理性质,探索了阴离子表面活性剂与EuL3+(Ⅰ)共组装过程对其光物理性质的调控过程及机理,利用自组装体的组成动态特征实现了对阳离子表面活性剂的高效传感识别。具体而言,本论文开展了以下两方面工作：在第一部分工作中,设计合成了一种以香豆素为Eu(Ⅲ)的能量给体,以1,4,7-三氮壬轮烷的Eu(Ⅲ)配合物为亲水头基、以烷基链为疏水尾部的两亲性Eu(Ⅲ)配合物(EuL3+(Ⅰ)),利用IR, NMR, MS以及元素分析等手段对合成化合物进行了表征。动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)研究发现两亲性EuL3+(Ⅰ)可在水中自组装形成平均直径约为164 nm的纳米颗粒,该聚集过程导致Eu(Ⅲ)的特征荧光被完全猝灭。阴离子表面活性剂SDS可与EuL3+(Ⅰ)通过疏水作用和静电作用共组装形成平均直径约为105 nm的囊泡结构,有利于聚集态的香豆素基团部分解聚为单体态,进而敏化Eu(Ⅲ)的特征荧光。而以单分子态存在的配合物EuL3+(Ⅱ)可在水中保持高的发光效率,充分表明EuL3+(Ⅰ)低的发光效率源自两亲分子自组装而非配位水的猝灭。在第二部分工作中,我们以EuL3+(Ⅰ)/SDS囊泡型荧光纳米界面为传感平台,利用自组装体的组成动态特征以及阴、阳离子表面活性剂的共组装过程实现了对季铵盐类阳离子表面活性剂的高效传感。以324 nm的光激发能量给体香豆素时,可大幅敏化Eu(Ⅲ)的特征荧光,敏化效率I/I0=391,当向EuL3+(Ⅰ)/SDS体系中加入阳离子表面活性剂DTAB后,DTAB可与EuL3+(Ⅰ)/SDS共组装,诱发EuL3+(D再次聚集,同时香豆素部分聚集为二聚或多聚体,降低了香豆素与Eu(Ⅲ)之间的能量转移效率,DTAB对EuL3+(I)/SDS体系的荧光猝灭效率为0.43,检出限为2.80 μM。其他表面活性剂TTAB、CTAB、SDS和TX100以及无机盐如：氯化钠、氯化钙、氯化钾、氯化铵和三乙胺盐酸盐对该传感体系的光物理性质几乎不产生影响,从而实现了对DTAB的高效检测。
【关键词】：镧系金属配合物 自组装 荧光化学传感器 阳离子表面活性剂 检测
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4;O657.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 缩略语6-9
• 第一章 荧光化合物自组装过程对其光物理性质的调控9-25
• 1.1 聚集诱导猝灭现象9-13
• 1.2 聚集诱导发光现象13-17
• 1.3 聚集诱导能量转移过程17-20
• 1.4 其它超分子聚集体的光物理性质20-22
• 1.5 展望22-25
• 第二章 两亲性Eu(Ⅲ)配合物聚集过程对其光物理性质的调控研究25-39
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-30
• 2.2.1 试剂与仪器25-26
• 2.2.2 溶液配制26-27
• 2.2.3 合成及表征27-30
• 2.3 结果与讨论30-37
• 2.3.1 EuL~(3+)(Ⅰ)在水中的自组装行为30-31
• 2.3.2 EuL~(3+)(Ⅰ)的光物理性质31
• 2.3.3 EuL~(3+)(Ⅰ)在有机溶剂中的光物理性质31-32
• 2.3.4 表面活性剂对EuL~(3+)(Ⅰ)光物理性质的调控32-33
• 2.3.5 EuL~(3+)(Ⅰ)光物理性质对SDS浓度的依赖性33-34
• 2.3.6 SDS对EuL~(3+)(Ⅰ)自组装结构的调控34-35
• 2.3.7 EuL~(3+)(Ⅰ)的荧光衰减光谱35-37
• 2.4 小结37-39
• 第三章 EuL~(3+)(Ⅰ)/SDS荧光传感体系的构建及其对阳离子表面活性剂的高效传感39-47
• 3.1 引言39-40
• 3.2 实验部分40-41
• 3.2.1 试剂与仪器40
• 3.2.2 溶液配制40-41
• 3.3 结果与讨论41-45
• 3.3.1 EuL~(3+)(Ⅰ)/SDS荧光纳米界面的光物理性质41-42
• 3.3.2 EuL~(3+)(Ⅰ)/SDS荧光纳米界面的传感行为42
• 3.3.3 EuL~(3+)(Ⅰ)/SDS荧光纳米界面对DTAB的检出限42-43
• 3.3.4 EuL~(3+)(Ⅰ)/SDS荧光纳米界面对DTAB的特异性识别43
• 3.3.5 传感机理研究43-45
• 3.4 小结45-47
• 总结47-49
• 参考文献49-61
• 附录61-65
• 致谢65-67
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果67

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