具有聚集诱导发光特性的分子自组装及应用

发布时间：2017-09-25 22:36

  本文关键词：具有聚集诱导发光特性的分子自组装及应用

  更多相关文章： 分子自组装 聚集诱导发光 光响应 荧光化学传感器 Zn~(2+)

【摘要】：在稀溶液或单分子状态下不发荧光(或发弱荧光),在聚集状态下荧光大幅度增强的现象称为聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)效应。AIE效应的发现推动了发光材料的发展,而分子自组装是构筑新型功能纳米材料的主要方法之一,在bola型两亲性分子中引入AIE分子,可实现发光纳米功能材料的制备。基于AIE效应的发光材料由于其具有高的灵敏度和选择性,超快的响应性,操作简单等优点被广泛地应用于生物检测、化学传感器等领域。本论文将分子自组装与AIE效应相结合,构筑具有响应性的发光材料,并探索了具有AIE效应的分子在离子检测方面的应用。研究的主要内容包括以下两个部分:1.基于a-氰基二苯乙烯发光团的两亲性分子的浓度依赖性和光响应性自组装。结合a-氰基二苯乙烯类衍生物具有的光致异构特性及荧光性能,将其引入到两亲性分子自组装中,合成了一种新的bola型两亲性分子((Z)-CNBE-12)。研究发现该分子在水溶液中的自组装行为具有浓度依赖性,即在不同浓度范围可以自组装形成小片状或螺旋状纳米结构。值得关注的是,螺旋状的纳米线是由单分子扭曲排列形成的,这在实验上验证了De Gennes提出的液晶弹性体理论中的扭转模型。另外,该分子具有光致异构特性导致其自组装形貌也具有光响应性。虽然((Z)-CNBE-12)在溶液中可以形成多种纳米结构,但由于去湿效应的影响,在干态得到的均是纳米纤维结构。这一工作为智能软物质材料的构筑提供了新的思路。2.基于苯并噻唑分子的高选择性荧光传感器的合成及对Zn~(2+)的检测。由于Zn~(2+)在生命系统中扮演着十分重要的角色,对Zn~(2+)的检测在生物和环境领域具有十分重要的意义。荧光化学传感器由于其操作简单、成本低、灵敏度高等特性一直被用于离子检测方面。因此,我们设计合成了苯并噻唑衍生物BTA-12。当Zn~(2+)加入到BTA-12的乙醇溶液中时,荧光显著增强。而其它金属离子如Pb~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Mg~(2+)、Cd~(2+)、K~+、Na~+没有使其荧光增强,有的甚至能使荧光显著淬灭。这种增强效应是由于BTA-12分子与Zn~(2+)之间形成了金属配合物并进一步组装形成纳米聚集体。作为化学传感器,BTA-12表现出了高的灵敏性,良好的选择性以及低的检测限。这一工作在生物或环境中的Zn~(2+)检测方面具有较好的应用前景。
【关键词】：分子自组装 聚集诱导发光 光响应 荧光化学传感器 Zn~(2+)
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O625.12
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-32
• 1.1 分子自组装11-12
• 1.1.1 分子自组装简介11
• 1.1.2 Bola型两亲性分子的自组装11-12
• 1.2 AIE效应的工作原理12-19
• 1.2.1 分子内旋转受限(Restriction of intramolecular Rotations, RIR)12-16
• 1.2.2 分子内振动受限(Restriction of Intramolecular Vibrations, RIV)16-18
• 1.2.3 分子内运动受限(Restriction of intramolecular Motions, RIM)18-19
• 1.3 具有AIE效应的分子种类19-27
• 1.3.1 碳氢类AIE分子19-21
• 1.3.2 含杂原子的AIE分子21-23
• 1.3.3 具有AIE效应的大分子23-24
• 1.3.4 金属复合物类AIE分子24-26
• 1.3.5 其它AIE分子26-27
• 1.4 聚集诱导发光效应的应用27-31
• 1.4.1 生物探针27-29
• 1.4.2 化学传感29-31
• 1.5 课题研究的目的及内容31-32
• 第2章 基于a-氰基二苯乙烯发光团的两亲性分子的浓度依赖性和光响应性自组装32-49
• 2.1 引言32-33
• 2.2 实验部分33-38
• 2.2.1 实验药品与试剂33-34
• 2.2.2 实验仪器及方法34-35
• 2.2.3 目标分子的合成35-38
• 2.2.3.1 化合物A的合成36
• 2.2.3.2 化合物B的合成36-37
• 2.2.3.3 化合物C的合成37
• 2.2.3.4 化合物D的合成37
• 2.2.3.5 化合物(Z)-CNBE-12的合成37-38
• 2.3 结果与讨论38-48
• 2.3.1 CNBE-12分子结构与AIE性质的表征38-39
• 2.3.2 (Z)-CNBE-12分子的临界胶束浓度(CMC)的测定39-41
• 2.3.2.1 荧光法测定(Z)-CNBE-12分子的CMC39-40
• 2.3.2.2 紫外吸收光谱测定(Z)-CNBE-12分子的CMC40
• 2.3.2.3 电导率法测定(Z)-CNBE-12分子的CMC40-41
• 2.3.3 (Z)-CNBE-12分子在水溶液中的自组装形貌41-43
• 2.3.3.1 (Z)-CNBE-12在溶液中的自组装形貌41-42
• 2.3.3.2 (Z)-CNBE-12在干态的自组装形貌42-43
• 2.3.4 (Z)-CNBE-12分子及组装体的光响应性43-48
• 2.3.4.1 甲醇中的光致异构现象43-44
• 2.3.4.2 甲醇和水混合溶剂中的光致异构现象44-45
• 2.3.4.3 水溶液中的光致异构现象45-48
• 2.4 本章小结48-49
• 第3章 基于苯并噻唑分子的高选择性荧光传感器的合成及对Zn~(2+)的检测49-62
• 3.1 引言49-50
• 3.2 实验部分50-55
• 3.2.1 实验药品与试剂50-51
• 3.2.2 实验仪器及方法51-53
• 3.2.3 目标分子的合成53-55
• 3.2.3.1 化合物A的合成及表征53-54
• 3.2.3.2 化合物B的合成及表征54
• 3.2.3.3 化合物C的合成及表征54
• 3.2.3.4 化合物D和E的合成及表征54-55
• 3.2.3.5 化合物BTA-12的合成及表征55
• 3.3 结果与讨论55-61
• 3.3.1 BTA-12对不同金属离子的选择性55-56
• 3.3.2 Zn~(2+)与BTA-12的结合模式56-59
• 3.3.3 其它离子对Zn~(2+)的干扰59-60
• 3.3.3.1 阳离子对Zn~(2+)检测的干扰59-60
• 3.3.3.2 阴离子对Zn~(2+)检测的干扰60
• 3.3.4 BTA-12对Zn~(2+)的检测极限60-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第4章 总结与展望62-64
• 4.1 总结62-63
• 4.2 展望63-64
• 参考文献64-72
• 硕士论文工作期间科研成果72-73
• 致谢73-75

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