聚集诱导发光性能的金属配合物的合成及其在海藻酸钙复合纤维应用

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近年来,具有聚集诱导发光(AIE)性能的金属有机配合物相对于其余AIE体系具有结构可调性、荧光效率高、颜色可调与良好的光热稳定性的优点,被广泛应用于有机发光二极管、电化学、化学传感、生物传感、智能材料等新兴领域。然而,目前具有AIE性能的有机金属配合物中的金属大多为重金属,会对人体和环境造成伤害,有关轻金属的金属有机荧光配合物的报道几乎没有。近年来一般选择β-二酮类化合物作为配体,生成的配合物具有稳定的化学性质和优良的发光性能。具有AIE性能金属配合物的研究也拓宽了智能荧光纤维材料的应用前景。由于智能荧光纤维材料具备操作简单且响应快速等优点,在防伪和信息加密等领域具有潜在的应用价值。越来越多的工作者对此领域感兴趣。本论文基于以上的研究背景,制备出具有AIE性能的金属有机配合物,并将其应用于湿纺和静电纺丝制备荧光海藻纺织/纳米纤维。本文以二苯甲酰甲烷(DBM)为配体,合成了一种具有AIE性能的新型有机镁配合物——Mg(DBM)2。通过核磁,红外,XPS等多种表征确定其结构。同时单晶数据证实了一个镁离子与两个DBM分子的二酮基团配位,并且镁离子采用了扭曲的八面体几何形状。用紫外-可见吸收、荧光发射光谱、循环伏安法和密度泛函理论计算等方法研究了配合物的光化学性质。此外,分散在纤维滤纸中的Mg(DBM)2溶液几乎无色,可以制成为一种方便的防伪和加密工具。采用湿法纺丝法制备了Mg(DBM)2/海藻酸钙荧光纤维无毒、成本低、效率高,对分析物反应快,可用于检测汗液。镉离子(Cd2+)是一种危害性极强的重金属离子,对人类和环境造成严重危害,其检测方法被广泛研究。在纳米纤维膜中加入AIE材料可以提供极高的荧光稳定性和灵敏度。在此基础上采用静电纺丝和氯化钙交联技术,制备了一种高灵敏度和选择性的荧光纳米纤维膜(SA@Mg(DBM)2)检测Cd2+。利用荧光强度变化来判断检测范围,并对其检测机理和检测持久性进行相关表征和阐述。因此,SA@Mg(DBM)2可以作为一种快速、便携式、稳定的检测Cd2+的传感器。β-二酮配体与d10 Zn(Ⅱ)配合之后表现出有趣的发光性质,将醋酸锌与DBM以乙醇作为反应溶剂,用氮气保护法,在冰浴的条件下制备了金属锌荧光配合物并将其命名为Zn(DBM)2(CH3O)2。对其化学结构、微观结构、光物理性质进行了详细的表征。金属锌配合物可以作为温度传感器和金属离子检测传感器。
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