含噻吩丙二腈结构的共轭材料对硝基芳烃化合物的识别性能研究

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爆炸物的检测问题一直是科学家研究的焦点,对这个问题的关注不仅是因为国际社会仍存在恐怖袭击活动,也因为爆炸物会对环境造成污染、对人类的生命财产安全构成潜在威胁。在种类繁多的爆炸物中,硝基芳烃化合物(NACs)被运用的范围广泛,不仅会被用于恐怖活动、爆破工程和国防军事行动中,还会被用于日常染料业、制药业及化学实验室中,残留于环境中的NACs势必会对人体造成直接或间接的伤害,因此痕量NACs的快速识别一直广受科研工作者的关注。在众多检测手段中,荧光化学传感因其检测成本低、选择性高、易操作、便于现场检测等优点而受到科研工作者的重视。具有聚集诱导发光(AIE)效应的荧光分子十分适合作为化学传感器来检测NACs,这种AIEgens在稀溶液中荧光微弱,在聚集状态下却可以发出强荧光。富电子的AIEgens与缺电子的NACs相互作用,会发生荧光猝灭,从而通过这种灵敏的响应达到快速检测的效果。本文将综合上述内容,设计一系列具有2-(噻吩-2-基亚甲基)丙二腈(TMM)骨架的噻吩/丙二腈系列化合物,研究其AIE特性,并探索其对环境中的硝基芳烃化合物的识别性能。首先以TMM为骨架,引入了不同数量的吡啶环和四苯乙烯(TPE)基团,接于不同位点,最终合成了噻吩/丙二腈系列化合物D1,D3和D4,实现了分子内旋转受限和分子内振动受限的结合。通过紫外-可见光谱和荧光光谱的表征测试,发现所合成的三种染料均具有明显的AIE特性。用这三种染料作为荧光探针,用于硝基芳烃化合物的水相识别,荧光滴定结果表明该系列化合物对苦味酸(PA)具有潜在的传感性能,化合物D1,D3和D4对溶液中PA的检测限分别为1.77?10–3 M,8.97?10–4 M和3.07?10–4 M。通过自组装的方式制备可视化试纸后发现,PA的肉眼检测限为11.5 pg/cm2。此外,本文还将对电化学和理论能隙以及相对势能的计算进行全面的比较,结果表明TMM衍生物为未来荧光材料方的制造和拓展可提供重要思路。
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