人类生产和消费活动产生的各种污染物可通过不同途径被大量排放到水体中,已造成日益严重的环境问题,因此有害污染物的排放治理成为了人类面临的关键问题之一。重金属作为其中一类重要的环境污染物,因其毒性、难降解性、持久性,对环境、人类和生物的健康造成严重威胁而受到广泛的关注。胶束自组装荧光化学传感器因具有结构简单、灵敏度高、检测范围易调控、经济便携且可现场进行实时检测等特性和优势而成为重金属检测领域的研究热点。本文以氨基噻二唑基杯[4]芳烃衍生物（AMT-CA）作为受体,制备了新型的杯[4]芳烃衍生物基胶束自组装荧光化学传感器,通过改变实验条件和组成而优化其检测性能,实现了对Pb²⁺离子的宽范围、高灵敏度的选择性检测。研究了基于AMT-CA的胶束自组装荧光化学传感器的组成结构与检测性能之间的关系,深入探究了其构效规律,为新荧光化学传感器的开发与利用提供指导。结合量子力学,从理论上研究了以对叔丁基硫杂杯[4]芳烃（TCA）为受体的胶束自组装荧光化学传感器的猝灭机理。具体如下:以AMT-CA为受体、芘为荧光体、十四烷基三甲基溴化铵（TTAB）为自组装模板,制备了一种新的“on-off”型胶束自组装荧光化学传感器,用于水中Pb²⁺离子的检测,其激发波长为241 nm、检测波长为374 nm。两亲性受体AMT-CA和疏水性荧光体芘与表面活性剂TTAB形成了AMT-CA/芘/TTAB胶束自组装结构。而Pb²⁺离子的加入可以猝灭AMT-CA/芘/TTAB胶束自组装荧光化学传感器的荧光,这主要归因于胶束中受体与Pb²⁺离子络合引起的荧光内滤效应。优化了荧光化学传感器的溶液pH值、AMT-CA/芘的摩尔比、TTAB浓度和芘的浓度。在pH=6.0、AMT-CA/芘的摩尔比为200:1、TTAB浓度为0.35 mol/L、芘的浓度为4.0×10^-7mol/L的情况下,该荧光化学传感器具有最优的检测效果,且Pb²⁺离子浓度在亚微摩尔范围内（2⁵2μmol/L）与荧光猝灭率具有良好的线性检测关系,其线性关系方程为F_q=8.168+1.161c(F_q为荧光猝灭率;c为Pb²⁺离子浓度,10^-66 mol/L;R²=0.995)。在金属阳离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Ba²⁺、Cd²⁺)与阴离子(CH₃COO^-、Br^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-)等干扰离子共存的情况下,该荧光化学传感器对水中的阴阳离子具有较强的抗干扰能力,实现了对Pb²⁺离子的选择性检测。研究了以AMT-CA为受体的胶束自组装荧光化学传感器在表面活性剂TTAB胶束中,AMT-CA对荧光量子产率、胶束聚集数的影响,并且考察了不同荧光体种类对该荧光化学传感器的Pb²⁺离子检测性能的影响情况,计算出最佳检测性能下荧光体的激发光能量。荧光体芘在水中的的荧光量子产率为0.02,但当芘分散于表面活性剂TTAB后,其荧光量子产率明显升高至0.20。随着AMT-CA加入量增大,荧光量子产率逐渐降低。加入AMT-CA前后的胶束聚集束分别为182.5、181.2。以芘作为荧光体的荧光化学传感器,其荧光猝灭率明显高于以菲、蒽和苝时的荧光猝灭率;荧光体的激发光能量为5.16eV的氨基噻二唑基杯[4]芳烃衍生物基胶束自组装荧光化学传感器具有更灵敏的Pb²⁺离子检测性能。利用含时密度泛函理论（TD-DFT）研究了对叔丁基硫杂杯[4]芳烃（TCA）及其Cu²⁺离子络合物CuTCA和Cu₂TCA的电子和光谱特性。并在CAM-B3LYP/6-31+G（d,p）理论层次下利用类导体极化连续介质模型对水中TCA、CuTCA和Cu₂TCA的几何结构进行了优化。用TD-DFT法表征了TCA、CuTCA和Cu₂TCA的吸收光谱。讨论了基于TCA的荧光化学传感器中荧光体苝的荧光猝灭机理。TCA中加入Cu²⁺离子引发了系列与铜的d轨道相关的低能级激发态。TCA络合物的吸收峰与苝的荧光发射峰的重叠表明苝的荧光猝灭是由荧光共振能量转移（FRET）引起的。