随着世界人口的快速增长以及工农业的飞速发展,环境中水体污染（阴离子和阳离子）变得日益严重,其中一些重金属离子(如Cu²⁺)和阴离子（如CN^-）不能被环境中的微生物降解,长期积累后,环境中含量超标的阴离子或阳离子会严重危害到人类健康。鉴于此,开发了一类快捷、高效、水溶性可视性检测环境污染离子（阴离子和阳离子）的比色传感材料与应用新技术。本文依据环境污染离子的结构与性能,设计制备了四种水溶性席夫碱或偶氮有机生色团,对其结构和光谱性能进行系统研究的基础上,分别探讨了它们对环境中阴离子、阳离子的光谱响应:（1）对席夫碱和偶氮化合物两类常见有机小分子概述的基础上,介绍了紫外光谱法和荧光光谱法在环境分析检测上的具体应用,并提出了本论文的工作设想和研究意义。（2）以2-氨基苯并噻唑与2-羟基-1-萘甲醛为原料,制备出水溶性杂环N-2′-苯并噻唑-2-羟基-萘亚胺。通过¹H NMR、紫外光谱和荧光光谱对其结构进行表征的基础上,探讨了N-2′-苯并噻唑-2-羟基-萘亚胺响应阴离子的荧光光谱。结果表明:当λ_ex=344.5 nm时,目标化合物对CN^-和Ac^-具有不同的荧光响应,其他阴离子共存时无干扰,并且其检出限分别为5.4×10^-5 mol/L和2.8×10^-5 mol/L。在优化条件下(c_dye=4.0×10^-6 mol/L,V_H2O/V_DMSO/V_CH3CN=1/48/1),F₄₄₀/F₀与c^-_CN在2.0～6.0×10^-5 mol/L范围内具有良好的线性关系,线性方程为:F₄₄₀/F₀=-3.9+0.283 c^-_CN（R²=0.9936）;在c_dye=4.0×10^-6 mol/L,V_H2O/V_DMSO/V_CH3CN=1/48/1,c_HCl=1.5×10^-5 mol/L条件下,F₅₄₀/F₁与c^-_Ac在5.0～12.25×10^-6 mol/L范围内的线性方程为:F₅₄₀/F₁=-64.346+8.006 c^-_Ac（R²=0.9960）。Job′plot和核磁滴定实验证实了N-2′-苯并噻唑-2-羟基萘亚胺与CN^-或Ac^-的化学计量比均为1:1,该探针已经成功应用于一些环境水与蔬菜汁中CN^-和Ac^-的检测,其回收率范围分别是80.20%～84.10%和101.50%～106.50%,测量CN^-的R.S.D均小于2.07%,测量Ac^-的R.S.D均小于0.60%。（3）以2,6-二氨基吡啶和2,4,6-三羟基苯甲醛为原料,合成了一种水溶性多羟基生色团双-2,4,6-三羟基-N,N′-2′,6′-二亚胺吡啶,通过¹H NMR和紫外-可见吸收光谱对其结构与光谱性能进行表征。研究表明:在水含量为35.0%时,双-2,4,6-三羟基-N,N′-2′,6′-二亚胺吡啶对阴离子CN^-有良好的选择性响应,检出限为2.09×10^-7 mol/L。且517 nm处的吸光度(A₅₁₇)与c^-_CN在2～280×10^-7 mol/L范围内呈现出良好的线性关系,线性方程为A₅₁₇=0.2338+0.0157c^-_CN（R²=0.9947）;双-2,4,6-三羟基-N,N′-2′,6′-二亚胺吡啶与CN^-结合的化学计量比为1:1;该探针成功应用于环境水和一些果蔬样品中CN^-检测,回收率在84.50%～99.30%之间,相对标准偏差（R.S.D）均小于0.69%。（4）以3,5-二氨基苯甲酸和2,4,6-三羟基苯甲醛为原料,制备了一种水溶性多齿配体双-2,4,6-三羟基-N,N′-3′,5′-二亚胺苯甲酸。通过¹H NMR和紫外-可见吸收光谱对其结构与光谱性能进行表征,结果发现:目标化合物对重金属离子Cu²⁺具有选择性比色响应,且检出限为2.06×10^-6 mol/L。随着c_Cu²⁺的增加,其最大吸收峰位蓝移,吸光度逐渐降低,并在4～128×10^-7 mol/L范围内呈现良好的线性关系,线性方程为A_max=-0.0013 c_Cu²⁺+0.6404（R²=0.9899）,在优化实验条件下,该探针已经成功应用于环境水和果蔬样品中Cu²⁺的光谱检测,其回收率在99.05%～106.95%之间,R.S.D均小于3.31%。（5）以间三苯酚为供电子基团,苯甲酸为受电子基团,偶氮双键为桥联基团,设计制备了一种具有D-π-A-π-D共轭体系的水溶性偶氮染料:N,N-3,5-二-（2,4,6-三羟基苯基）偶氮苯甲酸（THPBA）。通过红外和核磁对其结构进行表征,主要探究了其响应pH的紫外-可见吸收光谱性能。结果表明:由于羧基、偶氮基和多羟基的结合,随着pH和溶剂的改变,THPBA具有良好的紫外-可见吸收光谱(最大摩尔吸光系数从2.794×10⁴降低到2.115×10⁴ L·mol^-1·cm^-1),。尤其在V_DMF/V_H2O=1/9时,A_THPBA在pH=5.2～7.5范围内对pH有良好的线性光谱响应,已经成功地应用于环境水样和商业果汁中pH值的检测,且检测值与pH计读出的数值基本一致。