铀作为一种放射性金属元素,是核电能源和国防工业中的重要燃料。由于它具有放射性和化学毒性,必须对核设施周围水体及排放废水中铀酰离子(UO22+)浓度进行定期检测,以确保环境排放限值和公众健康安全。目前,荧光分析法是检测UO22+最常见的方法之一,它具有设备简单、操作便捷,具有高选择性和高灵敏度等优势,而荧光探针是荧光分析法的关键。但是,目前大多数有机荧光探针存在水溶性低和聚集荧光猝灭(ACQ)的缺点,不利于在环境水样中的实际应用。近年来,聚集诱导发光(AIE)分子由于在聚集态下表现出强的荧光发射、不存在ACQ问题,已经被广泛应用于金属离子的荧光检测,但是在UO22+检测方面的报道却并不多见。因此,本论文以四苯乙烯(TPE)为母体通过修饰不同取代基,制备了两种AIE型UO22+荧光探针,并据此研究了它们的光物理性能、对UO22+的荧光检测性能以及荧光检测机制等。主要研究内容如下:(1)按照UO22+与探针分子发生配位反应的作用机制,合成了一种新的AIE型荧光探针,1-[N,N’-2(邻羟基亚苄基)-(1,1’-联苯)-3,4-二胺]-1,2,2-三苯乙烯(TP-BSA),并利用质谱、核磁共振谱和红外光谱确认了其结构。利用荧光光谱探究了 TPE-BSA在H20/THF溶液中的光物理性能,发现它具有良好的荧光发射和典型的AIE性能。荧光滴定实验表明TPE-BSA可以荧光响应UO22+,随着UO22+的滴加,TPE-BSA会出现荧光猝灭,且在0～0.6 μM范围内具有稳定的线性响应能力。TPE-BSA的检测限达到3.9×10-8 M,低于世界卫生组织关于饮用水中UO22+浓度的限值(30 μg/L,ca 1.1×10-7 M)。同时,TPE-BSA对pH(3.0～9.0)和其他金属离子不敏感,具有良好的抗干扰性能。通过核磁、瞬态光谱、量子化学计算等手段研究发现,TPE-BSA对UO22+的荧光检测机制是TPE-BSA与UO22+的配位反应以及U的重原子效应共同造成体系荧光猝灭。TPE-BSA也成功测定了饮用水样品中UO22+的浓度。这表明TPE-BSA有望应用于环境水样中痕量UO22+的快速检测。(2)按照UO22+促进荧光探针分子发生化学反应的作用机制,合成了一种AIE型荧光探针,1-[N-邻羟基亚苄基-(1,1’联苯)-胺]-1,2,2-三苯乙烯(TPE-SA),并利用质谱、核磁共振谱和红外光谱等表征手段确认了 TPE-SA的结构。利用荧光光谱探究了 TPE-SA在H2O/THF溶液中的光物理性能,发现它具有优异稳定的AIE荧光。利用荧光滴定实验研究了 TPE-SA对UO22+的荧光检测性能,结果表明随着UO22+的滴加,溶液的荧光发射峰从540 nm蓝移到500 nm。在0～0.35 μM范围内,500 nm处的荧光强度与UO22+浓度呈线性增加关系。其检测限达到1.11×10-8 M,低于世界卫生组织关于饮用水中UO22+浓度的限值,可以用来定量检测痕量UO22+。在紫外灯照射下(365 nm),表现出明显的颜色变化(黄色到黄绿色),可以快速的视觉识别UO22+。同时,干扰实验结果表明TPE-SA的荧光强度受pH值(4.0～9.0)和其他金属离子的影响较小,具有良好的抗干扰性能。此外,利用核磁、质谱、瞬态光谱等手段研究发现,TPE-SA对UO22+的荧光检测机制是UO22+会促进TPE-SA水解生成化合物TPE-PA,TPE-PA的荧光发射最强峰在500 nm,从而表现为溶液光谱蓝移。这表明TPE-SA在环境水样中痕量UO22+的快速检测中具有良好的应用前景。(3)比较了 TPE-BSA 和 TPE-SA 的异同。TPE-BSA 和 TPE-SA 在 H2O/THF 溶液表现出相似的AIE性能,但TPE-SA的检测限(1.1×10-8 M)比TPE-BSA(3.9×10-8 M)更低,抗干扰能力也更好。原因在于它们对UO22+的荧光检测机制不同,TPE-BSA是基于TPE-BSA与UO22+的配位作用以及U的重原子效应共同造成体系荧光猝灭,而TPE-SA则是基于UO22+促进TPE-SA水解生成化合物TPE-PA,从而造成体系光谱蓝移。取代基个数不同造成作用机制出现差异的原因,还在进一步的研究中。上述研究既有一定的基础科学价值,又有重要的应用前景。对比研究两种AIE型荧光探针的检测机制,可以为进一步开发铀酰离子荧光探针提供借鉴。制备的两种AIE型荧光探针在选择性、灵敏度方面具有较大的优势,有望应用于环境水样中痕量UO22+的快速检测。