多锚点含芴荧光传感材料的设计、合成及应用

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苯胺作为一种芳香胺,不仅是许多精细化工的中间体而且是很多工业生产的产物。苯胺也是一种毒性物质,接触过多时严重危害人类健康,甚至引发癌症。当今社会恐怖袭击不断发生,爆炸物对人类社会造成了很大的威胁。尤其是其中的硝酸酯类液态爆炸物,由于其不含苯环,难于和含芳环的荧光探针作用,所以很难检测。针对这两类有毒有害物质的高效实时的检测方法,迫切需要高效的检测方法。荧光传感器具有灵敏度高、选择好、成本低廉以及携带方便等优点,近年来逐渐成为环境检测和安全检测的研究热点。  本文首先介绍了荧光传感器的发光原理和传感机制,并针对苯胺和硝酸脂类爆炸物的国内外荧光传感检测方面的研究现状进行了概述。在此基础上,提出了采用多锚点含芴荧光传感材料用于这两类物质的检测,本论文对荧光材料的设计和合成、光物理性能和荧光传感性能等做了系统阐述。主要成果体现在以下两个方面:  1.针对苯胺的检测,以八取代芴二信体为基本骨架,四甲酰苯为活性单元,设计并合成了八锚点的荧光探针8FP-2F。该探针具有多支化和高度扭曲的结构,薄膜状态时易于自组装为微球,有利于传感性能的提高。室温下,多醛基官能团可与气相苯胺发生化学反应,导致荧光信号变化,从而达到检测气相苯胺的目的。同时,8FP-2F具有合适的能级,与苯胺的能级匹配可确保二者之间光诱导电子转移机制的发生。化学反应和PET机制的协同作用使得8FP-2F荧光探针具有高灵敏性,高选择性,对苯胺气体的检测限低至3ppb。该材料可满足气相苯胺的现场、快速和高灵敏检测需求,有望在环境检测领域得到应用,同时多原理协同的设计思路对荧光探针的设计有参考价值。  2.针对硝酸脂类爆炸物的检测,以9位的烷基链端为“Boc-NH”的9,9-二辛基芴为聚合单元,以给电子基团三苯胺封端,设计合成了聚合物探针PFAB-TPA。该探针具有合适的能级,可以与硝酸酯类爆炸物发生PET导致荧光猝灭。室温下,该材料置于硝化甘油的饱和蒸气300s后荧光强度下降88%。将其制成检测试纸,可以简单快捷地通过肉眼经接触法检测低至1×10-13M(亚飞摩尔)的爆炸物硝化甘油。  综上,本论文以芴为基本构架,设计合成了具有八醛基官能团的芴二倍体以及侧链末端修饰的的芴聚合物。这两种材料分别对气相苯胺和硝化甘油实现了高灵敏性、高选择性检测,对危险化学品的荧光探针的设计和检测应用都具有理论价值和应用价值。
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