【摘 要】
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改革开放以来,随着国家工业化进程的快速推进,环境污染问题愈发严重。尤其是水体中的重金属污染物对人体构成了极大的威胁。铅离子(Pb2+)作为重金属离子中的一种,通过饮用水、食品、学习文具和家装材料进入人体,当体内Pb2+的含量超过安全值时,会对人体造成了不可挽回的损伤。当前,在绿色经济的号召下,合成一种新型材料可作为荧光探针特异性检测铅离子对环境改善至关重要。此外,随着科技的发展,功能材料逐渐进入日
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改革开放以来,随着国家工业化进程的快速推进,环境污染问题愈发严重。尤其是水体中的重金属污染物对人体构成了极大的威胁。铅离子(Pb2+)作为重金属离子中的一种,通过饮用水、食品、学习文具和家装材料进入人体,当体内Pb2+的含量超过安全值时,会对人体造成了不可挽回的损伤。当前,在绿色经济的号召下,合成一种新型材料可作为荧光探针特异性检测铅离子对环境改善至关重要。此外,随着科技的发展,功能材料逐渐进入日常生活。这些功能材料因其突出的装饰美化能力,在服装行业具有广阔的应用前景。因此,将荧光材料与纤维基体混合制备具有可纺性的功能纤维就显得尤为重要。金属有机框架结构(Metal organic frameworks,MOFs)具有结构可调性、良好的水稳定性和优异的荧光性能等特点,广泛应用于检测和发光材料等方面。综上所述,本文先用卟啉与金属离子发生反应,再将金属离子与具有“聚集诱导发光”(Aggregation-induced emission,AIE)现象的四苯基乙烯衍生物进行配位,合成了两种新型荧光MOFs,分别用于检测水中的Pb2+和荧光纤维的制备。主要内容如下:(1)首先,将乙酸锌与5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(H2TCPP)反应制备5,10,15,20-四(4-羧基苯基)锌卟啉(Zn TCPP);再通过溶剂热反应,将具有AIE现象的1,2-二(4-羧基苯基)-1,2-二苯基乙烯分子中的羧基与锌离子发生配位反应,形成了具有红色荧光的Zn TCPP-MOF。通过多种测试确定了Zn TCPP-MOF不仅有规则的立体结构,而且还有良好的水热稳定性和优异的荧光性能。该MOF对水溶液中12种金属离子进行荧光滴定测试,结果表明了:在Pb2+存在条件下,Zn TCPP-MOF溶液发生荧光淬灭现象。因此,Zn TCPP-MOF可以选择性地识别水中的Pb2+。(2)以四(4-氨基苯基)卟啉(H2TAPP)、氯化锌和具有AIE现象的四[4-(4’-羧基苯基)苯基]乙烯(H4ETTC)为原料,制备了荧光Zn TAPP-AIE(MOF);以H2TAPP和H4ETTC为原料,采用溶剂热法制备了具有荧光现象的共价有机框架(Covalent organic framework,COF)。合成的两种荧光材料分别与聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物/聚氨酯(PVDF-HFP/PU)纺丝基底按照一定的比例混合制备了两种荧光纤维。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、荧光分光光度计和万能试验机等分析和测试仪器,对两种合成的材料和纤维的结构和性能进行表征。结果表明:Zn TAPP-AIE(MOF)和COF均具有规则的立体结构;并且两种荧光纤维不仅具有优异的荧光性能,而且还具有优异的力学性能。因此,荧光纤维可以代替纱线通过针织和编织的方式与传统织物结合制备具有荧光特性的新型织物并将其应用于防伪标识、服装美化和显示器等方面。本文采用溶剂热法制备了具有不同荧光Zn TCPP-MOF和Zn TAPP-AIE(MOF),并对其性能和应用进行了研究。其中Zn TCPP-MOF具有水稳定性和强荧光性,可用于检测水中的Pb2+;Zn TAPP-AIE(MOF)和COF分别与PVDF-HFP/PU基底混合制备了功能纤维,并对纤维的力学性能和荧光性能进行研究,将其应用于新型织物的制备。荧光纤维的成功制备不仅为荧光MOFs和COFs提供了一个新的应用领域,也为荧光纤维中添加发光材料提供了新的选择。
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