锌作为人体的重要元素,在神经信号传递元件、基因表达调控、细胞凋亡等生理病理过程中发挥着至关重要的作用。过量锌的摄入可能导致多种疾病,包括老年痴呆、前列腺癌和糖尿病。镉是重要的重金属元素之一,广泛应用于合金材料、充电电池、着色剂、农业肥料等农业和工业领域。然而,过量的镉会通过长期接触损害呼吸系统、肾脏、肺动脉和其他重要的身体功能,更有可能导致严重的环境问题。因此,开发有效的检测Zn²⁺和Cd²⁺的方法具有重要的生物学和环境科学意义。传统的离子检测方法有原子吸收光谱法、等离子体光谱法和电化学分析法。然而,所有这些方法都需要极高的成本和相当复杂的仪器,而且不方便在不同的环境下进行快速监控。与传统方法相比,荧光分析具有灵敏度高、简便、实时检测等优点。近年来,光致变色材料因其响应速度快、热稳定性好、抗疲劳性能好等优点,在离子传感器中被广泛应用于光控官能团。在这些材料中,二芳基乙烯及其衍生物在分子交换、信息存储、逻辑门控电路和离子检测等领域已成为最有实用价值的光敏材料。因此,设计用于Zn²⁺和Cd²⁺的多功能二芳烯离子传感器就显得尤为重要。本文设计合成了三种新型二芳烯离子传感器。用各种方法对它们的荧光开关、光致变色和离子识别等特性进行了详细的研究。第一章详细介绍了二芳基乙烯衍生物的优良性能、离子传感器的研究背景,进而提出了本课题。第二章设计合成了一种基于咪唑和二芳烯的新型Zn²⁺离子传感器。系统地讨论了由光和化学物质引起的荧光开关和光致变色性质。第三章设计合成了一种基于二芳基乙烯的新型Cd²⁺离子传感器。该传感器在Cd²⁺和UV/vis光的刺激下显示出良好的荧光开关。第四章设计合成了一种新型二芳基乙烯吡啶衍生物,在Cd²⁺和Zn²⁺的刺激下,衍生物的发射波长呈现不同程度的红移,并伴有两种完全不同的荧光颜色,并且两种颜色都可以用肉眼分辨出来。