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化学工业可以促进经济发展和满足人类多方面多角度需求,但与此同时也带来了不可忽视的环境污染,各种污染问题和中毒事件的屡屡出现在很大程度上制约了我们的生活质量。针对当前的环境污染物,很多检测方法相继被使用,与众多的检测手段相比,荧光检测方式简单便捷。因此我们合成了一系列荧光材料,包括多孔聚合物纳米管和MOFs材料,并进一步探索了它们在传感检测污染物(金属离子、有害气体和爆炸物等)方面的应用,主要内容如下:(1)多孔聚合物纳米管荧光检测金属离子的性能探究:以2,4,6-三(4-溴苯基)-[1,3,5]-三嗪(TBT)为一种单体,2,7-二溴芘(DBP)和 1,3,6,8-四溴芘(TBP)分别作为另一单体,通过镍催化的山本偶联(Yamamoto型偶联)反应得到两种多孔有机聚合物纳米管材料(PNT-2和PNT-3)。荧光测试表明,PNT-2和PNT-3都有较高的荧光强度,但是由于第二配体的不同导致了两种材料的发光颜色有所差异,PNT-2呈现出蓝色,而PNT-3则为黄色。进一步的传感实验表明:两种PNTs材料都可以在乙醇体系中通过发光淬灭效应对Fe3+进行高选择性和高灵敏度的传感识别。并提出了吸收竞争淬灭(ACQ)机制来解释该荧光淬灭行为,即分析物(Fe3+)与PNTs材料之间的紫外光谱重叠导致光源能量产生吸收竞争,使得PNTs材料吸收的能量大大减少,从而导致PNTs材料的发光强度瞬间淬灭。而且材料PNT-2和PNT-3在10%乙醇水溶液中对Fe3+离子的检测仍旧有着较高的选择性和灵敏度,这意味着这两种多孔PNTs材料在实际应用中有望作为Fe3+的荧光检测探针。(2)聚合物纳米管的检测与吸附双功能探究:以TBT作为单体之一,1,4-二溴苯(DB)、4,4’-二溴联苯(2DB)、4,4"-二溴-三联苯(3DB)分别作为第二单体通过山本偶联反应合成了三种具有不同苯环长度的多孔有机聚合物纳米管(PNT-4、PNT-5和PNT-6),这三种PNTs材料都有较好的多孔性。研究表明这三种PNTs材料不仅可以作为实时高选择性、高灵敏度检测苦味酸(PA)的荧光探针,而且可以作为快速去除水中PA的优良吸附剂。本论文先前提出的吸收竞争淬灭(ACQ)机制可以很好地解释PA对PNTs材料的荧光淬灭行为,因为两者在300～400nm范围内都有较强的吸收,而PA吸收的能量会使PNTs材料所能吸收的能量降低。PNT-4、PNT-5和PNT-6对PA的饱和吸附量分别可以达到260.2、200.5和178.8 mg/g。这种吸附现象除了与PNTs材料的比表面积有关外,还可能与Zeta电位有关。三种PNTs材料均表现出正电位,而PA的Zeta电位为负值,这有助于PNTs材料对PA的吸附。以上报道的PNTs材料的传感检测和去除PA的双功能特性为识别爆炸物PA以及在实际应用中去除PA提供了一种有用的方式。(3)MOFs材料荧光检测性能及其检测机制——“吸收诱导荧光增强”的探究:通过常温法制备了 IRMOF-3材料并将它作为荧光传感器应用于金属离子的识别。荧光实验表明IRMOF-3能够通过发光强度的增加识别出三价金属离子(M3+,Cr3+,Al3+,Ga3+,In3+),而其他价态的金属离子(M+、M2+)基本上不会引起IRMOF-3的强度改变。通过研究IRMOF-3在加入金属离子前后的吸光度与荧光强度的关系,提出了一种新的荧光增强机制“吸收诱导荧光增强(ACE)”,用于解释添加M3+后IRMOF-3材料的荧光增强现象,即分析物(M3+离子)加入以后可以使体系内材料的吸光度明显提升,从而可以从光源摄取更多的能量,吸收的能量越多,最终以光的形式释放的能量就越多,从而引起明显的荧光强度增加。随后的实验结果也表明,IRMOF-3在整个M3+金属离子识别过程中都呈现出较高的灵敏度和抗干扰能力。ACE机制的提出为荧光增强探针的设计提供了 一种新策略。(4)-NH2修饰的MOFs材料的气体传感性能探究:制备了氨基修饰前后的MOFs材料(MOF-5和MOF-5-NH2),并研究了氨基的引入对MOFs材料在气体识别方面的影响。结果表明氨基修饰的MOF-5-NH2可以通过荧光turn-on实现SO2气体的选择性检测,该过程用肉眼即可观察,然而未进行氨基修饰的材料MOF-5则没有产生明显的荧光变化。为了方便实际使用,本论文还将MOF-5-NH2材料组装成了湿润的荧光试纸,测试后得出MOFs试纸对SO2的检测下限达到了 ppm级。由于SO2气体在溶液中可以水解形成SO32-,因此MOF-5-NH2也能在众多的阴离子中识别出SO32-,而MOF-5材料则没有表现出任何选择性。上述结果表明:氨基引入后的MOF-5-NH2不仅可以检测SO2气体,还能够检测出其衍生物SO32-。