几种稠环化合物新型荧光探针及其性能研究

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荧光传感器可用于检测各类被分析物的含量,而基于共轭聚合物的荧光探针拥有很强的捕光能力,荧光传感信号被放大,且使用简便,易于操作,吸引了很多人的研究兴趣,在生物检测等方面发挥了越来越重要的作用。本文以五种芴和萘类衍生物的稠环芳香化合物作为新型荧光探针,检测金属离子、农药小分子和炸药分子的含量,并详细探讨了共轭聚合物和被分析物之间的相互作用,具体如下:(1)氯甲酸-9-芴甲酯(FMOC-Cl)不受其他金属离子的干扰,可作为铁离子和铜离子荧光探针,且检测限分别为1.66μM和1.15μM。分别加入铁离子和铜离子后,FMOC-Cl位于307nm和315nm处的两个特征峰均发生荧光猝灭,但位移和强度变化有所区别,可用于区分两种离子的响应行为。荧光动力学研究表明荧光猝灭机理为静态猝灭,即形成了不发光的复合物。对FMOC-Cl及其与铁离子和铜离子形成的复合物进行键长、Mulliken电荷布局分析和前线轨道分析,证明荧光猝灭源于FMOC-Cl的羰基氧原子和金属离子形成了配位键。(2)电化学聚合所得的聚(氯甲酸-9-芴甲酯)(PFMOC-Cl)对铁离子有选择性响应,可作为铁离子的荧光探针。当铁离子浓度为0到350μM时,PFMOC-Cl的荧光特征峰强度与铁离子浓度呈线性关系,且检测限为0.67μM。荧光动力学的计算进一步表明该方法中荧光猝灭的机理为静态猝灭。实际水样检测证明使用PFMOC-Cl检测铁离子含量是可靠的。PFMOC-Cl-Fe3+复合物可作为荧光增强型探针用于无机磷酸盐的检测,检测限达到4.05μM,该方法灵敏度高,分析检测速度快。(3)荧光光谱研究表明电化学方法合成的聚(2,6-二甲氧基萘)(PDMN)是一种优良的发蓝光材料。将在各有机溶剂中溶解度都很低的PDMN沉积于ITO玻璃制成PDMN薄膜,基于PDMN的荧光猝灭,可将其作为检测吡虫啉的荧光传感器。同时,应用电化学和红外光谱分析手段研究了吡虫啉和PDMN之间的相互作用。当吡虫啉浓度为4.994×10-1至2.557×102μg/mL时,PDMN的荧光特征峰强度与其浓度呈线性关系,且检测限低至3.093ng/mL。由此可见,PDMN薄膜对于吡虫啉响应灵敏,在工业和环境领域将会有潜在应用。(4)电化学聚合得到的新型聚(9-芴甲醇)(P9FM)荧光性能良好,可用于吡虫啉和毒死蜱的高灵敏检测。P9FM与吡虫啉和毒死蜱农药分子作用时,产生了荧光猝灭,且P9FM对于吡虫啉和毒死蜱的检测限分别为1.98μM和4.30μM。通过荧光寿命曲线和其他光谱变化的测试,确证了P9FM在吡虫啉和毒死蜱作用下的荧光猝灭机理。(5)荧光光谱的检测表明聚(9-芴酮)(PFO)对一些含硝基炸药分子存在响应,尤其是2,4-二硝基苯酚(DNP)和2,4,6-三硝基甲苯(TNT),响应的检测限分别为0.35μM和1.26μM。通过荧光动力学的计算,提出了PFO在DNP和TNT作用下的荧光猝灭机理。通过这一新发现,我们提出了一种检测炸药的新型荧光探针。PFO对于炸药的灵敏和选择性响应初步归因于PFO与炸药的吸附亲和力,且富电子的PFO更易向缺电子的含硝基炸药分子转移电子。该发现无疑为荧光传感器的研究提供了新的思路。
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