多分支发光化合物及其镧系配位聚合物的制备和传感性能研究

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多分支发光化合物是化合物的一部分,它们在化学学科的发展中发挥了重要作用。多分支化合物由于多分支特点,通过引入不同的末端基可以成为结构多样的衍生物,通常用作发光、传感材料等,广泛用于各方面研究。镧系配位聚合物(Ln CPs)作为配位聚合物(CPs)的成员,是通过将一些光活性镧离子引入化合物主体中自组装形成。这种镧系配位聚合物的优点是可以提供丰富的拓扑结构,通过控制金属-分子堆积基序系统地实现可调节发光。由于镧系金属离子特有的性质和优异的光学特性例如发光寿命长,发射窄而尖锐,斯托克斯位移大等,镧系配位聚合物已被用于光学材料,传感和防伪等应用领域。特别地,通过水杨酰胺和吡啶羧酸类多分支化合物与镧系金属自组装形成镧系配位聚合物,其独特的优势受到越来越多的关注。多功能的水杨酰胺化合物由于有趣的化学能力,可以成功地敏化镧系离子发光以形成广泛的各种不同维度的配位聚合物,从而构建结构多样的光致发光材料。吡啶羧酸化合物具有很好的稳定性,以桥连和鳌合的形式参与配位,与镧系金属形成镧系配合物,在光学、吸附和催化等方面具有优异的性质。由于这两类化合物的优异可调性,我们利用多分支水杨酰胺和吡啶羧酸类化合物合成镧系配合物,通过理论和实验进行能量计算研究其能量传递机制,并将其应用于水溶液中作为优良传感材料。基于水杨酰胺类化合物较差的水稳定性,利用旋涂策略制备了配合物薄膜和掺杂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜,并研究了其在水溶液中的传感性能。本论文的内容分为以下五个部分:1.综述多分支化合物、镧系配位聚合物和发光薄膜材料,特别是水杨酰胺、羧酸化合物构筑的镧系配位聚合物的研究现状和本论文的选题目的及意义。2.基于水杨酰胺衍生物,合成多分支化合物W1并与Ln(NO3)3·6H2O(Ln=Eu、Tb和Gd)反应制备配位聚合物Eu W1、Tb W1和Gd W1。对W1及其配位聚合物进行表征、结构预测、能量传递和光学性能等研究。荧光性能研究表明W1具有蓝色发射,且对Eu3+、Tb3+有很好的敏化能力。传感性能研究表明基于淬灭机理W1对重金属Fe3+,硝基芳香化合物苦味酸(PA)有优异的识别能力,可以用作水介质中的优良传感材料。3.以N为中心,吡啶羧酸为末端基合成了多分支化合物W2,与Ln(NO3)3·6H2O(Ln=Eu、Tb)通过溶剂热反应得到镧系配合物Eu W2和Tb W2,对其进行了表征、结构推测和荧光性能研究。荧光性能研究发现W2对Eu3+、Tb3+有很好的敏化能力,另外基于淬灭机理Eu W2和Tb W2表现出对水溶液中的阳离子Co2+,硝基芳香化合物3-硝基甲苯(3-NT)具有高选择性、高灵敏度的识别,可以作为水中优良传感材料。4.基于水杨酰胺配体L,L=2,2’-((2-((2-(苄基氨基甲酰基)苯氧基)甲基)-2-(吡啶-4-基)丙-1,3-二基)双(氧基)双(N-苄基苯甲酰胺))及其配合物Eu L和Tb L,利用旋涂策略制备了Eu L和Tb L掺杂PMMA的发光薄膜来提升该类配合物较差的水稳定性和热稳定性。通过热重、荧光寿命和扫描电镜等对其进行表征。研究表明该薄膜不但具有较好的水稳定性、热稳定性,而且还具有优异的力学性能和光学性能。荧光研究表明该发光薄膜基于能量传递原理可以对氨水进行选择性比率传感,是水体系中检测氨的优良比率传感器。5.结果与展望:水杨酰胺多分支化合物及其镧系配位聚合物基于化合物与镧系金属离子的独特性质为镧系配位聚合物以及复合薄膜材料和发光传感的研究提供了可能性。多分支吡啶羧酸形成的镧系配合物优异的化学性能丰富了水稳定传感器的研究。该论文研究成果不仅丰富了多分支化合物的传感研究,而且对于镧系发光配位聚合物以及发光薄膜材料作为传感器的设计及合成具有一定的理论意义和潜在的应用价值。
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