有机荧光传感仪-纳米传感材料设计、合成及特性研究

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1、有机荧光传感仪/纳米传感材料设计、合成及特性研究第一章绪论1.1引言自从18世纪工业革命以来，科学发生了突飞猛进地发展,现代化工业的发展改变了过去近千年来人们的生活方式和生活质量。同时，人们的生存环境由于工业的发展带来极大破坏。大量的自然水体，地下水，湖泊，河流，海洋都受到了严重污染，给我们人类的生存与健康带来了前所未有的挑战与威胁[1]。特别是与化学相关工业的发展，大量的重金属离子进入水体，它们毒性大，在生物体内潜伏期长，难以代谢，并可以通生物链进行富集，最终对人体健康甚至生命产生威胁[2,3]。水体中的金属主要

2、有两个：自然存在与人为产生。自然的金属主要是矿石，岩石通过自然界中水体冲刷，浸泡变成金属离子进水水体中，以这种方式进入水体的金属离子一般较少，含量有限，一般不会对水体造成重大污染，有些经过矿化的水源很多可以成为动植物和人体获取所必需的金属元素的重要途径。人为产生则不同，他们通常来自化工原材料生产，金属的冶炼加工，电子工业，矿产开发，制造业等，产生了大量的金属污染，是现在水体中金属污染的主要。特别是重金属离子污染，由于其危害巨大，引起了人们的极大重视。汞、镉、铅、铬、砷这几种元素的离子及氧化物以其巨大危害，给人们的生

3、活和健康造成巨大威胁[4-7]。例如，1956年，发生在日本的水俣病震惊世界。..1.2荧光化学传感器的基本概念及定义1.2.1荧光化学传感器的定义一般来说，能够伴随着化学性质、或者物理性质变化，而引起自身的荧光信号发生改变的体系，同时，在这种识别过程中，能快速响应分子荧光信号的物质被称为荧光化学传感器。随着荧光传感器的发展，一些灵敏度高、选择性好、响应快速的化学传感器已经被应用于医疗、环境等领域，备用于检测目标痕量金属离子[15,16]。荧光传感器是利用荧光信号的变化来对目标物质进行识别，相较于传统的化学传感器，

4、荧光传感器具有高稳定性，高灵敏度，抗干扰能力强等优点[17]。因此，越来越受到人们的推崇。近年来，随着研究的逐步深入，具有荧光/比色双识别化学传感器也越拉越多的出现在人们视野中，比色传感器本身具有肉眼可识别的效果，拓展了化学传感器的应用范围，为化学传感器走入应用又向前迈进了一大步。光诱导电子转移(Photo-inducedElectronTransfer,PET)是指电子的供体或者电子受体受激发光激发后,在供体与电子受体之间发生激发态的电子转移的过程。当识别基团没有与待分析物结合时，荧光基团被激发，最终将荧光激发态

5、激发至基态，使荧光团的荧光强度发生淬灭。当识别基团与待测分析物相结合，降低识别基团的给电子能力，抑制PET过程发生，导致荧光团被激发的电子跃迁回原基态轨道，产生荧光增强的效果（如图1.2）。.第二章制备对Fe3+具有荧光/比色识别功能的纳米纤维膜2.1引言三价铁是人体必需的元素，它提供了血红素的携氧能力和作为很多酶促反应的辅助因子[1-3]。同时，铁在生物代谢中也起到十分重要的作用[4]。铁的缺乏会导致细胞中氧输送能力低，导致贫血，血色病，肝损伤，糖尿病和癌症[5]。同样，在活细胞中过量的铁可发生芬顿反应，形成活性

6、氧（ROS），并且会诱导几种严重的疾病，如阿尔茨海默氏症，亨廷顿氏和帕金森氏病[6,7]。因此，发展一种能够检测自然环境中Fe3+的功能材料具有非常重要的意义[8-10]。有机荧光化学传感器在环境化学，分析化学和生物医学科学等各种领域都有广泛的应用。他们具有高选择性、高灵敏度和低成本等诸多优点，在检测有毒重金属的离子，过度金属离子，碱金属离子，阴离子，和酶等方向都有优异的性能[11,12]。香豆素类荧光传感器是其中比较普遍的一类，香豆素类衍生物具有苯并吡喃酮的结构，赋予了它作为荧光传感器许多优点，包括高的荧光量子产

7、率，大斯托克斯位移，优良的光稳定性，以及更少的毒性等。因此香豆素已广泛应用于生物学，医学，香水，化妆品，和荧光染料中等方面[13,14]。虽然有机荧光化学传感器有着上述诸多的优点，但是，由于本身有机小分子结构的限制，也存在着分子检测后不易于与被测溶液分离和难于回收的自身缺陷。因此，相关学者将固态基质引入到化学传感器领域，解决其难于分离的顽疾成为研究的新热点[15]。..2.2实验部分2.2.1原料与试剂丙烯酸，（纯度99%），国药集团化学试剂有限公司。丙烯腈，（纯度99%），国药集团化学试剂有限公司。偶氮二异丁腈(

8、AIBN),（纯度99%），阿拉丁（中国）试剂有限公司。2,6-二氨基吡啶，（纯度98%），阿拉丁（中国）试剂有限公司。1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）（纯度98%），国药集团化学试剂有限公司。4-二乙胺基水杨醛，(纯度99%)，阿拉丁（中国）试剂有限公司。丙二酸二乙酯，（纯度99%），国药集团化学试剂有限公司。哌啶，（纯度99%）