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胆甾修饰OPE衍生物薄膜的创制及其荧光传感性能研究

作　者: 崔红
导　师: 房喻
学　校: 陕西师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 共轭聚合物荧光传感胆酸胆固醇自组装
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来,恐怖主义、环境污染、食品安全等问题日益突出,严重影响人类的生活和生产安全,因此对检测各类爆炸物和污染物的传感器提出了越来越高的要求。相对于均相传感器,薄膜传感器具有可重复使用、基本不污染待测体系和易于器件化等优点,备受人们重视。加之荧光方法具有灵敏度高、选择性好、输出信号丰富(光谱形状、荧光强度、强度比值、荧光寿命、荧光各向异性等)等优点,使得荧光薄膜逐渐展现出巨大的传感应用潜力。与小分子荧光化合物相比较,共轭荧光聚合物因具有所谓的“分子导线”或“超级猝灭”效应使得其在检测领域受到广泛的关注。具体来说：(1)共轭聚合物摩尔消光系数可达106M-1cm-1以上,具有较强的集光能力；(2)整个分子主链为大π共轭结构,具有所谓的“分子导线”效应,可对被检测物质表现出“一点接触、多点响应”特性,呈现出显著的信号放大效应；(3)光诱导电子转移是一个超快过程,与猝灭剂作用时,能量转移可在数百飞秒时间内完成,表现为“超级猝灭”。由于该类聚合物制备得到的薄膜具有良好的光稳定性和较高的检测灵敏度,在医疗诊断、基因检测、环境监测等方面显示了广泛的应用。本论文在薄膜荧光传感器研究综述的基础上,立足本实验室在单分子层荧光传感薄膜(SAMs)和小分子物理凝胶领域的工作积累,先后将胆酸、胆固醇分子引入到共轭寡聚物/聚合物侧链中,得到了两种新型的荧光物种,并将其制备成荧光传感薄膜,实现了对待测物质的高效传感。具体来讲,主要开展了以下两个方面的工作：(1)将胆酸分子作为侧链引入到寡聚苯乙炔(OPE)中,通过SAMs技术将其化学键合于玻璃基质表面,得到一种对丙酮中无机酸灵敏响应的新型传感薄膜。研究表明,侧链中胆酸分子的引入增加了荧光物种在玻璃基质表面的固定化密度,有效改善了传感薄膜的光物理行为以及传感行为。在丙酮相中,连接臂中的亚氨基结构与无机酸之间存在质子转移,能够将无机酸富集到基质表面,同时侧链中相邻的胆酸分子形成亲水空腔的“分子口袋”尺寸大小刚好可以包结C1-,因此薄膜对HCl有特异的响应,而由于Br-、I-体积比Cl-大得多而不能被该“分子口袋”包结,因而HBr、HI没有明显的响应。而一些含氧酸(HNO3, H2SO4, H3PO4)在丙酮相中对薄膜的荧光的猝灭效应则可归结为含氧酸根与胆酸分子之间的氢键作用和连接臂中亚氨基与含氧酸质子之间静电引力共同作用的结果。(2)由于芘具有较大的共轭体系,同时胆固醇具有丰富的自组装行为,本工作将芘、胆固醇分子引入到聚乙炔共轭聚合物中,希望在提高聚合物共轭性的同时,获得优异的分子组装聚合物薄膜。将该聚合物分别物理涂覆到表面经胆固醇化学修饰和未经任何修饰的玻璃基质表面,得到薄膜1和薄膜2,并对其传感行为进行了研究。结果发现,在水相中,薄膜1对2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶(PYX)的存在非常敏感,而薄膜2则没有明显的响应。此种区别响应可归因于聚合物中胆固醇与基质表面的胆固醇之间的相互作用阻碍了聚合物主链之间的相互聚集,使得待测物在基质表面更容易扩散,从而表现出较高的猝灭效率。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
缩略语  7-10
第一章共轭聚合物薄膜荧光传感器研究进展  10-26
  1.1 概述  10-11
  1.2. 物理薄膜荧光传感器  11-15
  1.3 化学薄膜荧光传感器  15-23
  1.4 本章小结  23-26
第二章 OPE胆酸衍生物化学薄膜的制备、荧光与传感行为研究  26-40
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-31
    2.2.1 试剂和仪器  27-28
    2.2.2 合成过程  28-30
    2.2.3 玻璃基片表面的活化与硅烷化  30-31
    2.2.4 OPE在玻璃基片表面的化学键合  31
  2.3 结果与讨论  31-38
    2.3.1 结构表征  31-33
    2.3.2 静态激发-发射光谱  33-34
    2.3.3 无机酸传感  34
    2.3.4 传感选择性  34-36
    2.3.5 传感机理  36-38
  2.4 结论  38-40
第三章胆固醇修饰荧光聚合物合成、薄膜制备及其传感行为研究  40-48
  3.1 引言  40-41
  3.2 实验部分  41-43
    3.2.1 试剂和仪器  41
    3.2.2 聚合物合成  41-42
    3.2.3 薄膜制备  42-43
  3.3 结果与讨论  43-46
    3.3.1 结构表征  43-44
    3.3.2 静态荧光光谱  44
    3.3.3 传感行为研究  44-45
    3.3.4 传感可逆性研究  45-46
  3.4 结论  46
  3.5 下一步工作建议  46-48
总结  48-50
参考文献  50-58
致谢  58-60
攻读学位期间取得的研究成果  60-61

胆甾修饰OPE衍生物薄膜的创制及其荧光传感性能研究

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