席夫碱及其配合物的合成和其在离子选择性电极的应用

摘要

选择对某些离子具有优先识别能力的有机化合物作为离子载体应用于聚氯乙烯(PVC)膜离子性选择电极中，开发离子选择电极的应用范围，是现在有机化合物以及有机金属化合物研究领域中的一个重要方向。将有机配合物作为敏感材料应用于分析化学中的设计，也是最近几年来分析化学特别是化学传感器研究领域中一个十分具有前景的课题。本论文着重于设计、合成新型Schiff碱及其配合物，将其作为离子载体用于PVC溶剂聚合膜离子选择性电极的研究中，并将电极初步应用于实际样品分析。本文第一部分设计合成了五种Schiff碱及其有机金属配合物，并将它们分别作为新型载体，制备和研究几种高选择性的PVC膜离子电极。 第一部分席夫碱在汞离子选择性电极研究中的应用1．合成了含硫Schiff碱双缩呋喃甲醛氨基硫脲 (BFATC)，该分子结构中含有N,S,O三种杂原子，可以提高载体对过渡金属和重金属离子的结合能力。合成该含硫Shciff碱的原料廉价易得，合成步骤简单可行，实验结果表明，这是一种良好的Hg(Ⅱ)电极载体，相对大多数金属离子具有高的选择性，主要干扰离子为 Ag<'+>。性范围为1.0×10<'-2>－1.0×10<-6>mol/L，监测下限为9.0×10<'-7>mol/L，斜率为30.5±0.6 mV/dec．电极电位响应还受到增塑剂和离子添加剂等因素的影响．用增塑剂DOPI制成的电极有最佳的电位响应值；载体百分含量为7.5wt％的电极具有最佳的电位响应性能．加入相对于载体约30 mol％的NaTPB能得到最佳的电位响应，斜率接近于能斯特(Nernst)响应理论值(29 mWdec)，随着NaTPB量的增加，斜率出现逐渐大于Ncrnst响应理论值，出现超能斯特响应现象。由此得出结论，基于载体BFATC的PVC膜Hg<'2+>电极的最佳膜组成应为：PVC∶o-NPOE∶BFATC∶NaTPB(wf％)=30∶60∶7.5∶2.5．适宜的pH值范围是2.0-5.0．电极可以成功用作Hg(Ⅱ)浓度电位滴定的指示电极及实际应用中。 2．报道了以新型的双水杨醛缩二亚丙基三胺(BSDDA))为载体的高选择性汞离子PVC膜电极．本文首次以将BSDDA为载体用于PVC膜电极，该电极对Hg(Ⅱ)有很好的响应，响应速度快，线性范围宽，检测下限低．采用加入离子添加剂的方法证明载体遵循中心载体的响应机理．电极适宜的pH值范围为1.5-3.5。在pH 6.0，浓度为缓冲介质中电极电位响应的线性范围为6.4×10<'-2>～9.5×10<'-7>mol/L，检测下限7.0±10<'-7>mol/L，斜率30.5±0.4 mV/dec．当载体BSDDA，PVC，o-NPOE，和NaTPB的比率4.5∶32∶62∶1.5，电极响应斜率最好；离子添加剂对膜电极的电位响应性能影响较大．当加入更多的阴离子添加剂NaBTP后，电位响应性能显著变差，斜率降至27.4 mV/dec。线性范围只有1.0×10<'-1>～6.0×10<'-6>mol/L，检测下限2.0×10<'-6>mol/L 电极能使用至少2个月。这种选择行为可能是由于Hg(Ⅱ)优先与载体离子配位引起的，采用紫外光谱分析技术研究了离子与载体的相互作用机理．电极用于作为滴定时的指示电极与实际样品中Hg(Ⅱ)含量的测定，结果令人满意。 3．本文合成了一种新的以N，N－二甲基甲酰胺水杨酰腙(DMFAS)载体，成了研制了该载体的阳离子选择性电极。实验表明，该电极对Hg<'2+>具有良好的电位响应特性，在pH2.0的硝酸缓冲体系中，电极电位呈现近能斯特响应，线性响应范围为．2×10<'-7>-8.0×10<'-2>mol/L，斜率为29.6 mV/dec(25℃)，检测下限为5.0×10<'-7>mol/L。该电极响应时间短(小于30 s)，pH范围较宽(1.0—4.0)。将该电极用于实验室废水和工业废水中汞离子的检测，其结果令人满意。 第二部分席夫碱配合物在硫氰酸根离子选择性电极研究中的应用采用原料易得合成简单的新型水杨醛缩正辛胺Schiff碱铜配合物首次研究了基于水杨醛缩亚辛胺合铜(Ⅱ)金属配合物(Cu(Ⅱ)-SADOA)为中性载体的PVC膜电极。该电极对硫氰酸根离子具有优良的电位响应性能和选择性并呈现出反Hofmeister选择性行为，其选择性次序为SCN<'->>ClO<,4>>Sal<'->>I<'->>Br<'->>NO<,2><'->>NO<,3><'->>SO<'-><,+>>Cl<'->>SO<,4><'2->>H<,2>PO<,4><'->。在pH=5的磷酸盐缓冲体系中，电极电位呈现近能斯特响应，线性响应范围为3.0×10<'-6>～1.0×10<'-1>mol/L，斜率为-55.7mV/dec(20℃)，检出下限为1.0×10<'-6> mol/L。采用交流阻抗技术和紫外可见光谱技术研究了电极的响应机理，结果表明配合物与电极的响应行为之间有非常密切的构效关系。该电极具有响应快、重现性好、检出限低、制备简单等优点。将电极用于药品分析，其结果令人满意。 第三部分席夫碱配合物在水杨酸根离子选择性电极研究中的应用合成了邻香兰素甲硫氨酸席夫碱四核铜配合物[Cu(Ⅱ)<,4>-TVM]，全面研究了基于这种配合物的水杨酸离子选择电极的各种性能和可能的相应机理。电极在加入了阳离子添加剂TOMACl后，性能明显改善，使极电位响应曲线的斜率明显明显改进，线性范围为1.0×10<'-1>～1.5×10<'-6>mol/L，在pH 3.0-8.0的范围内检测下限2.0×10<'-6>mol/L，斜率为-56.3 mV/dec．另一方面，选择性明显提高，选择序列为：Sal<'->>ClO<,4><'->>SCN<'->>I<'->>NO<,2><'->>NO<,3><'->>Br<'->>cl<'->>SO<,3><'2->>SO<,4><'2->>H<,2>PO<,4><'->。TOMACI相对于载体的摩尔含量变化时，斜率所有改变，由此得出结论：载体[Cu(Ⅱ)<,4>-TVM]是通过带电载体机理来作用的。还证实了中心原子周围的配体的结构和电子效应对载体选择性的影响主要是通过与中心原子直接相连的配位原子的作用引起的。采用交流阻抗，红外光谱和紫外光谱分析技术研究了电极的响应机理，将该电极用于药物检测，获得满意的结果。

目录

文摘

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第1章综述—席夫碱及其配合物的合成及其在离子选择性电极中的应用

第2章基于含硫、氮杂原子Schiff碱为载体的汞离子选择电极

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1仪器和试剂

2.2.2载体BFATC的合成和表征

2.2.3电极的制备

2.2.4电极电位响应的测定

2.2.5电位选择性和溶液pH值影响的测定

2.3结果与讨论

2.3.1电极电位响应性能

2.3.2电极的选择性

2.4电极性能的比较

2.5电极的初步应用

2.6结论

参考文献

第3章基于Schiff碱双水杨醛缩二亚丙基三胺为载体的汞离子选择电极

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1仪器与试剂

3.2.2双水杨醛缩二亚丙基三胺的合成

3.2.3电极的制备

3.3结果与讨论

3.3.1电极的电位响应特性

3.3.2 pH值对电位响应性能的影响

3.3.3电极的选择性

3.3.4电极在含大量有机质体系中的性能研究

3.4电极的实际应用

参考文献

第4章基于含N,N-二甲基甲酰胺水杨酰腙为中性载体的汞离子选择性电极的研究

4.1引言

4.2.实验

4.2.1试剂

4.2.2仪器

4.3电极的制备

4.4结果和讨论

4.5响应机理的讨论

4.6电极性能的比较

4.7电极的初步应用

4.7.1样品处理

4.7.2蔬菜及浮萍中微量汞离子的测定

4.8结论

参考文献

第5章基于新型Schiff碱铜配合物为中性载体高选择性硫氰酸根离子电极的研究

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1仪器与试剂

5.2.2水杨醛辛胺的合成

5.3电极的制备

5.4结果与讨论

5.4.1电极的电位响应特性

5.4.2 pH值对电极电位响应性能的影响

5.4.3电极的选择性

5.4.4电极响应机理的研究

5.4.5膜交流阻抗行为

5.5电极的应用

参考文献

第6章以邻香兰素甲硫氨酸席夫碱四核铜配合物为中性载体高选择性水杨酸根离子电极的研究

6.1前言

6.2仪器和药品

6.2.1主要仪器

6.2.2主要试剂

6.2.3载体的合成

6.2.4电极制备

6.3结果与讨论

6.3.1[Cu(Ⅱ)4-TVM]电极的电位响应

6.3.2膜结构的影响

6.3.4电极的选择性

6.3.5稳定性和重复性

6.3.6反应机理

6.3.7膜交流阻抗行为研究

6.4电极的初步应用

参考文献

作者相关论文部分题录

致谢