咪唑类离子液体溶液的发光性质及其机制研究

摘要

离子液体是一类新型的完全由离子组成的化合物，其独特的理化性质已经成为研究的热门课题，受到了学术界的广泛关注。目前，有关离子液体发光性能的研究已经引起科研工作者的浓厚兴趣，研究的重点集中在阴离子为BF4-和PF6-的咪唑类离子液体的发光性能上以及烷基链长度和不同溶剂对离子液体发光性能的影响。但是，由于阴离子BF4-、PF6-在水溶液中易水解释放出氟化氢，导致咪唑类离子液体稳定性较差，影响其发光性能。本文利用离子液体结构和性质的可设计性，在二烷基咪唑阳离子上引入巯基官能团，并改变阴离子的种类，从而大大提高了离子液体的荧光强度及其稳定性，其主要内容包括:
　　 1.通过复分解反应将离子液体[HS-C4mim]Br的阴离子Br-改变为NO3-，得到目标功能化离子液体[HS-C4mim]NO3，并用乙腈多次洗涤，除去其中的杂质，得到纯净的离子液体[HS-C4mim]NO3。
　　 2.分别测量相同摩尔浓度的[C4mim]Br、[HS-C4mim]Br以及[HS-C4mim]NO3溶液的荧光发射光谱，探究了官能团-SH和不同阴离子对离子液体发光性能的影响。研究结果表明巯基官能团的引入大大地增强了离子液体的荧光强度，这是由于-SH上的非键电子对与相邻分子的咪唑环相连，产生n-π*跃迁;由于NO3-的尺寸比Br-的尺寸大，而且易于与咪唑阳离子形成氢键，使得咪唑缔合结构之间的能量传递的效率大大地提高，使得在同样的激发波长下，离子液体[HS-C4mim]NO3的荧光强度要高于[HS-C4mim]Br。
　　 3.通过改变实验条件，利用荧光分光光度计研究浓度、温度以及加热时间等条件对离子液体的发光性能的影响。不同的激发波长下，离子液体溶液的荧光强度随浓度的增加具有不同的变化规律。不同的激发波长下，荧光强度随温度的增加而降低，这是由于随着温度的升高，荧光分子与溶剂分子碰撞的几率增大，能量传递受到了影响，进而导致荧光强度降低。
　　 4.利用全功能型稳态/瞬态荧光光谱仪测定不同溶剂和不同浓度下离子液体溶液的荧光寿命，随着溶剂极性的增大和溶液浓度的增加，平均荧光寿命逐渐缩短，这主要是由于不同极性的溶剂影响了独立咪唑阳离子和缔合咪唑阳离子之间的平衡，并且随着离子液体浓度的增加，分子之间的距离减小，分子间相互作用力增强，缔合咪唑阳离子与独立咪唑阳离子之间的Forster共振能量转移效率升高，导致离子液体的荧光寿命逐渐缩短。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 离子液体概述

1．2．1 离子液体的定义

1．2．2 离子液体的分类及合成

1．2．3 离子液体的性质

1．2．4 离子液体的应用

1．3 功能化离子液体

1．3．1 功能化离子液体的分类

1．3．2 功能化离子液体的应用

1．4 荧光化学传感器和荧光探针

1．4．1 荧光化学传感器

1．4．2 荧光探针

1．5 本文研究的目的、意义和主要内容

第二章 巯基功能化离子液体的制备与表征

2．1 引言

2．2 离子液体的制备

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器与设备

2．2．3 溴化-1-(4-(巯基丁基)-3-甲基咪唑)[HS-C4mim]Br的合成

2．2．4 1-(4-巯基丁基)-3-甲基咪唑硝酸盐[HS-C4mim]NO3的制备和纯化

2．3 本章小结

第三章 巯基功能化离子液体溶液的荧光性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验试剂

3．2．3 离子液体溶液的制备及性能的测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 紫外-可见吸收光谱

3．3．2 荧光光谱

3．4 本章小结

第四章 巯基功能化离子液体溶液的荧光寿命

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器与设备

4．2．2 实验试剂

4．2．3 样品溶液的配制

4．3 结果与讨论

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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