Ru-Dppz系列配合物荧光猝灭氧气传感器的研究

摘要

近年来，随着人们环保意识的不断增强，推动了用于环境监测的传感材料和器件研究的发展。发光化学传感材料由于具有高灵敏度、高选择性等特点，引起了人们的广泛关注。氧气传感材料通常是由发光强度对氧气浓度高度敏感的发光分子和载体组成。氧气分子通过载体的孔道到达发光分子并猝灭其发光，由于发光强度具有氧气浓度依赖性而是实现对氧气浓度的检测。 本论文共合成了三种以dppz为第二配体的二亚胺钌配合物Ru-Dppz：[Ru(bpy)<,2>(dppz)]<'2+>、[Ru(phen)<,2>(dppz)]<'2+>、[Ru(dphphen)<,2>(dppz)]<'2+>，并将它们作为荧光指示剂用于发光氧气传感的研究。系统研究了含不同配体的二亚胺钌配合物的荧光性质和氧对其猝灭强度的影响，同时对它们与不同的基质组装后得到组装体的氧气传感性能进行了比较研究。 分别采用介孔分子筛MCM-41和有机改性的溶胶凝胶作为载体，与[Ru(bpy)<,2>(dppz)]<'2+>组装得到了具有氧气传感性能的材料，同时对它们的传感性能作了详细的比较研究。实验结果表明，不同结构的载体对组装材料的光学传感性能有很大的影响。溶胶凝胶基质因能够为发光分子提供比较均匀的微环境，使得复合材料具有很好的稳定性和良好的猝灭响应线性关系；介孔分子筛因具较大的孔径和排列规则有序的孔道结构等特点使组装材料的传感性能得到较大的提高。 我们把上述三种Ru-Dppz配合物分别与介孔分子筛MCM-41和SBA-15组装后得到了具有较好氧气传感性能的光学复合材料，系统研究了组装体的紫外、荧光等谱学性质及氧气传感性，以及改变介孔分子筛的孔道结构对组装体性能的影响。实验结果表明，所有组装材料的对氧气的灵敏度I<,0>/I<,100>都大于7，其中[Ru(phen)<,2>]dppz<'2+>/MCM-41对氧气的灵敏度可以达32.44，淬灭时间为2.0 s。在发光分子相同的情况下，以SBA-15为主体材料的组装体的氧气传感性能并没有相同浓度下以MCM-41为主体材料的组装体的好。验证了以不同孔道结构的介孔分子筛作为载体时，所得到的组装体材料的传感性能有很大不同。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

第一章、文献综述

1.1氧气浓度测定的意义

1.2检测氧气浓度的方法

1.3氧气传感材料—光化学氧传感器

1.3.1荧光指示剂的选择和设计

1.3.2载体的选择

1.4溶胶-凝胶化学

1.4.1溶胶-凝胶法的特点

1.4.2溶胶-凝胶法一般步骤

1.4.3溶胶-凝胶法制备无机/有机杂化材料及杂化方法

1.4.4溶胶-凝胶法制备杂化材料在氧传感方面的应用

1.4.5有机改性溶胶-凝胶

1.5介孔分子筛的研究进展

1.5.1介孔分子筛的分类

1.5.2介孔分子筛MCM-41和SBA-1 5

1.5.3介孔分子筛的形成机理

1.5.4介孔分子筛的合成方法

1.5.5介孔分子筛的应用及前景

1.6本论文的研究目的和方法

第二章、[Ru(bpy)2(dppz)]2+与不同载体组装氧气传感研究

2.1前言

2.2合成

2.2.1试剂与仪器

2.2.2荧光指示剂[Ru(bpy)2(dppz)]2+的合成

2.2.3介孔分子筛MCM-41的合成

2.2.4[Ru(bpy)2(dppz)]2+与不同载体的组装

2.2.5复合材料的氧气传感实验

2.3结果与讨论

2.3.1[Ru(bpy)2(dppz)]2+在介孔分子筛MCM-41内外表面的组装

2.3.2[Ru(bpy)2(dppz)]2+在乙醇溶液和不同载体中的发射光谱研究

2.3.3复合材料的氧气传感实验对比研究

2.4结论

第三章、Ru-Dppz/介孔分子筛的氧气传感研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1主要试剂及仪器

3.2.2荧光指示剂的合成

3.2.3介孔分子筛的合成

3.2.4 Ru-Dppz与载体的组装

3.2.5组装体氧气传感性能的测试实验

3.3结果与讨论

3.3.1 Ru-Dppz配合物在介孔分子筛内外表面的组装研究

3.3.2组装体的紫外-可见光谱

3.3.3组装体的发射光谱研究

3.3.4组装体的氧气传感实验

3.3.5介孔分子筛孔道结构对组装体氧气传感性能的影响

3.4结论

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢