具有双发射的稀土-有机框架材料的设计合成荧光温度探测

摘要

温度是各种科学领域、工业领域以及人们日常生活中的一个重要参数。另外准确和非接触地探测细胞内温度，尤其是癌细胞，对病理学和生理学的研究十分重要。
　　传统的热电偶和温度计不能应用在一些强电磁场、高压、快速移动、非接触测量的场合以及细胞中。荧光基温度计具有快速的温度响应、灵敏度高、非接触性、不易受强电磁场干扰等优点，备受关注。基于双发射的比率型荧光温度传感材料克服了基于单一荧光强度易受外部因素（传感材料的浓度、尺寸、几何形状以及激发光源等）影响的缺点，具有不需要校准、灵敏度高等优点，成为近年来研究的热点。
　　发光MOFs作为一种新型的发光材料，具有丰富的发光位点，为设计新型的温度传感材料带来便利。稀土离子具有多个发射能级，利用具有热耦合能级的稀土离子(Dy3+、Er3+)可以实现双发射MOFs材料的制备。其次，可利用稀土MOFs的同构性，掺杂具有不同发光情况的稀土离子实现双发射MOFs材料的制备。另外，还可以在多孔稀土MOFs中组装荧光染料分子，制备同时具有稀土离子和荧光染料发光的双发射复合材料。
　　本文以H3cpia（5-(4-羧基苯氧基)间苯二甲酸）为有机配体，设计合成了一种单稀土MOFs材料Dycpia，利用Dy3+的热耦合能级实现了25～200℃的温度探测。
　　本文基于一种具有合适三重态能级的有机配体H3TPT（[1，1′∶4′，1″-三联苯]-3，4″，5-三羧酸），设计合成了一种双稀土MOFs材料Eu0.0084Tb0.9916TPT，实现了10～225K的温度探测，提高了MOFs材料在低温区探测的灵敏度。
　　本文选择一种三重态能级高于H3TPT的有机配体H4DCPPA（4，5-双（4′-羧基苯基）邻苯二甲酸），设计合成了双稀土MOFs材料Tb0.824Eu0.176DCPPA，实现了生理温度的探测。该材料具有较低的细胞毒性，发光颜色随着温度的变化而改变，具有实时温度成像的特点。
　　本文提出利用稀土离子和有机染料的发光来探测温度，基于有机配体H4QPTCA（1，1′∶4′，1″∶4″，1(…)-四联苯-3，3(…)，5，5(…)-四羧酸）设计合成了一种多孔MOFs材料ZJU-88，在其孔道里组装二萘嵌苯染料分子制备了ZJU-88(D)Perylene，该材料具有较低的细胞毒性，实现了生理温度的探测。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 发光金属-有机框架材料

1．3 荧光温度探测技术的研究

1．3．1 基于单一强度的测量

1．3．2 基于双发射强度的测量

1．3．3 基于寿命的测量

1．3．4 荧光温度计的参数

1．4 金属-有机框架的荧光温度探测进展

1．5 问题的提出

1．6 本文的工作

第二章 基于H3cpia配体的稀土-有机框架的制备及荧光性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和仪器

2．2．2 Lncpia的合成

2．3 结果和分析

2．3．1 晶体结构和表征

2．3．2 Lncpia的室温发光性能

2．3．3 Dycpia的荧光温度探测性能

2．4 本章小结

第三章 双稀土-有机框架Eu0．0084Tb0．9916TPT在低温区的自校准荧光探测

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和仪器

3．2．2 LnTPT(Ln=Tb，Eu，Dy，Sm，Ho，Er，Nd，EuxTb1-x)的合成

3．3 结果与分析

3．3．1 晶体结构和表征

3．3．2 LnTPT(Ln=Eu，Tb，EuxTb1-x)的室温发光性能

3．3．3 Eu0．0084Tb0．9916TPT的低温荧光探测

3．4 本章小结

第四章 双稀土-有机框架Tb1-xEuxDCPPA在生理温度的自校准荧光探测

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂和仪器

4．2．2 LnDCPPA(Ln=Tb，Eu，Gd，EuxTb1-x)的合成

4．3 结果与分析

4．3．1 晶体结构和表征

4．3．2 LnDCPPA(Ln=Eu，Tb，Tb1-xEux)的室温发光性能

4．3．3 Tb0．824Eu0．176DCPPA的荧光温度探测

4．3．4 Tb1-xEuxDCPPA中Tb3+／Eu3+离子浓度比例对变温发光性能的影响

4．3．5 Tb0．824Eu0．176DCPPA的细胞毒性测试

4．4 本章小结

第五章 组装二萘嵌苯染料的稀土-有机框架在生理温度的自校准荧光探测

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 试剂和仪器

5．2．2 ZJU-88和ZJU-88( )Perylene的合成

5．3 结果与分析

5．3．1 晶体结构的描述和表征

5．3．2 ZJU-88和ZJU-88( )Perylene的室温发光性能

5．3．3 ZJU-88( )Perylene中二萘嵌苯浓度的确定

5．3．4 ZJU-88( )Perylene的荧光温度探测

5．3．5 ZJU-88( )Perylene的细胞毒性实验

5．4 本章小结

第六章 结论

6．1 全文总结

6．2 本文的创新点

6．3 未来的工作展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果