发光分子/水滑石插层复合物薄膜的组装及其光学性能和原型传感器件研究

摘要

本论文系统研究了有机发光分子/水滑石插层复合物(OLM/LDHs)的客体分子取向、荧光特性及其在传感器领域的应用。提出利用荧光偏振技术(实验方法)精确测定了LDH层间的OLM分子取向，揭示了主客体与客客体相互作用对其取向的影响；通过调变层间微环境实现了对OLM/LDHs复合物发光特性的调控；利用溶剂蒸发法和电泳沉积法制备高取向的OLM/LDHs复合物发光薄膜，探讨了其在发光材料、偏振发光材料及传感器等领域潜在的应用价值。
　　 采用离子交换方法将α-NAA和β-NAA分别插层到Zn2Al-LDH层间。XRD和SEM测试结果表明，由溶剂蒸发法在Si基底表面制备的插层复合物薄膜(α-NAA LDH和β-NAA LDH)具有LDH微晶ab面平行于基底表面排列的高度取向性。紫外和荧光光谱(发射，寿命及时间分辨)证明NAA分子以单体形式存在于LDH层间，分子间无π-π相互作用；在其各自的荧光寿命内没有去偏振现象。利用荧光偏振方法计算得到LDH层间α-NAA和β-NAA的分子取向角ψ(NAA分子跃迁偶极距与LDH层板法线的夹角)分别为60°和65°。
　　 系统研究了LDH层间微环境对生色团分子发光特性的影响。采用离子交换法将α-NAA和庚烷磺酸钠(HES)以不同摩尔比(α-NAA/HES=x)共插层进入Zn2AlLDH层间，并进一步在Si基底表面制备得到高度取向的α-NAA-HES/LDH(x=12.1％，15.1％，20.0％，23.3％，30.0％和34.4％)薄膜样品。通过改变α-NAA与HES的比例调控α-NAA在LDH层间的取向，从而调控其荧光特性(波长、发射峰强度、荧光寿命)。研究表明：当x=15％～20％，α-NAA-HES/LDH(x％)显示最强发射强度和最长寿命。此外，将荧光素(FLU)与烷基磺酸钠((CH2)nSO3)共插层到LDH层间，通过改变表面活性剂的极性((CH2)nSO3的链长)实现了FLU取向及其发光行为的调控。当n=7时，FLU与(CH2)7SO3之间的尺寸匹配效应使得复合物薄膜具有最强的发光强度、各向异性、光稳定性和最长的荧光寿命。
　　 进一步研究了OLM/LDHs复合物在电化学和光化学原型传感器件方面的应用。详细研究了FLU-HES/LDH(x)薄膜修饰电极对多巴胺(DA)的电催化行为。当x=1.25×10-2％～2.00×10-2％时，FLU-HES/LDH薄膜具有最高的发射强度，最长的荧光寿命及对DA最优的电催化行为。表明FLU的电致化学发光与FLU本身的光致发光遵循相似的机理。不仅如此，FLU-HES/LDH膜厚为300 nm的光学pH传感器对溶液pH值显示了宽的线性范围，优异的重复性和可逆性，高的光稳定性及存储稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1有机发光分子(organic luminescence molecules，OLM)概述

1.1.1OLM结构、性质

1.1.2 OLM的应用

1.1.3 OLM应用存在的问题

1.2 OLM插层层状羟基复合金属氧化物(LDHs)

1.2.1 OLM/LDHs材料研究现状

1.2.2 OLM/LDHs材料组装方法

1.2.3 OLM/LDHs超分子结构表征方法

1.3 OLM/LDHs复合薄膜材料概述

1.3.1 LDHs薄膜的制备方法

1.3.2 OLM/LDHs薄膜材料的应用

1.4本课题的研究内容、目的和意义

1.4.1研究内容

1.4.2研究目的和意义

参考文献

第二章NAA分子在ZnAl-LDH层间的取向研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验药品

2.2.2 α-NAALDH的制备

2.2.3表征方法

2.3结果与讨论

2.3.1 NAA插层LDH的制备与表征

2.3.2 NAA插入LDH前后的光学特性

2.3.3 NAALDH的取向性研究

2.3.4 α-NAALDH和β-NAA LDH分子模型图

2.3.5 LDH层间NAA分子取向对NAALDH光学特性的影响

2.4小结

参考文献

第三章LDH层间微环境对生色团分子发光性能的影响

3.1 OLM的相对量对OLM/LDHs发光性能影响

3.1.1引言

3.1.2实验部分

3.1.3结果与讨论

3.1.4 α-NAA取向对α-NAA-HES/LDH(x%)发光特性的影响

3.1.5小结

3.2分散剂极性对FLU/LDH复合物材料发光性能的影响

3.2.1引言

3.2.2实验部分

3.2.3结果与讨论

3.2.4小结

参考文献

第四章FLU/LDH复合物薄膜在原型传感器件方面的研究

4.1 FLU/LDH的可调光学特性及其生物原型传感器件研究

4.1.1引言

4.1.2实验部分

4.1.3结果与讨论

4.1.4小结

4.2 FLU/LDH的光学pH原型传感器件研究

4.2.1引言

4.2.2实验部分

4.2.3结果与讨论

4.2.4.小结

参考文献

第五章结论

论文创新点

致谢

攻读博士学位期间发表论文及申报专利情况

作者及导师简介