学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型共轭高分子的合成、组装及其在荧光化学传感器方面的应用

作　者: 沈德志
导　师: 范丽娟；朱秀林
学　校: 苏州大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 共轭高分子荧光传感器自组装一锅法交叉偶联法
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 217次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

共轭高分子主要是指一类具有大的共轭离域π键的聚合物,其主要特征是电子和能量能够在整个高分子主链上迁移。对于荧光共轭高分子而言,外界的微小干扰有可能影响到整条链的荧光性能。因此,与小分子相比较,荧光共轭高分子用于传感材料有可能实现信号放大效应而导致灵敏度大大增加。另外,共轭高分子聚集体有可能实现电子和能量在三维空间迁移,从而获得更佳的传感和检测效果,因此越来越多的受到人们的关注。本论文主要设计并合成了四种新型的共轭高分子,对其结构与性能进行表征,并初步研究其中一些共轭高分子的组装体在传感领域的应用。这四种新型共轭高分子分别为:具有亲水性和疏水性侧基的荧光共轭高分子PPESO3OR;新型的含哒嗪及噻吩基团的荧光共轭高分子(PPEETP)主链以及两端含亲水性聚乙二醇而中间段为疏水性的共轭高分子(PPEETP)的两性三嵌段的聚合物(PEG-PPEETP-PEG);主链中含有偶氮苯功能基元的共轭高分子(PPEPAPE);无规共聚物RPPESO3OR。(1)针对具有两性侧链的荧光共轭聚合物PPESO3OR体系:本文主要是将具有不同性质的单体,如油溶性的单体和水溶性的单体在混合溶剂中,通过Sonogashira交叉耦合的方法制备了具有共轭主链但同时具有不同性质侧基的荧光共轭高分子。该共轭高分子在常用溶剂中呈现两亲性,同时具备了共轭聚电解质的性质。另外,该高分子克服了先前的共轭聚电解质在干燥储存后不易溶解的缺点,在水中具有良好的溶解性,从而能实现溶剂对荧光性能的调节作用。本论文通过水/四氢呋喃的混合溶剂来调节其在溶液中的组装行为及其紫外可见吸收和荧光发射。本文进一步研究了PPESO3OR在不同比例的水/四氢呋喃混合溶剂中形成不同的超分子体系对金属离子的传感效率。结果表明,在一定比例的水/四氢呋喃混合溶剂中,该传感体系具有很高的检测灵敏性。并针对该现象用影响荧光淬灭型传感体系灵敏度的一些因素进行了合理的解释,如体系的起始荧光强度、能量迁移速率和传感接受基团的可接近性等。(2)针对PPEETP和PEG-PPEETP-PEG体系:本文首先通过纯有机合成的方法合成了单体,之后再用交叉偶联的方法合成了一种新型的荧光共轭高分子PPEETP,最后通过简单的一锅法,成功地合成了中间含油溶性的刚性荧光共轭段,两头含水溶性PEG的柔性链段的三嵌段聚合物。这种一锅法合成共轭高分子嵌段聚合物的方法较其他报导的方法比较简单。本文中采用光散射技术分析了嵌段聚合物PEG-PPEETP-PEG的组装性能。嵌段聚合物PEG-PPEETP-PEG较共轭聚合物PPEETP的优点在于,嵌段聚合物在有机溶剂中的溶解性更好量子效率更高。(3)针对PPEPAPE体系中,首先合成了其前驱体的设计和合成,然后将偶氮苯基元引入到共轭聚合物的主链中。制备了聚合物薄膜,通过电子扫描电镜(SEM)研究了了薄膜的表面形态,并对其与光物理性质的关联性进行了解释。实验表明该共轭高分子没有荧光发射但在固体薄膜中有着较宽的吸收。(4)针对RPPESO3OR体系:与PPESO3OR体系相比,RPPESO3OR的侧基密度小,本文研究共轭高分子的侧基密度减少时,侧链两性的共轭高分子的合成及其光物理性能。聚合时采用无规共聚的方法合成了RPPESO3OR,从合成的角度而言,RPPESO3OR比PPESO3OR更容易合成和后处理,而其在混合溶剂中的光物理性能与PPESO3OR相似。但是由于该无规聚合物的侧链相对于PPESO3OR减少了一半,其在水中的溶解性比较差,其在不同溶剂中的组装行为还有待进一步的研究。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-26
  1.1 共轭高分子简介  11-12
  1.2 共轭高分子的种类和电子结构  12-13
  1.3 共轭高分子在传感体系中的应用  13-14
  1.4 化学传感器的一般知识  14-15
  1.5 荧光化学传感器  15-16
  1.6 荧光共轭高分子在传感器领域的应用  16-23
    1.6.1 有机小分子的检测  16-18
    1.6.2 金属离子的检测  18-20
    1.6.3 生物分子的检测  20-23
  1.7 共轭高分子的缺点及现有的一些改进方法  23-24
  1.8 本研究工作的重点  24-26
第二章共轭高分子 PPESO3OR 的制备及其荧光传感性能的研究  26-46
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-32
    2.2.1 药品与试剂  27
    2.2.2 实验仪器  27-28
    2.2.3 单体合成  28-30
    2.2.4 聚合物的合成  30-31
    2.2.5 测试时所需溶液的配置  31-32
  2.3 结果与讨论  32-44
    2.3.1 合成与表征  32-35
    2.3.2 紫外-可见及荧光测试  35-36
    2.3.3 量子效率测定  36-37
    2.3.4 混合溶剂来调节聚合物的组装行为和荧光  37-40
    2.3.5 聚合物 PPESO3OR 荧光猝灭测试  40-43
    2.3.6 聚合物体系动态光散射的研究  43-44
  2.4 本章小结  44-46
第三章新型共轭高分子PPEETP与两性三嵌段荧光聚合物PEG-PPEETP-PEG的合成及其光物理性能的研究  46-60
  3.1 引言  46-47
  3.2 实验部分  47-51
    3.2.1 药品与试剂  47
    3.2.2 实验仪器  47-48
    3.2.3 单体合成  48-49
    3.2.4 柔性链的末端修饰  49-50
    3.2.5 共轭高分子PPEETP 的制备  50-51
    3.2.6 两性嵌段聚合物PEG-PPEETP-PEG 的制备  51
  3.3 结果与讨论  51-59
    3.3.1 合成与表征  51-56
    3.3.2 紫外-可见及荧光测试  56-57
    3.3.3 PPEETP 及 PEG-PPEETP-PEG 的荧光量子效率  57
    3.3.4 嵌段聚合物在不同比例混合溶剂中的荧光发射  57-58
    3.3.5 嵌段聚合物在溶液中动态光散射的测试  58-59
  3.4 本章小结  59-60
第四章主链含偶氮苯构筑基元的共轭高分子PPEPAPE 的制备及其性质的研究  60-68
  4.1 引言  60
  4.2 实验部分  60-62
    4.2.1 药品与试剂  60-61
    4.2.2 实验仪器  61
    4.2.3 单体的合成  61-62
    4.2.4 共轭高分子PPEPAPE 的制备  62
    4.2.5 固体薄膜的制备  62
  4.3 结果与讨论  62-67
    4.3.1 合成与表征  62-64
    4.3.2 PPEPAPE 及4,4’-二碘偶氮苯的光物理测试  64-66
    4.3.3 SEM 的测试  66-67
  4.4 本章小结  67-68
第五章无规聚合物 RPPESO3OR 的制备及其光物理性能的研究  68-73
  5.1 引言  68
  5.2 实验部分  68-70
    5.2.1 药品与试剂  68-69
    5.2.2 实验仪器  69
    5.2.3 无规共聚物 RPPESO3OR 的合成  69-70
  5.3 结果与讨论  70-72
    5.3.1 合成与表征  70-71
    5.3.2 RPPESO3OR 在混合溶剂中的荧光发射  71-72
  5.4 本章小结  72-73
第六章结论  73-74
参考文献  74-89
攻读学位期间发表文章  89-90
致谢  90-91

新型共轭高分子的合成、组装及其在荧光化学传感器方面的应用

内容摘要

全文目录

相似论文