【摘要】：眾所周知,CN 具有極強(qiáng)的毒性,是對生物和環(huán)境危害最大的陰離子之一。人體吸入氰化物后,能夠影響人體的內(nèi)分泌和代謝系統(tǒng),另外視覺、中樞神經(jīng)、心臟、血管等也會受到損傷,導(dǎo)致生命體嘔吐、抽搐、甚至死亡。目前,氰化物仍被廣泛應(yīng)用于有機(jī)化合物的合成、冶金、電鍍等行業(yè),因此設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、高選擇性、高靈敏性的氰根離子化學(xué)傳感器已成為科研工作者的研究熱點(diǎn),具有十分重要的意義與價值�；谝陨显�,本論文設(shè)計合成了幾種識別CN-離子的傳感器分子,利用光譜技術(shù)等對其陰離子識別性能進(jìn)行研究。論文包括四部分:第一章:緒論介紹了離子識別的原理及研究意義、氰化物識別的意義,詳細(xì)介紹了氰根離子識別的研究進(jìn)展,重點(diǎn)總結(jié)了六類氰根離子傳感器:(1)脫質(zhì)子類氰根離子傳感器;(2)氫鍵作用類氰根離子傳感器;(3)加成反應(yīng)類氰根離子傳感器;(4)與金屬配合物中的金屬發(fā)生置換作用的氰根離子傳感器;(5)與金屬配合物中的金屬發(fā)生配位作用的氰根離子傳感器。(6)基于其他原理的氰根離子傳感器。第二章:基于水楊醛腙基團(tuán)的氰根離子光學(xué)傳感器的合成及性能研究本章中我們利用水楊醛腙和二苯乙二酮設(shè)計合成了一種高選擇性的簡單新型氰根離子化學(xué)傳感器S1。向含有S1的DMSO/H2O(3:2,v/v)溶液中逐次加入各種陰離子F-,Cl-,Br-,I-,AcO-,H2PO4-,HSO4-,ClO4-,CN-和SCN-,只有加入CN-離子溶液后主體分子的紫外吸收峰出現(xiàn)紅移現(xiàn)象,溶液顏色加深,由無色變?yōu)辄S色。由熒光發(fā)射光譜看出,加入氰根離子后,主體分子熒光增強(qiáng),而其它陰離子均不會對氰根離子的識別產(chǎn)生干擾。由主體分子的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析,分子形成了分子內(nèi)氫鍵,根據(jù)1H NMR、ESI MS等數(shù)據(jù)證明,伴隨CN-離子的加入,破壞了分子內(nèi)的氫鍵作用,-NH質(zhì)子和苯環(huán)基團(tuán)上的-OH質(zhì)子發(fā)生脫質(zhì)子作用,從而達(dá)到識別的目的。主體分子S1對氰根離子的熒光識別檢測限可達(dá)到6.17×10-8 mol/L。另外我們利用S1制備的檢測試紙能夠?qū)崿F(xiàn)在水溶液中方便、快速、高效的檢測CN-。第三章:基于異煙肼基團(tuán)的氰根離子光學(xué)傳感器的合成及性能研究以酰腙基團(tuán)作為識別位點(diǎn),我們設(shè)計合成了結(jié)構(gòu)簡單的CN-傳感器S2。在溶劑DMSO與H2O體積比為7:3的混合溶液中,主體分子S2能夠利用熒光和紫外光譜實現(xiàn)高效快速、專一地檢測CN 離子。隨著氰根離子的加入,主體分子溶液顏色加深,由淡黃色變成黃色,熒光打開發(fā)出黃色熒光,并且其它競爭性的陰離子(F-,Cl-,Br-,I-,AcO-,H2PO4-,HSO4-,ClO4-和SCN-)在顏色以及光譜性質(zhì)上均不會對氰根離子的識別產(chǎn)生干擾。其熒光識別檢測限可達(dá)到5.21×10-8 mol/L,低于WHO規(guī)定的1.9×10-6 mol/L的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)1H NMR滴定以及Job曲線等數(shù)據(jù)表明主體分子與CN-離子是1:2進(jìn)行反應(yīng)的,通過pH實驗得出傳感器分子可以在pH=9-13范圍內(nèi)應(yīng)用。利用浸泡過主體S2的檢測試紙條成功實現(xiàn)在水溶液中方便、快速、高效的檢測CN-。第四章基于苯并噻唑基團(tuán)的氰根離子光學(xué)傳感器的合成及性能研究本章我們基于苯并噻唑基團(tuán)設(shè)計合成了一種摀鹽化合物S3。通過紫外吸收、熒光發(fā)射光譜研究了主體分子S3的陰離子(F-,Cl-,Br-,I-,AcO-,H2PO4-,HSO4-,ClO4-,SCN-和CN )識別性能。實驗結(jié)果表明在DMSO/H2O(3:2,v/v)的體系中主體分子S3能夠在高靈敏性、高選擇性裸眼,熒光雙通道識別CN-,并且其它競爭性的陰離子均不會對氰根離子的識別產(chǎn)生干擾。通過1H NMR、質(zhì)譜等數(shù)據(jù)分析,主體分子與氰根離子發(fā)生了親核加成反應(yīng),導(dǎo)致主體的光譜性質(zhì)發(fā)生變化。另外我們制作了負(fù)載有主體S3的檢測試紙條,通過裸眼和紫外燈下觀察加入CN 水溶液后試紙的變化,具有重要的應(yīng)用價值。
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【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O657.3;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2236304