不同介质中螺吡喃的光谱性能研究及在环境检测中的应用
发布时间：2025-05-20 03:33
螺吡喃，即螺苯并吡喃，是一种十分重要光功能分子，其光谱性能受环境中诸多因素的强烈影响。本文着重考察了不同溶剂中螺吡喃光致变色的热力学和动力学行为、不同分子间相互作用力与螺吡喃溶剂化显色性质的对应关系；同时还研究了介质对螺吡喃荧光性能的影响规律；以此为基础，成功地将新合成的SP-cellulose荧光材料应用于环境中苯胺污染物的检测。 本文依照传统合成路径，合成出了分别含烷基和羧基的螺吡喃分子，并综合FTIR和1HNMR等分析表征手段确定了目标化合物的分子结构。 我们利用紫外可见光谱分别研究了极性范围从石油醚到乙二醇的不同溶剂中螺吡喃的光致变色热力学及动力学过程，发现改变溶剂的极性可控制螺吡喃光致变色正、逆过程的热力学转变，基于此给出了正、光致变色的热力学定义。另外还发现在中等极性溶剂中，螺吡喃的光致变色过程遵循一级动力学过程；而处于极性尺度两端的溶剂中时则表现出完全不一样的动力学特征。其中，在极性极强的溶剂中呈现出分数级动力学行为，而在极性极弱的溶剂中则表现为分段式的一级动力学行为。 在考察螺吡喃的溶剂化显色行为和溶剂极性参数之间的关系当中，我们观察到了醇溶剂的离群行为，为此...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1. 螺吡喃化合物的概述
1.2. 螺吡喃的应用及研究进展
1.2.1. FRET-荧光共振能量传输
1.2.2. 生物成像
1.2.3. 化学传感器/离子检测
1.2.4. 数据存储/逻辑器件
1.2.5. 光控润湿性/药物缓释
1.2.6. 力学传感器
1.2.7. 其它应用
1.2.8. 小结
1.3. 主要研究内容和研究方法简介
第二章 螺吡喃的合成与表征
2.1. 引言
2.2. 实验部分
2.2.1. 实验仪器和试剂
2.2.1.1. 实验仪器
2.2.1.2. 实验试剂
2.2.2. 合成过程
2.2.2.1. 5-硝基水杨醛的合成
2.2.2.2. 螺吡喃 SPEt 的合成
2.2.2.3. 螺吡喃 SPCOOH 的合成
2.2.2.4. SP-cellulose 材料的制备
2.2.2.4.1. SP-cellulose 浆料的合成
2.2.2.4.2. SP-cellulose 试纸的制备
2.3. 目标产物的分析表征
2.3.1. FTIR 分析
2.3.1.1. 5-硝基水杨醛的 FTIR 表征
2.3.1.2. SPEt 的 FTIR 表征
2.3.1.3. SPCOOH 的 FTIR 表征
2.3.1.4. SP-cellulose 的 FTIR 表征
2.3.2. 1HNMR 分析
2.3.2.1. 5-硝基水杨醛的1HNMR 谱
2.3.2.2. SPEt 的1HNMR 谱
2.3.2.3. SPCOOH 的1HNMR 谱
2.4. 小结
第三章 介质对螺吡喃光谱性能的影响
3.1. 引言
3.2. 溶剂对螺吡喃光致变色热力学的影响
3.2.1. 不同溶剂中螺吡喃的正/逆光致变色行为
3.2.2. 正、逆光致变色的热力学定义
3.2.3. 正、逆变色定义的推广
3.3. 螺吡喃溶剂化显色现象的研究
3.3.1. 最大吸收波长与溶剂参数间的关系及 Hansen 溶度参数的引入
3.3.2. 吸光度与溶剂参数的关系
3.3.3. 溶剂对吸收光谱形状的影响
3.3.4. 螺吡喃溶剂化显色中不同溶剂参数的比较
3.4. 溶剂对螺吡喃光致变色动力学的影响
3.4.1. 一般溶剂中的变色动力学过程
3.4.2. 非极性溶剂中的“分段”一级动力学过程
3.4.3. 强极性溶剂中的“分数”级动力学过程
3.5. 不同介质中螺吡喃的荧光性能研究
3.5.1. 螺吡喃的荧光淬灭机理―Jablonski diagram
3.5.2. 螺吡喃在不同介质中的荧光性能
3.5.3. SP-cellulose 荧光增强的机理
3.5.4. SP-cellulose 的荧光抗疲劳性
3.6. 小结
第四章 螺吡喃在环境检测中的应用
4.1. 引言
4.2. 螺吡喃的紫外可见吸收对苯胺的“选择性”
4.3. SP-cellulose 试纸对苯胺/水溶液浓度的颜色响应
4.4. 螺吡喃吸光度及 SP-cellulose 荧光强度对苯胺/甲醇溶液浓度的响应
4.4.1. 螺吡喃吸光度与苯胺/甲醇浓度之间的数量关系
4.4.2. SP-cellulose 荧光强度与苯胺/甲醇浓度之间的数量关系
4.5. 螺吡喃选择性紫外可见吸收及 SP-cellulose 荧光淬灭的机理
4.6. 螺吡喃及 SP-cellulose 材料的综合应用—环境中苯胺检测
4.6.1. 检测方案设计
4.6.2. 不同苯胺检测方案的可靠性验证及评价
4.7. 小结
第五章 结论与展望
参考文献
附录
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：4046781
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1. 螺吡喃化合物的概述
1.2. 螺吡喃的应用及研究进展
1.2.1. FRET-荧光共振能量传输
1.2.2. 生物成像
1.2.3. 化学传感器/离子检测
1.2.4. 数据存储/逻辑器件
1.2.5. 光控润湿性/药物缓释
1.2.6. 力学传感器
1.2.7. 其它应用
1.2.8. 小结
1.3. 主要研究内容和研究方法简介
第二章 螺吡喃的合成与表征
2.1. 引言
2.2. 实验部分
2.2.1. 实验仪器和试剂
2.2.1.1. 实验仪器
2.2.1.2. 实验试剂
2.2.2. 合成过程
2.2.2.1. 5-硝基水杨醛的合成
2.2.2.2. 螺吡喃 SPEt 的合成
2.2.2.3. 螺吡喃 SPCOOH 的合成
2.2.2.4. SP-cellulose 材料的制备
2.2.2.4.1. SP-cellulose 浆料的合成
2.2.2.4.2. SP-cellulose 试纸的制备
2.3. 目标产物的分析表征
2.3.1. FTIR 分析
2.3.1.1. 5-硝基水杨醛的 FTIR 表征
2.3.1.2. SPEt 的 FTIR 表征
2.3.1.3. SPCOOH 的 FTIR 表征
2.3.1.4. SP-cellulose 的 FTIR 表征
2.3.2. 1HNMR 分析
2.3.2.1. 5-硝基水杨醛的1HNMR 谱
2.3.2.2. SPEt 的1HNMR 谱
2.3.2.3. SPCOOH 的1HNMR 谱
2.4. 小结
第三章 介质对螺吡喃光谱性能的影响
3.1. 引言
3.2. 溶剂对螺吡喃光致变色热力学的影响
3.2.1. 不同溶剂中螺吡喃的正/逆光致变色行为
3.2.2. 正、逆光致变色的热力学定义
3.2.3. 正、逆变色定义的推广
3.3. 螺吡喃溶剂化显色现象的研究
3.3.1. 最大吸收波长与溶剂参数间的关系及 Hansen 溶度参数的引入
3.3.2. 吸光度与溶剂参数的关系
3.3.3. 溶剂对吸收光谱形状的影响
3.3.4. 螺吡喃溶剂化显色中不同溶剂参数的比较
3.4. 溶剂对螺吡喃光致变色动力学的影响
3.4.1. 一般溶剂中的变色动力学过程
3.4.2. 非极性溶剂中的“分段”一级动力学过程
3.4.3. 强极性溶剂中的“分数”级动力学过程
3.5. 不同介质中螺吡喃的荧光性能研究
3.5.1. 螺吡喃的荧光淬灭机理―Jablonski diagram
3.5.2. 螺吡喃在不同介质中的荧光性能
3.5.3. SP-cellulose 荧光增强的机理
3.5.4. SP-cellulose 的荧光抗疲劳性
3.6. 小结
第四章 螺吡喃在环境检测中的应用
4.1. 引言
4.2. 螺吡喃的紫外可见吸收对苯胺的“选择性”
4.3. SP-cellulose 试纸对苯胺/水溶液浓度的颜色响应
4.4. 螺吡喃吸光度及 SP-cellulose 荧光强度对苯胺/甲醇溶液浓度的响应
4.4.1. 螺吡喃吸光度与苯胺/甲醇浓度之间的数量关系
4.4.2. SP-cellulose 荧光强度与苯胺/甲醇浓度之间的数量关系
4.5. 螺吡喃选择性紫外可见吸收及 SP-cellulose 荧光淬灭的机理
4.6. 螺吡喃及 SP-cellulose 材料的综合应用—环境中苯胺检测
4.6.1. 检测方案设计
4.6.2. 不同苯胺检测方案的可靠性验证及评价
4.7. 小结
第五章 结论与展望
参考文献
附录
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：4046781
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