对金属离子具有荧光、电化学双重响应的多孔荧光薄膜的电化学制备、结构调控与性能研究

The detection of metal ions plays important roles in many fields, such as biology, environment, industry and so on. However, the fluorescent films sensors with applied potential in metal ions detections develop slowly. This is mainly due to compacted stacking of the traditional films, which lead to long response time, weak sensitivity, low selectivity and stability. The electrochemistry polymerization (EP) is an in-situ cross linking reaction and could get stable, cross linking porous films. Basing these properties of EP films, we firstly propose to apply EP films to the metal ions fluorescence detection. By molecular design, a series of organic/polymers materials with metal ions response and electrochemistry activity are synthesized. And their EP film are used as metal ions fluorescence sensor, further, the EP films could be used as chemical modified electrode to achieve the electrochemistry detection of metal ions, which could be supplementary to the fluorescent detection of metal ion. This combination of fluorescence and electrochemistry detections to metal ions could not only improve the sensitivity and selectivity, but also expand the detected range of metal ions.

金属离子的检测与人类生活息息相关。但可实际应用的金属离子薄膜荧光检测发展缓慢，主要是传统方法制备的荧光薄膜比较致密，存在着响应时间长、选择性差、灵敏度低、膜稳定性差等问题。针对这些问题，本项目拟采用电化学聚合法制备对金属离子具有荧光、电化学双重响应的荧光薄膜，来开展金属离子的检测工作。电化学聚合法是一种原位交联法，所得薄膜稳定，具有无序、交联网状结构。基于电聚合薄膜的这些特点，我们设计合成一系列具有金属离子响应、可电化学聚合的荧光材料，它们的电聚合薄膜不但可直接应用到金属离子荧光检测中，也可作为化学修饰电极应用到金属离子的电化学检测中。进一步，可以进行金属离子的荧光、电化学双重检测，这种金属离子的双重检测，不但将荧光检测的高灵敏性和电化学检测的高选择性结合起来提高了检测的性能，也可以形成互补来拓宽可检测的金属离子范围。

金属离子的检测与人类生活息息相关。但可实际应用的金属离子荧光薄膜检测发展缓慢，主要是传统方法制备的荧光薄膜比较致密，存在着响应时间长、选择性差、灵敏度低、包薄膜稳定性差等问题。针对这些问题，我们采用了电化学聚合（电聚合）的方法制备了对金属离子具有荧光、电化学双重响应的荧光薄膜，并开展金属离子的荧光检测工作。.电聚合是一种原位交联法，所得薄膜稳定，具有无序、交联网状结构。基于这些特点，.首先，我们设计合成一系列具有金属离子响应、可电化学聚合的荧光小分子材料，通过电聚合法直接制备形貌可控的金属离子荧光检测薄膜，这类薄膜对Fe3+具有很好的选择性和灵敏性；.其次，将这类材料作为化学修饰电极材料应用到金属离子的电化学检测中，提供了一类新型的化学修饰电极材料。这一电聚合薄膜修饰的玻碳电极（GCE）对Pb2+展现出高选择性和灵敏性。对Pb2+的检测限能够被优化到1.33×10-11；.再次，首次将聚合物作为电聚合前体制备了荧光传感薄膜，这类薄膜对Fe3+具有很好的选择性和灵敏性，相对于小分子电聚合前体制备的荧光传感薄膜其灵敏度提高一个数量级；.最后，我们开发了一类新型的树枝状分子PYTPAG2，在溶液和旋涂薄膜状态下的对Fe3+ 检测限分别达到了6.5 × 10-7 M 和5 × 10-7 M，并在不同pH、实际环境及生物检测等方面均表现出了良好的识别稳定性。根据美国环境保护协会颁布的在水中的可存在Fe3+最高浓度为相比，PYTPAG2可直接应用于人们实际日常生活水中Fe3+的检测。进一步地，我们将树枝状分子PYTPAG2作为电聚合前体成功制备了一类多功能的荧光检测薄膜。该薄膜不但对TNT蒸气有高度的灵敏性和选择性（20 s内被TNT蒸气淬灭了82%），而且对Fe3+有高度的灵敏性和选择性，其检测限可以达到8.5 × 10-8 M，并且可作为荧光探针检测苯类蒸气，其荧光强度在120 s内增强了400%。.总之， 我们利用电聚合法成功开发了一系列的高性能的金属离子荧光传感薄膜，进一步推进了金属离子薄膜荧光传感薄膜的实际应用。