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氧气检测在工业控制、环境监测、医学以及人们日常生活等方面都有广泛应用,因而发展灵敏高效的氧气检测方法与技术具有十分重要意义。基于氧气对发光染料猝灭原理建立起来的光学氧气传感材料,具有响应快,不耗氧、灵敏度高、选择性高等优点,结合过渡金属二亚胺类配合物的发光性质以及基质材料的结构特点,有望开发出性能良好的光学氧传感材料。在本文中,根据探针分子不同的结构特点,通过改变基质的极性和微观结构研究了不同方式组合的有机/无机复合材料的的结构、稳定性和氧传感性能。
1.合成了一种含长链烷基、具有良好的疏水性能的双核铼配合物fac-[{Re(CO)3(4,7-dinonadecyl-1,10-phenanthroline)}2(4,4-bipyridyl)](trifluorom ethanesulfonate)2(D-Re(I)),将其均匀掺入有机聚合物聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,采用静电纺丝方法,制备出-维复合微米纤维膜。系统研究了复合纤维的氧传感性质。长链烷基配体该善了其在有机聚合物中的分布均匀性,从而得到了线性关系优良的的Stem-Volmer曲线。
2.将双核铼配合物(D-Re(I))分别组装入介孔分子筛MCM-41和SBA-15中。所得复合介孔样品发光强度随着氧气浓度的增加而显著降低,D-Re(I)/MCM-41和D-Re(I)/SBA-15的猝灭灵敏度为分别为5.7和20.1。D-Re(I)/SBA-15较高的灵敏度可能是由于长链烷基配体的存在,SBA-15较大的孔道使大的二亚胺配体会固定在基质中不受保护的位置,从而使更多二亚胺配体暴露出来,更容易被氧气猝灭,进而提高了复合材料的猝灭灵敏度。
3.采用溶胶凝胶法将[Ru(phen)2bpy]2=共嫁接在甲基改性硅基质中。氧传感性质研究表明MTEOS含量的增加使基质中-OH含量减少,-CH3增加提高了基质的非极性,从而提高了材料的猝灭灵敏度。然而红外和洗脱实验证明,随着MTEOS的增加,钌配合物能够与基质共嫁接的活性位点Si-OH逐渐减少,使得部分钌配合物无法与基质共嫁接,而仅仅物理包埋在基质中。该发现为杂化孔氧气传感材料的开发和性能改进提供了一些非常有益的启示和思考。
4.基于静电纺丝在制备-维纳米材料方面的优势以及我们组在长余辉材料方面的研究进展,以聚合物PVP为模板,通过静电纺丝和煅烧相结合的方法制备了-维钛掺杂氧化锆的纳米纤维,研究了其发光和长余辉性质。