羅丹明功能化的介孔SiO2雜化材料的合成、表征及Al(Ⅲ)傳感應(yīng)用.pdf

1、有機(jī)功能化介孔材料是將有機(jī)官能團(tuán)以化學(xué)鍵的形式引入到無(wú)機(jī)材料中得到的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化的介孔材料。作為一種新型功能材料，該材料已經(jīng)被廣泛用于催化、藥物傳遞、生物標(biāo)記、細(xì)胞成像、吸附和檢測(cè)等方面。比色和熒光分子用于檢測(cè)生理和環(huán)境重要分析物尤其是重金屬和過(guò)渡金屬離子的方法由于簡(jiǎn)單、靈敏、選擇性好而吸引了極大的研究興趣。近些年來(lái)，將有機(jī)熒光分子固定到固體材料上得到的熒光雜化固體化學(xué)傳感器成為離子識(shí)別和傳感的新方法。該方法不僅可以提高有機(jī)熒光分子的

2、光穩(wěn)定性，并且通過(guò)合適的化學(xué)處理，熒光固體傳感器可以循環(huán)利用。有序介孔二氧化硅材料由于具有高的孔隙度、可調(diào)的孔徑、極大比表面積及良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)成為有機(jī)熒光探針?lè)肿恿己玫墓腆w載體。所得到的熒光雜化介孔二氧化硅材料在環(huán)境和生物領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。
　　本文采用常見(jiàn)的陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，通過(guò)一步共縮聚法，合成了一系列不同羅丹明含量的有序介孔二氧化硅雜化材料。對(duì)所得到的羅丹明功能化材料(RB

3、MSiO2)進(jìn)行了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)表征，證明該材料具有良好的有序介孔結(jié)構(gòu)。光學(xué)測(cè)試說(shuō)明RBMSiO2在乙醇溶液中可以作為Al(Ⅲ)“關(guān)-開(kāi)”傳感器。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)首先，以開(kāi)環(huán)的羅丹明B為原料通過(guò)兩步反應(yīng)合成了閉環(huán)形式的羅丹明B有機(jī)硅前驅(qū)體（RBSi）。得到RBSi和正硅酸四乙酯(TEOS)作為混合硅源，以CTAB作為結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑，通過(guò)水熱法，一步共縮聚合成了羅丹明功能化的介孔二氧化硅雜化材料（RBMSiO2）。所得到的材料

4、用紅外(FT-IR)和29Si固體核磁共振譜(29Si MAS NMR)進(jìn)行表征證明羅丹明衍生物被成功引入到介孔二氧化硅材料中。另外，小角X射線散射(SAXS)和高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)的表征結(jié)果說(shuō)明RBMSiO2材料具有有序的介孔結(jié)構(gòu)。
　　(2)利用紫外/可見(jiàn)吸收光譜(UV-vis)和熒光光譜研究了RBMSiO2的檢測(cè)性質(zhì)。研究表明RBMSiO2在乙醇溶液中表現(xiàn)出對(duì)Al(Ⅲ)的選擇性和靈敏性檢測(cè)。基于“關(guān)-開(kāi)”機(jī)理

5、，沒(méi)有Al(Ⅲ)存在下，RBMSiO2中的羅丹明熒光團(tuán)是以螺環(huán)內(nèi)酰胺的形式存在，幾乎沒(méi)有熒光發(fā)射。加入Al(Ⅲ)后，Al(Ⅲ)誘導(dǎo)了羅丹明基團(tuán)螺環(huán)結(jié)構(gòu)的打開(kāi)，根據(jù)熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）機(jī)理，材料會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的熒光發(fā)射，熒光強(qiáng)度可增加110倍，材料懸浮液的顏色也從無(wú)色變?yōu)榧t色，檢測(cè)限低至1.3×10-7M。羅丹明衍生物被嵌入到介孔二氧化硅材料中后其光穩(wěn)定性顯著提高，這是由于介孔材料框架可以起到保護(hù)熒光團(tuán)的作用。
　　(3)本文利