羅丹明功能化的介孔SiO2雜化材料的合成、表征及Al(Ⅲ)傳感應用.pdf

1、有機功能化介孔材料是將有機官能團以化學鍵的形式引入到無機材料中得到的有機-無機雜化的介孔材料。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、生物標記、細胞成像、吸附和檢測等方面。比色和熒光分子用于檢測生理和環(huán)境重要分析物尤其是重金屬和過渡金屬離子的方法由于簡單、靈敏、選擇性好而吸引了極大的研究興趣。近些年來，將有機熒光分子固定到固體材料上得到的熒光雜化固體化學傳感器成為離子識別和傳感的新方法。該方法不僅可以提高有機熒光分子的

2、光穩(wěn)定性，并且通過合適的化學處理，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)點成為有機熒光探針分子良好的固體載體。所得到的熒光雜化介孔二氧化硅材料在環(huán)境和生物領域具有很大的應用潛力。
　　本文采用常見的陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，通過一步共縮聚法，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。對所得到的羅丹明功能化材料(RB

3、MSiO2)進行了系統(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)。光學測試說明RBMSiO2在乙醇溶液中可以作為Al(Ⅲ)“關-開”傳感器。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)首先，以開環(huán)的羅丹明B為原料通過兩步反應合成了閉環(huán)形式的羅丹明B有機硅前驅(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)誘導劑，通過水熱法，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)果說明RBMSiO2材料具有有序的介孔結(jié)構(gòu)。
　　(2)利用紫外/可見吸收光譜(UV-vis)和熒光光譜研究了RBMSiO2的檢測性質(zhì)。研究表明RBMSiO2在乙醇溶液中表現(xiàn)出對Al(Ⅲ)的選擇性和靈敏性檢測。基于“關-開”機理

5、，沒有Al(Ⅲ)存在下，RBMSiO2中的羅丹明熒光團是以螺環(huán)內(nèi)酰胺的形式存在，幾乎沒有熒光發(fā)射。加入Al(Ⅲ)后，Al(Ⅲ)誘導了羅丹明基團螺環(huán)結(jié)構(gòu)的打開，根據(jù)熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）機理，材料會產(chǎn)生很強的熒光發(fā)射，熒光強度可增加110倍，材料懸浮液的顏色也從無色變?yōu)榧t色，檢測限低至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熒光團的作用。
　　(3)本文利