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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

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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

1.3. 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

2.3. 目标产物的分析表征

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

3.3. 螺吡喃溶剂化显色现象的研究

3.4. 溶剂对螺吡喃光致变色动力学的影响

3.5. 不同介质中螺吡喃的荧光性能研究

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”

4.4. 螺吡喃吸光度及SP-cellulose荧光强度对苯胺/甲醇溶液浓度的响

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

4.7. 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

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摘要

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,为此首次引入Hansen溶度参数来评价不同分子间相互作用力对螺吡喃溶剂化显色行为的影响。实验数据和理论分析一致证明,最大吸收波长λmax仅受到分子间氢键和极性作用影响,色散力没有贡献;而对于λmax处的吸光度,色散力却不能够忽略。
  当我们将溶液中几乎没有荧光的螺吡喃接枝到纤维素基体上后,基体的三维多孔结构所具备的空间限域作用和高极性环境与消除溶剂影响的协同作用极大提高了螺吡喃部花青结构的浓度及量子产率,从而大幅增强了螺吡喃的荧光强度。
  螺吡喃的紫外可见吸收对苯胺溶液表现出了“选择性”,同时苯胺可抑制螺吡喃的荧光。利用上述原理,本文提出了一种基于比色法和荧光色度法的苯胺检测技术,可成功应用于环境中苯胺的检测。

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