競爭配位控制刺激響應(yīng)性能的多功能超分子凝膠材料的研制.pdf

1、超分子凝膠作為一種軟材料，被廣泛用于日常生活的各個領(lǐng)域。隨著超分子凝膠的日益發(fā)展，刺激響應(yīng)型超分子凝膠作為一種智能材料倍受關(guān)注。當超分子凝膠受到外界刺激如：溫度、光、pH、離子或化合物、機械力等時，該凝膠能夠產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)，如溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化、凝膠的顏色變化或熒光變化等。因此刺激響應(yīng)型超分子凝膠具有良好的可控性和調(diào)節(jié)性。而離子刺激響應(yīng)型超分子凝膠作為一類新型的傳感器分子，在水體系或環(huán)境檢測方面實現(xiàn)對某一離子的專一性響應(yīng)具有重要的意義。經(jīng)過

2、多年的努力，盡管刺激響應(yīng)型超分子凝膠取得了很大的發(fā)展，但是實現(xiàn)目標離子的高選擇、高靈敏性的單一性檢測以及豐富刺激響應(yīng)性能的多樣性，仍是離子刺激響應(yīng)型超分子凝膠研究的難點。為了解決以上問題，我們引入離子競爭配位機制，通過離子調(diào)控來實現(xiàn)超分子凝膠對離子的單一性檢測和豐富其刺激響應(yīng)性能。
　　在第一部分的研究工作中，我們設(shè)計合成了一種基于超分子金屬凝膠的高選擇性陰離子傳感器陣列。重要的是，該陰離子傳感器陣列含有五個金屬凝膠（CuG， F

3、eG, HgG, CrG和ZnG）但只需設(shè)計合成一個凝膠因子G1。通過陽離子配位可以調(diào)控其聚集態(tài)熒光（AIE）和陰離子響應(yīng)性能。因此，該傳感器陣列可以高選擇性、高靈敏性檢測CN-，SCN-，S2-和I-。此外，該金屬凝膠可以制成凝膠薄膜，既方便又快捷的進行可逆性的檢測CN-，SCN-，S2-和I-，是一種很好的熒光可擦寫顯示材料。
　　第二部分研究工作中，在傳統(tǒng)的離子刺激響應(yīng)機理基礎(chǔ)上，通過離子競爭調(diào)控機制，我們設(shè)計合成了基于“酮

4、式-烯醇式”互變異構(gòu)化響應(yīng)機理的凝膠因子G3。由于α，β不飽和羰基化合物G3存在烯醇式異構(gòu)體G3′，G3和G3′可以在非質(zhì)子溶劑DMSO中形成分子間氫鍵，因此在DMSO中能形成穩(wěn)定的具有聚集態(tài)熒光的超分子凝膠OG3。由于該有機凝膠OG3的形成及穩(wěn)定性受到體系中兩種異構(gòu)體（G3和G3′）相對含量的影響，而體系中G3和G3′的含量可由離子競爭配位來調(diào)控。因此 OG3能通過熒光變化和凝膠-溶膠轉(zhuǎn)化雙通道熒光檢測 S2-。通過Zn2+的競爭配位

5、，使得超分子凝膠熒光打開，凝膠恢復，因此該凝膠可重復利用?；诖送瑯又苽淞四z薄膜。該凝膠膜是一種新型的離子響應(yīng)型可擦寫熒光顯示材料。
　　在前面研究的基礎(chǔ)上，在第三部分研究中，我們利用單金屬，雙金屬，金屬和非金屬及金屬和金屬等合理的多重調(diào)控機制，設(shè)計合成了一種含有22種超分子凝膠的高選擇性離子傳感器陣列，但只需合成一種凝膠因子G4。該傳感器陣列可以高選擇性、高靈敏性檢測十四中重要的離子如：CN-, F-, SCN-, Hg2+,

6、 Pb2+等。同時，基于這種方法我們獲得了一系列基于超分子凝膠的熒光響應(yīng)材料，它們可以作為一種很好的可擦寫熒光顯示材料。因此，我們既方便又快速的制得了可大量檢測離子的傳感器陣列，同時又制得了基于超分子凝膠的熒光可擦寫顯示材料。
　　緊接著，在最后一部分研究中，我們設(shè)計合成了凝膠因子G5，通過加入不同的陽離子，通過金屬離子調(diào)控制得具有不同熒光強度的金屬凝膠。結(jié)果表明金屬凝膠FeG可以高選擇性檢測水溶液中H2PO4-，并且具有較高的靈