基于磷光配合物的Hg2+-化学传感器的研究

论文摘要

铱配合物具有较长的发光寿命、较高的发光效率以及发光颜色可以通过改变配体结构进行调节等优点而引起人们的广泛关注。而在众多过渡金属离子中,汞单质（Hg）及汞离子(Hg2+)是一类非常有害的物质。Hg2+的检测在环保方面有着重要的意义。本论文研究了基于Hg2+识别的重金属配合物磷光化学传感器,并对其在细胞成像方面的研究进行了讨论。本论文的研究内容包括以下几个方面:1.基于Hg2+识别的铱配合物磷光化学传感器在生物成像中的应用设计并合成了以1-噻吩-3-三氟甲基丁二酮（TTA）为辅助配体的铱配合物Ir（ppy）2（TTA）,因为TTA具有比较低的三重态能级能够导致配合物Ir（ppy）2（TTA）在溶液中弱的磷光发射,而加入Hg2+后其磷光发射明显增强;我们结合相关实验和理论计算对这种基于Hg2+识别磷光增强的现象机理进行了研究,研究表明辅助配体TTA结合Hg2+后使其三重态能级升高,阻止了铱发光中心到TTA的能级转移从而导致磷光增强,并进一步将此铱配合物用于HeLa细胞内Hg2+的识别。2.基于重金属配合物的光电多信号输出的Hg2+磷光化学传感器的研究利用Hg2+的亲硫性,研究了铱配合物Ir（bt）2（acac）和铂配合物Pt（bt）（acac）对Hg2+的光电多信号响应的情况。可以通过紫外吸收光谱、磷光光谱和电化学方法来实现对Hg2+的多信号检测。其中,Hg2+的加入可以导致配合物Ir（bt）2（acac）的紫外可见吸收和发射光谱发生明显蓝移,实现了肉眼识别,并使其电化学性质发生明显改变。进一步从分子轨道层面对Hg2+的识别的现象做出了机理上的分析,表明Ir（bt）2（acac）是一个有效的具有高选择性和多信号输出的汞离子磷光化学传感器。而Hg2+的加入可以导致配合物Pt（bt）（acac）磷光淬灭,同样实现了肉眼识别;另外两种重金属配合物对Hg2+识别的回复性也做了相关方面的研究。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 铱配合物磷光化学传感器的研究进展
• 1.1 化学传感器的概述
• 1.1.1 化学传感器的组成
• 1.1.2 化学传感器的一般设计原理
• 1.2 基于MLCT发光的金属配合物类的磷光化学传感器
• 1.2.1 磷光产生的机理
• 1.2.2 金属-配体电荷转移激发态（MLCT）
• 1.2.3 基于MLCT发光的金属配合物类的磷光化学传感器的意义
• 1.2.4 基于MLCT发光的金属配合物类光化学传感器的研究现状
• 1.3 基于MLCT发光的重金属铱配合物的研究进展
• 1.3.1 铱配合物的分类
• 1.3.2 铱配合物构效关系
• 1.4 铱配合物在磷光化学传感器中的应用
• 1.5 铱配合物在生物成像中的应用
• 2+的荧光成像'>1.6 细胞内Hg²⁺的荧光成像
• 1.6.1 基于罗丹明体系的荧光成像
• 1.6.2 基于硫代杂环-荧光素分子体系的荧光成像
• 1.7 本课题的提出以及研究意义
• 参考文献
• 2+识别磷光增强的铱配合物化学传感器研究以及生物细胞成像应用'>第二章 基于Hg²⁺识别磷光增强的铱配合物化学传感器研究以及生物细胞成像应用
• 2.1 设计思路
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和药品
• 2.2.2 实验仪器和方法
• 2.2.3 晶体结构测定
• 2.2.4 理论计算
• 2.2.5 铱配合物的合成和表征
• 2.2.6 钆配合物的合成和表征
• 2.2.7 金属离子滴定实验
• 2.2.8 HeLa细胞培养
• 2.2.9 细胞成像实验
• 2.3 结果与讨论
• 2（TTA）的光物理性质研究'>2.3.1 Ir（ppy）₂（TTA）的光物理性质研究
• 2.3.2 理论计算
• 2+后配合物的磷光光谱的变化'>2.3.3 加入Hg²⁺后配合物的磷光光谱的变化
• 2.3.4 磷光增强机理研究
• 2.3.5 离子选择性和竞争实验
• 2.3.6 HeLa细胞成像实验
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 2+)识别"光谱蓝移"的重金属铱配合物磷光化学传感器的性质研究'>第三章 基于汞离子(Hg²⁺)识别"光谱蓝移"的重金属铱配合物磷光化学传感器的性质研究
• 3.1 设计思路
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和药品
• 3.2.2 实验仪器和方法
• 3.2.3 理论计算
• 2（acac）和Pt（bt）（acac）的合成'>3.2.4 配合物Ir（bt）₂（acac）和Pt（bt）（acac）的合成
• 3.2.5 金属离子滴定实验
• 3.3 结果与讨论
• 2+后配合物的紫外-可见吸收光谱'>3.3.1 加入Hg²⁺后配合物的紫外-可见吸收光谱
• 2+后配合物的磷光光谱的变化'>3.3.2 加入Hg²⁺后配合物的磷光光谱的变化
• 2+后配合物Ir（bt）₂（acac）电化学性质的变化'>3.3.3 加入Hg²⁺后配合物Ir（bt）₂（acac）电化学性质的变化
• 3.3.4 离子选择性和竞争实验
• 2（acac）对Hg²⁺的识别机理'>3.3.5 Ir（bt）₂（acac）对Hg²⁺的识别机理
• 3.3.6 回复性实验
• 2+识别的结果与讨论'>3.4 Pt（bt）（acac）对Hg²⁺识别的结果与讨论
• 2+后配合物的紫外-可见吸收光谱'>3.4.1 加入Hg²⁺后配合物的紫外-可见吸收光谱
• 2+后配合物的磷光光谱的变化'>3.4.2 加入Hg²⁺后配合物的磷光光谱的变化
• 3.4.3 离子选择性和竞争实验
• 3.4.4 回复性实验
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 论文主要结论
• 攻读硕士期间发表论文情况
• 致谢
• 彩图