新型荧光传感器及其传感材料合成进展/王建强等
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新型荧光传感器及其传感材料合成进展*
王建强
1,2
,黄 丽,朱建华,王 英
1,221,2
,邹志刚
1
(1 南京大学环境材料与再生能源研究中心,南京210093;2 南京大学化学化工学院,南京210093)
摘要 近年来随着交叉学科的迅速发展,荧光传感器及其传感新材料作为材料科学和分析化学的结合点备受关注。对新型荧光化学传感器种类如膜传感器、光纤化学传感器、阴离子传感器、生物传感器的研究前沿以及制备传感新材料的溶胶-凝胶掺杂法、纳米粒子的表面功能化及沸石孔性材料吸附包埋法和用一步法制备无机/有机杂化传感材料3个方面作了详细的评述。同时报道了本实验室合成的有机/无机介孔杂化传感器材料的最新研究成果。
关键词 荧光传感器 传感材料 分子识别中图分类号:O657.15
NovelFluorescentSensorandSynthesisProgressinSensorMaterial
WANGJianqiang
1,2
,HUANGLi,ZHUJianhua,WANGYing
1,221,2
,ZOUZhigang
1
(1 Eco-MaterialsandRenewableEnergyResearchCenter(ERERC),NanjingUniversity,Nanjing210093;
2 CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210093)-Abstract Asalinkofmaterialscienceandanalysischemistry,thestudyinfluorescentsensorandnovelsensormaterialhasreceivedagrowingattentionwiththerapiddevelopmentofcrosssubject.Inthisarticle,thelatestap-plicationoffluorescentchemosensorsincludingthinfilmsensor,optica-lfiberchemosensor,anionsensor,biosensorandthesynthesisofsensormaterialsinvolvinginthreeaspectssuchasso-lgeldoping,surfacefunctionalizationonnanopar-ticleorimmobilizationoffluorescentmoleculeswithinthechannelofzeoliteandone-portsynthesisofinorganic-organic
hybridsensorarereviewed.Moreover,anovelorganic/inorganichybridsensormaterialsynthesizedbyourgroupisa-l
soreported.
Keywords fluorescentsensor,sensormaterial,molecularrecognition
荧光化学传感器属于光化学传感器,是利用荧光来表达敏感层分子与分析对象作用后的化学信息变化,具有高选择性和高灵敏度,其灵敏度可达10-9甚至10-12数量级,近年来被广泛应用在离子痕量和微量分析[1]、生物分子识别[2]等不同领域。物质分子吸收了紫外光(>220nm)或可见光引起振动能级上的电子跃迁而被激发至较高的电子能态,由激发态返回基态时以辐射跃迁的方式发射能量而产生荧光。由于物质的分子结构及所处的环境不同,吸收紫外光的波长不同,发射的荧光波长也不相同;此外,同种物质稀溶液的荧光强度与浓度呈线性关系,这两点构成了荧光定性和定量分析的基础。能产生荧光的化合物的数量有限,只有那些具有共轭和刚性平面大分子结构的有机化合物才具有可检测的荧光;它们常与某些金属离子(或阴离子)形成特定的配合物(或氢键作用)而改变了原来的荧光信号(增强或猝灭),因此被用来高选择性地识别这些离子。在设计荧光化学传感器时,主要是基于光诱导电子转移(PET)、螯合荧
[3]
光增强(CHEF)、电子能量转移(EET)等传感机理。
荧光化学传感器具有高灵敏度和高选择性以及操作简便、重现性好、设备简单等特点,近年来受到广泛关注。对于具有识别功能的敏感层材料的设计与合成已成为结合主客体化学、超
分子化学、材料及分析化学的交叉研究热点,并由此研制出新的荧光化学传感器及其传感材料。
1 新型荧光化学传感器的主要类型
荧光化学传感器通过由分子识别单元和基质材料组成的敏感层与分析对象发生作用后产生荧光效应来实现检测,其构成
分为以下几类。
1.1 膜传感器
膜传感器是根据待测组分的不同,选择特定的荧光活性敏感分子通过共价键结合、物理吸附、包埋等方法固定在膜材料(有机高聚物膜和无机材料膜)上所形成的传感器。敏感层分子通常根据荧光传感机理(光诱导电子转移、电子能量转移以及螯合荧光增强等)设计合成。在传感器敏感层的设计中利用光诱导电子转移(PET)机理比较常见。Lee等[4]设计的检测重金属Pb2+的化学传感器如图1所示;未加Pb2+之前,作为识别单元的杯芳烃衍生物分子内部由于(-CH2CH2NH2)的氨基上N的孤对电子转移到2个芘部分上发生PET过程,导致该单体荧光强度(396nm处)较弱(图2),随着Pb2+的加入,它与周围的冠醚发生鳌合作用而使芘部分发生抑制PET的过程,导致396nm
*国家自然基金(20528302;20373025)资助项目;江苏省自然科学基金(BK2006718;BK2006127);江苏省高技术研究计划(BG2006030);南京大学分析测试基金
王建强:男,1980年生,博士研究生,研究方向为无机、有机杂化材料及纳米荧光化学传感器材料 王英:通讯联系人,教授 Tel:
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