一种共轭高分子荧光探针的制备、表征及应用
摘要：本文介绍了基于四苯基乙烯的共轭高分子荧光探针的合成及应用。本实验中，通过McMurry反应制备了四苯基乙烯衍生物，再通过Suzuki交叉偶联反应来制备聚合物，并且通过核磁共振（NMR）来确认单体和聚合物，通过凝胶渗透色谱（GPC）确定聚合物的分子量及其分布。通过紫外-可见光光谱（UV-VIS）和荧光光谱（MFS）测定其光物理性能。结果表明，四苯基乙烯衍生物均聚得到的聚合物具有聚集诱导发光（AIE）效应。聚合物在THF/H2O(1:19 v/v)混合溶液中，溶液的荧光强度为最强；聚合物分子量较高，聚合物性质较稳定；并进一步在此基础上利用苦味酸（PA）作为检测试剂探究了这类聚合物在爆炸物检测方面的应用，获得了较为理想的结果。
关键词：聚集诱导发光；荧光探针；四苯基乙烯；爆炸物检测
一、文献综述
1引言
大多数传统的有机发光体在溶液中显示高的光致发光效率，但在固态时光致发光效率却很微弱（例如薄膜状）。这种效应叫做“光致荧光猝灭”（ACQ）对实际应用十分不利（例如在传感器中）。为了解决这个问题，已经开发了4 - 11种化学、物理或工程方法，但成功的有限。因为它有一个与内在斗争的过程 - 能量有利的发色团形成固态聚合体。 2001年，唐本忠等人，第一次提出了一种与ACQ效应相反的新现象：螺旋桨形分子，如六苯基硅油（HPS）、四苯乙烯（TPE）在固态下强烈地发光但在稀溶液中发出微弱的光，这种现象被称为聚集诱导发光（AIE）。 由于AIE效应，使高效固体发射器的设计成为可能。AIE效应存在的主要原因是限制外周苯基转子的分子内旋转（RIR）[1, 2]，这一点已经从实验和理论研究得到证实。
由于对全球安全和环境保护的关切，爆炸物的检测，如硝基芳香族化合物或过氧化物，在现代社会中变得越来越重要。已经开发了许多爆炸检测方法，例如气相色谱、质谱、表面增强拉曼光谱、离子迁移光谱、电化学传感、荧光光谱等。其中，基于共轭高分子聚合物的光致发光传感器由于其简单性和高灵敏度而被广泛应用。[3]含有三个吸电子硝基的三硝基芳族化合物是有效的电子受体。硝基芳香化合物荧光传感器的工作原理是基于光诱导电子从供体(共轭聚合物)转移到受体(硝基芳香化合物)，从而导致荧光猝灭。近来，具有AIE效应的发光材料由于其高固态荧光量子产率而被用于荧光传感器中检测硝基芳香化合物。此外，由于它们的扭曲结构产生了更多的3D激子扩散通道，因而提高了淬火效率。
在本研究中，我们制备了新的AIE共轭高分子聚合物，并研究了它们对硝基芳香化合物的传感能力。成功合成了基于TPE的共轭高分子长链聚合物P1。因为它们的电子给体特性有利于与缺电子三硝基芳烃的相互作用，从而表现出对PA的高灵敏性。
2 ACQ效应及形成原因
大多数传统的有机发光体在溶液中显示高的光致发光效率，但在固态时光致发光效率却很微弱（例如薄膜状）。这种效应叫做“光致荧光猝灭”（ACQ）。ACQ效应的一个例子如图1所示。氮，氮-二环己基- 1，7 -二溴- 3，4，9，10 -苝四羧酸二亚胺( DDPD )在四氢呋喃中的稀溶液( 10mmol)中发出很强的光。当在四氢呋喃中加入水时，其荧光强度减弱，因为DDPD与水的不混溶性增加了局部发光体的浓度并导致DDPD分子聚集。当水含量增加到gt;60 vol%,时，DDPD分子四氢呋喃/水的混和溶液中溶解能力极差，以至于大多数DDPD分子聚集在一起。聚集形成的结果是，DDPD发生荧光猝灭。DDPD分子含有盘状苝核。在DDPD聚集体中，苝环可能经历强烈的p - p堆积相互作用。分子间的相互作用导致了非辐射能量转换或形成了不利于荧光发射的物质，从而导致观察到的ACQ效应[4]
图1不同含水量的四氢呋喃/水混合物中DDPD (10mmol)溶液/悬浮液的荧光照片
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