共轭聚合物在荧光化学传感器中的应用特征.pdf

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1、第39卷第3期当代化工Vo1_39．No．32010年6月ContemporaryChemicalIndustryJune，2010共轭聚合物在荧光化学传感器中的应用特征张广燕，王明明(1．陕西省兴平市华兴中学，陕西兴平713107；2．海军驻兴平地区军事代表室，陕西兴平713107)摘要：综述了共轭聚合物作为传感材料在荧光化学传感器中的应用特征，着重就其良好的半导体性及灵敏性、高的摩尔吸光系数与荧光量子效率、传感信号放大功能以及良好的加工性能进行了介绍。此外，还对其发展方向和应用前景进行了展望。关键词：共轭聚合物；荧光；化学传感器；应用特征中图分类号：

2、0632文献标识码：A文章编号：1671—0460(2010)03—0326—03荧光化学传感器(fluorescencechemicalsensor)外界条件作用下，受激发电子可以在n共轭所产生是利用被检测物与某种荧光分子或材料之间特定的通道上沿整个分子链离域，由于共轭聚合物的的相互作用引发荧光强度的增加或降低，或者是所HOMO能量较高，单个猝灭剂分子就足以引起聚合发射的荧光波长的变化来实现对被检测物的检测物荧光的超猝灭，从而迅速改变聚合物本身的物理与信号的传递。由于荧光检测的灵敏性与便捷性，性质或化学性质，这一性质就决定了其具有检测超近几十年来荧光化

3、学传感器研究与应用得到了迅低含量待测物的能力。因此，共轭聚合物同时具有速发展，已广泛应用于能源、化工、环保、生物、医疗良好的灵敏性。等各个领域f。RavindranathI5】由对苯二酚合成出聚(P一亚苯传感材料自身的好坏直接决定了传感器性能基)类光电性能可调的半导体共轭聚合物；HuangI6]的优劣。一般可用作荧光传感器传感材料的主要有合成了聚(亚苯基亚乙炔基)类共轭聚合物I(图以下几种[71：稠环类芳香化合物、分子内共轭的电荷1)，Pdz+离子对聚合物的荧光猝灭常数Ksv可达转移化合物(前两者均属于共轭聚合物)以及金属离4．34×10L／mol；而共

4、轭聚合物IIMPS—PPV(图2)子发光体系。的Ksv则高达107L／molt。共轭聚合物以其特有的优良性能成为荧光传感器中传感材料的研究热i'qt~-”】，目前常用的共轭聚合物有聚对苯撑乙烯、聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯等。本文就共轭聚合物作为传感材料在荧光化学传感R器中的应用特征作一综述。1半导体性及灵敏性图1共轭聚合物I的结构式Fig．1StructuralformulaofconjugatedpolymerI共轭聚合物作为传感材料具有良好的半导体性和灵敏性fJ41。共轭聚合物中存在着兀电子共轭体系，兀键被分成成键轨道n和反键轨道H，每一个轨道可以容纳两

5、个自旋方向不同的电子。其中n轨道充满，称作价带；兀轨道无电子，称为导带，价带和导带之间的能量差叫做带隙Eg。一般来说其能隙的范围在1．5～3eV之间，因此，共轭聚合物具有半图2共轭聚合物MPS-PPV结构式导体的性质，电导率在(10～12)～(10～4)S／em。在Fig．2StructuralformulaofMPS-PPV收稿日期：2009．12．15作者简介：张广燕(1981一)，女，陕西兴平人，2004年毕业于西北工业大学环境工程专业。E—mail：nwpuwangmm@163．com。张广燕等：共轭聚合物在荧光化学传感器中的应用特征3272高的

6、摩尔吸光系数与荧光量子效率法直接制成大面积薄膜。常用的荧光敏感试剂无论是酸碱荧光载体，带鳌合基团的载体还是多环芳烃Dinakarant8l等通过Gilch合成路线合成了一种等都必须与支持体通过包埋、电价或共价固定后才高分子量和热稳定性能好的侧链为树枝状苯基的可用于传感器的研制。而分子导线聚合物不需要其共轭聚合物(图3)，荧光量子效率高达67％。他支持聚合物也可直接成膜用于分析，兼承担敏感H试剂和载体的功能。可以方便地沉积在各种基片上形成薄膜，并且能通过化学修饰的方法根据需要方便地调节聚合物的HOMO能量，从而得到理想的、符合各种要求的材料。ocJ2H25

7、共轭聚合物在作为传感器敏感元件的材料方面图3树枝状苯基的共轭聚合物Fig_3Tree—likephenylconjugatedpolymer具有很大的优势，加工性能比较优异，易于大面积成膜，其成膜方法主要有以下几种：①电化学成膜；②3传感信号放大功能旋转涂膜；③溶剂蒸发成膜；@Langmuir—Blod—gett这种信号放大是相对于小分子体系而言的。它(LB)成膜等。同时共轭长度可调，即带隙能可调，从的机理可简单解释为：共轭聚合物是具有多个相同而发光颜色可调，这对全色显示是十分重要的。特定选择性的荧光基团通过兀一电子共轭体系而连5前景展望接。其中，每个相

8、连的荧光基团都通过n一电子共轭而成为一个相互作用的整体，任何一个荧光基团与共轭聚