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共轭高分子(CPs)主要是指一类具有大的共轭离域π键的聚合物,其主要特征是电子和能量能够在整个高分子主链上迁移,因此共轭高分子具有一些特殊的优点和性质。基于此,一些具有可调控光电性质的功能高分子广泛应用于化学荧光传感器、电子发光器件、非线性光学材料和敏化太阳能电池等方面。 本论文研究工作分为两部分:第一部分是基于共轭高分子的荧光化学传感器的研究,实现了对锌离子和汞离子的识别。第二部分主要集中于基于BODIPY的近红外共轭高分子的设计、合成以及其性质研究。 1.基于手性联萘酚高分子化学荧光传感器的合成与性质研究 通过Pd催化的Sonogashira反应合成出了基于手性联萘酚单元和(R,R)-Salen单体的高分子P-1,并将高分子离子化进一步合成出了离子高分子P-2。通过荧光光谱和紫外光谱对高分子与金属离子作用的光学性质进行了研究,相对于其他离子比如Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Ag+,Cd2+,Cr3+和Pb2+,只有Zn2+能够引起两种高分子强烈的荧光信号响应,使得其荧光信号分别增强65倍和14倍。 2.基于Click反应的高分子荧光传感器的合成及其对Hg2+的选择性识别研究 以三联苯乙炔(M-1)与1,4-二叠氮苯(M-2)为原料,通过Click反应合成出一种新型共轭高分子传感器,该高分子能够溶解在甲醇和水的混合溶剂中。通过荧光光谱和紫外光谱对高分子与金属离子作用的光学性质进行了研究,相对于其他离子比如Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Ag+,Cd2+,Cr3+和Pb2+,只有Hg2+能够引起高分子强烈的荧光淬灭响应。实验结果表明该共轭高分子传感器对Hg2+具有高度的选择性和灵敏性,更重要的是该高分子传感器能够工作在水相混合溶剂中,并且在紫外灯下用肉眼就能够观察到荧光变化。 3.基于BODIPY的近红外高分子的合成与性质研究 本文通过Pd催化的Sonogashira反应合成出了基于BODIPY的三种新型的高分子,其发射波长在红光到近红外范围(640-660 nm)。相对于其单体,高分子的吸收波长和发射波长都有很大的红移,并且高分子染料具有中等荧光量子产率。并且通过DFT理论计算对高分子的HOMO和LUMO轨道进行了初步估算,计算结果与高分子的吸收性质大致吻合。 4.基于BODIPY和手性(S)-联萘结构单元的近红外手性高分子的合成与性质研究 通过BODIPY与芳香醛的缩合反应合成了具有芳香乙烯基的具有更大共轭体系和平面刚性的BODIPY衍生物,并通过Sonogashira反应将其与具有稳定手性构象的(S)-联萘单元偶联合成出了一系列具有稳定手性构象的近红外高分子P1-P4。通过GPC,紫外-可见光谱、核磁、循环伏安法、圆二色谱以及DFT理论计算对高分子进行了表征。该系列高分子具有适中的分子量、稳定的手性构象,更重要的是该系列高分子的荧光发射峰均在近红外范围并且均具有较好的荧光各向异性。