用于TNT爆炸物检测的新型荧光有机/聚合物传感材料的设计、合成与性能研究

TNT的荧光传感是有机光电领域的研究热点之一，但相关材料存在合成复杂、灵敏性和选择性低等问题，需要进一步改进以推进其实用化进程。本项目基于TNT荧光传感的基本原理，通过构筑荧光检测物的合适微孔结构和增加其给电子能力，来解决目前荧光TNT传感材料灵敏性和选择性低的问题。以发展新型、高效、具有自主知识产权的有机荧光TNT气相传感材料为目标，设计合成一系列的有机/聚合物TNT传感材料，并利用这些材料开展TNT的荧光传感工作。在实现对TNT传感检测的基础上，通过分子设计以及物理修饰等方法尝试进一步提高传感的灵敏性和选择性。具体材料为PPV和咔唑类聚合物、十字交叉的PPV类齐聚物、可电化学沉积制备薄膜的有机材料等。

本项目基于TNT荧光传感机理，从对材料的电子结构和聚集态结构的调控出发设计并合成了一系列新型、高效的荧光TNT传感材料。首次采用以咔唑为主链的系列聚合物材料进行TNT传感研究。该类材料由于在主链上引入了咔唑基团，与其他基团相比有更强的给电子能力。进一步，我们通过对其侧链基团刚性的调节来实现薄膜的聚集态的可控性，得到了具有高荧光响应能力的聚咔唑材料。另外，我们首次将电聚合薄膜引入到TNT荧光传感领域。通过改变电化学条件来控制薄膜聚集态结构，形成网状交联薄膜，得到了一系列可用于TNT荧光检测的高效率传感薄膜，实现了对TNT的水相和气相的两相检测（TCPC电聚合薄膜），并且能够在各种复杂的自然水相中进行检测，显示有很高的应用前景。同时，我们通过密度泛函理论模拟电聚合薄膜同TNT的相互作用，从原理上探讨了不同电化学前体和能级对其电聚合薄膜的TNT荧光响应行为的影响。