水溶液中氰化物化学传感器三联吡啶-酞腈分子的光物理性质研究文献综述

 2023-10-18 10:10

文献综述

现状及发展趋势:

氰化物在工业生产上具有很重要的作用,是合成树脂、医药、农药、杀虫剂、化肥等的重要原料,被广泛应用于黄金采矿、冶金、电镀、洗注、油漆、染料、橡胶等行业,但氰化物是剧毒物质,对人的致死量极微,除了直接误服外,其蒸汽和粉尘也能通过呼吸道或消化道进入人体,甚至能渗入皮肤,与体内细胞色素氧化酶中的三价铁结合,阻止氧化酶中的三价铁还原,妨碍细胞正常呼吸,造成机体缺氧,从而引起细胞窒息死亡[1]。目前,氰化物的检测方法,有比色法、光谱法、电化学法、色谱法、荧光传感器等,但比色法灵敏度差;电化学法特异性差,易受干扰;光谱法和色谱法所需仪器昂贵,操作需要专业人员方可检测等缺点,而氰化物荧光化学传感器,具有操作简便、灵敏度高、效率高、选择性好、稳定性高及其检测成本低廉特点。化学传感器是由化学敏感层和物理转换器结合而成的,是能提供化学组成的直接信息的传感器件[2]。它用来某种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测来进行化学测量。化学传感器在生产流程分析、环境污染监测、矿产资源的探测、气象观测和遥测、工业自动化、医学上远距离诊断和实时监测、农业上生鲜保存和鱼群探测、防盗、安全报警和节能等多个方面有重要应用。 对化学传感器的研究是近年来由化学、生物学、电学、热学微电子技术、薄膜技术等多学科互相渗透和结合而形成的一门新兴学科[3–8]。

意义和价值:

氰化物具有很高的毒性[9],由于血红素单位活性部位的强结合亲和力,常引起呼吸停止,导致死亡[10,11]。在水溶液中对氰离子进行高效检测是具有现实意义的。反应型荧光化学传感器具有高度专一性、选择性和灵敏度,是实现在水溶液中对氰离子的检测有效手段之一。进一步对环境检测、生物医疗等领域有着泛的应用前景,但是在水溶液中对氰离子进行检测传感器还鲜有报道。因而设计、合成了具有具有水溶性对氰离子具有专一性识别的反应型荧光化学传感器,并就其光物理性质进行了研究[12]。

有关氰化物阴离子的传感检测已有许多报道,其中大多数传感机制依赖于有机分子中存在的官能团。其中一些涉及氢键[13]、亲核加成[14]、激发态分子内质子转移[15]和羰基键的活化[16,17]。化学剂量学机制是一种独特的方法,基于分析物与有机分子的反应[18–20],在高选择性和快速反应[21]的条件下,其吸收率和荧光强度均呈现比例变化。具有荧光猝灭(关闭)的感测化合物不如具有增强(打开)功能的感测化合物具有吸引力,因此,迫切需要研制一种具有比例开启响应的化学传感器。化学传感器的发展,丰富了分析化学并简化了某些分析测试方法,同时,也促进了自动检测仪表和分析仪器的发展。使某些实际分析测试得以用价廉设备解决某些领域的复杂问题,可节省大量的设备及其维护成本和培训费用。因此,化学传感器的技术是适合我国国情的一种有效的分析手段。在环境保护和监控、疾病的预防和治疗以及不断提高人们的生活质量和工农业活力等三方面,仍然是化学传感器在相当长时间内重点发展的主要领域[22–24]。

在工业过程中,有许多化学参数需要监测,以便使生产效率与质量达到最佳水平。为了充分使用现代电脑技术进行有效的过程控制,也必须用化学传感器来进行连续在线监测。但是,日前仅pH 电极是工业过程控制广泛采用的化学传感器,而且,实际上也还有许多不能使用现有pH电极的场合。有一些不能不测定的化学参数,其中的少数可以在化学实验中完成,费用昂贵,同时耽误时间,使分析数据成为对过程控制无用的信息。当然,也有许多物质或化学参数还没有对应的化学传感器。 环境监测是化学传感器应用的主要领域,最困难的是高灵敏度高选择性的气体传感器。但这样的毒性气体传感器销售量很少,没有商业价值。各国都依赖于政府拨款。化学传感器也可以根据化学量来确定非化学参数,如示踪流量测量和检漏等,新的化学传感器的发展,也将获得许多类似的新的应用领域[25]。

参考文献:

[1]Badugu R. Lakowicz J R, Geddes C D. Cyanide-sensitive fluorescent probes[J].Dyes Pigments,2005,64(1);49-55.

[2]林奇, 刘昕, 陈佩, 魏太保. 氰根离子比色、荧光传感器研究新进展[J]. 化学进展, 2013, 25(12); 2131-2146.

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