基于偶氮苯衍生物BNB-Y8离子识别以及络合物非线性光学性质的研究

论文摘要

偶氮苯衍生物在特殊的光辐射下,可以发生从反式构型到顺式构型的变化,并会伴随样品的颜色、对离子的识别作用、折射率等一些性质的改变。由于偶氮苯衍生物具有优良的光响应特性,因此其在光开光、光电储存、离子识别、光学计算、光限幅等诸多领域具有广泛的应用前景。一方面,由于偶氮苯衍生物具有独特的结构特征,因此它们可以作为荧光探针用于识别和检测金属离子。最近几年,报道了一些有机分子作为荧光探针识别Al3+、Cu2+、Hg2+、Pb2+、Zn2+等离子,但是关于偶氮苯衍生物识别金属离子的报道不是特别多。另一方面,由于偶氮苯衍生物材料具有较大的非线性吸收系数和快的光学响应,因此其成为研究者关注的热点。但是对于如何使偶氮苯衍生物的非线性光学性质得到改善变成大家所关注的主要热点。近几年,报道了通过改变偶氮苯衍生物的苯环连接的基团、分子的共轭度以及溶剂不同来改变其非线性光学性质,然而关于离子调控其非线性光学性质的报道比较少。基于以上两方面的原因,本文利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和Z扫描等技术研究其偶氮苯衍生物分子对离子的识别作用和离子对其分子的非线性光学性质的调控作用,并解释了影响其相关作用的因素和机制。具体研究内容和结果如下:1.以偶氮苯衍生物BNB-Y8为探针,实现对铁离子的特异性识别作用。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等技术对BNB-Y8识别金属离子的作用进行检测,结果表明:（1）BNB-Y8对铁离子具有特异性识别作用;（2）BNB-Y8对Fe3+的识别作用和其偶氮苯分子构型无关;（3）铁离子和BNB-Y8的螯合作用导致其偶氮苯分子荧光淬灭;（4）Fe3（10）对BNB-Y8的异构化有所影响。之后通过BH曲线得出Fe3+与BNB-Y8是以1:1的比率结合的。2.利用Z扫描技术对BNB-Y8-Fe（III）络合物的非线性光学性质进行研究,结果表明:在532 nm波长激发下,加入铁离子后,增强了BNB-Y8的双光子吸收特性。3.利用Z扫描技术对BNB-Y8-F（I）络合物的非线性光学性质进行研究,结果表明:（1）在任何波长激发下,单独的BNB-Y8表现为双光子吸收;（2）在470 nm（吸收共振区）波长激发下,加入氟离子后,络合物表现为饱和吸收,并且随着络合物浓度或入射激光能量的增加,饱和吸收逐渐增强;（3）在532 nm（吸收边缘区）波长激发下,加入氟离子后,在小于0.2?J低入射激光能量的激发下,络合物表现为双光子吸收,并随着络合物浓度的增加,双光子吸收逐渐增加,而在大于0.2?J入射激光能量的激发下,络合物的非线性曲线变为谷中有峰的形状,即存在双光子吸收和饱和吸收的竞争作用;（4）氟离子和BNB-Y8的络合物的非线性光学性质存在一定的波长和入射激光能量的依赖关系。非线性发生改变的机理主要归属于F-通过氢键与BNB-Y8的络合物改变了分子的共轭度、分子内电荷的转移以及分子体系的能级。总之,本论文一方面研究了BNB-Y8对Fe3+的特异性识别作用,使其在铁离子的检测方面具有潜在的应用前景。另一方面,利用Fe3+和F-实现了对BNB-Y8的非线性光学性质的调控作用。单独的BNB-Y8和BNB-Y8-Fe（III）/BNB-Y8-F（I）络合物非线性光学性质相比,其络合物的非线性吸收有所改变（增加其双光子吸收或者实现从双光子吸收到饱和吸收的翻转等）,主要原因可归属于BNB-Y8与铁离子和氟离子之间的螯合作用和氢键作用更有利于形成络合物,从而改变了相应的分子内电荷转移、分子的共轭度以及改变了分子体系的能级。本文的研究结果表明偶氮苯类化合物（BNB-Y8）在识别离子及其非线性材料方面有很好的应用价值。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 非线性光学

1.2.1 非线性光学的发展及原理

1.2.2 非线性光学材料的研究

1.3 偶氮苯衍生物的研究

1.3.1 偶氮苯衍生物光致异构化原理

1.3.2 偶氮苯衍生物光响应特性

1.3.3 偶氮苯衍生物的离子识别

1.3.4 偶氮苯衍生物非线性光学性质

1.4 本论文的设计思想和内容

参考文献

第二章实验技术与方法

2.1 引言

2.2 Z扫描技术的计算原理和方法

2.2.1 Z扫描技术的基本原理

2.2.2 Z扫描技术的计算方法

2.3 紫外-可见吸收光谱

2.3.1 紫外-可见吸收光谱的产生

2.3.2 紫外-可见吸收光谱基本原理

2.3.3 紫外-可见吸收光谱仪的基本组成部分

2.4 荧光光谱产生的机理

2.5 总结

参考文献

3+的特异性识别及其非线性光学性质的研究'>第三章 BNB-Y8对Fe³⁺的特异性识别及其非线性光学性质的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品

3.2.2 样品制备

3.2.3 表征方法

3.3 BNB-Y8 离子响应光学特性

3.3.1 trans-BNB-Y8 的离子响应

3+响应'> 3.3.2 cis-BNB-Y8对Fe³⁺响应

3+对BNB-Y8 异构化的影响'> 3.3.3 Fe³⁺对BNB-Y8 异构化的影响

3+结合机理的探究'> 3.3.4 BNB-Y8与Fe³⁺结合机理的探究

3+对BNB-Y8 非线性光学性质的影响'> 3.4 Fe³⁺对BNB-Y8 非线性光学性质的影响

3.5 总结

参考文献

第四章 F-与BNB-Y8 络合物线性和非线性光学性质的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 样品的制备

4.2.2 表征方法

4.3 F-与BNB-Y8 结合后的线性光学性质

4.4 F-与BNB-Y8 结合后的非线性光学性质

4.4.1 不同浓度的F-与BNB-Y8 结合后非线性光学性质的研究

4.4.2 BNB-Y8与10 当量的F-结合后非线性光学性质的研究

4.5 总结

参考文献

第五章工作总结

攻读学位期间发表学术论文目录

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘丁

导师: 郭立俊

关键词: 偶氮苯衍生物,阳离子识别,扫描技术,饱和吸收,双光子吸收

来源: 河南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 河南大学

分类号: O437

总页数: 69

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基于偶氮苯衍生物BNB-Y8离子识别以及络合物非线性光学性质的研究

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