[发明专利]含铱配合物的磷光共轭聚合物光电材料的制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于光电材料技术领域。具体涉及一类对汞离子有响应的含铱配合物 的共轭聚合物材料，并涉及该类材料在生物、化学传感领域的应用。

背景技术

化学与生物传感器集中体现了材料、信息、生物等多学科的相互交叉与融合， 是备受关注的综合高新技术领域。随着超大规模集成电路的迅猛发展，现代计算 机技术和通信技术对传感器的响应速度、精度、可靠性、信息量、成本与方便性 等都有了越来越高的要求。因此开发高选择性、高灵敏度、响应迅速、操作简便、 价格低廉的小型化、微型化乃至纳米级别的传感器成为社会进步与技术发展的必 然。

化学与生物传感器作为一种新型的微量和痕量分析技术，有着分子尺寸或比 分子尺寸较大一些的，在与被分析物相互作用时能给出实时信号的一种分子器件。 把特定的化学物质的种类或浓度变成检测信号来表示的功能元件。

基于光致发光的荧光分子传感器，以其独特的优点得到众多科学家的青睐， 而且随着理论的不断完善和仪器、技术的不断改进，大量优良的荧光分子传感器 不断报道和涌现。光化学传感器的基本构成如下图所示，一般包括以下三个部分： 识别部分，在众多基质中选择性的结合目标分析物；报告器或荧光生色基团，也 称信号单元，灵敏的传感或报告目标分析物的结合和离去；中继体，识别单元和 信号单元间的连接部分，将信号单元和识别单元连接在一起组成传感分子。在这 三个元件中，关键的是能找到高选择性的识别单元，其次是找到高灵敏度的信号 报告基团，最后是找到适当的连接器将二者连接起来组成传感分子。

共轭聚合物是一种非常高效的能量/电子传递介质，它具有“分子导线”的性 质，即电子或能量能在共轭主链上快速迁移，从而使荧光信号放大，这样就能简 便的实现对多种有机、无机及生物分子的纳摩尔甚至皮摩尔级快速响应。以共轭 聚合物为传感材料制备的荧光传感器显示出更实时、更灵敏、更简便易行的特性， 从而为制备新型高效荧光传感器带来了希望。共轭聚合物荧光传感器利用荧光作 为“报告器”，同时结合了共轭主链自身具有的信号迅速传递(即能量迅速传递) 的优势，因此器件具有超高的灵敏度；同时由于该类器件可以通过化学或物理的 作用引入专门设计的分子接收器，因而有着最佳的物种识别能力，使器件具有优 异的选择性和专一性。

而磷光材料由于具有优异的光物理性质，如发射波长对环境敏感、大的Stokes 位移以及长的发射寿命，长的发射寿命有利于使用时间分辨技术使磷光信号与背 景的荧光信号相区分等。这使其在传感领域得到广泛的关注。铱配合物作为性能 最优越的磷光重金属配合物，应用于传感器的前景更为乐观。

由于具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，汞成为目前全球最引人关 注的环境污染物之一；另一方面，汞及汞盐在工业中使用很广。基于上述原因， 环境中汞离子的检测引起人们的广泛关注，不断探讨其检测方法。因此，开发研 制一种成本低、响应快、易实现、能应用于自然环境和生物体系的新型Hg2+检测 手段显得尤为重要。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种含铱配合物的磷光共轭聚合物光电材 料的制备和应用方法，通过改变配合物的含量来研究溶液和薄膜两种状态下从聚 合物主体到铱配合物的能量传递过程。利用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱检 测Hg2+的加入对聚合物光物理性质，以及能量传递过程的影响。

技术方案：本发明的含铱配合物的磷光共轭聚合物光电材料的制备是将磷光 铱配合物作为客体以共价键的形式引入到共轭聚合物的主链中去，得到一系列新 型的磷光共轭聚合物。

其结构通式如下：

Ar可分别代表：

其中，R₁～R₅为具有1至32个碳原子的直链、支链或者环状烷基链，相同或 者不同。

通式中，n+m＝1，n可为0～0.5，m相应的为1～0.5，分别得到不同铱配 合物含量的聚合物。

该类共轭聚合物材料的特征在于客体铱配合物C^N配体中噻吩环上的硫原 子具有良好的Hg²⁺识别能力。向聚合物溶液中不断滴加Hg²⁺，噻吩环上的硫原子 作为结合位点与Hg²⁺结合，导致铱配合物的红光发射猝灭，而主链发射增强，从 而使该类共轭聚合物材料在有机溶剂中对Hg²⁺具有很好的选择性识别作用。