Cu2+是人体正常代谢所必需的微量元素之一, 但是过量的Cu2+会造成代谢紊乱, 进而诱发各种疾病。 长期以来, 铜材料的过度使用和后处理不当导致生活环境中的Cu2+浓度超标, 成为重金属污染物之一, 因此生活环境中Cu2+含量的检测成为人们关注的热点。 基于荧光探针的荧光光谱法由于选择性好、 灵敏度高等优点被广泛应用于离子检测领域。 利用荧光探针分子与待检测离子可发生选择性的弱相互作用, 研究者们探索并设计了诸多可用于Cu2+检测的荧光探针。 然而普通的荧光探针由于灵敏度较差或选择性不理想等问题缺乏实际应用价值。 设计并合成了一种新的化学型荧光探针分子9,10-二(3’-羟基-4’-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽(b-HTPA)。 该探针分子通过与Cu2+的络合作用, 改变自身的电子排布结构, 使得其荧光性能发生显著变化, 由此对Cu2+产生灵敏的响应。 通过上、 下转换荧光光谱来研究b-HTPA对Cu2+检测的各项性能, 并结合拟合计算得出最终结果。 选择性研究结果表明, 相比其他13种金属阳离子, Cu2+对b-HTPA荧光猝灭效果最为显著, 空白探针分子荧光与加入Cu2+后的荧光强度比可达150∶1。 灵敏性研究结果表明, b-HTPA对Cu2+的最低检测限为2.78×10-7 mol·L-1, 远低于中国卫生部《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006), 表现出良好的荧光响应灵敏性和理想的最低检测限。 响应时间测试结果表明, b-HTPA与Cu2+在0~2 min时间范围内反应速率最大, 并在约10 min后反应完全, 说明b-HTPA在对Cu2+检测中可以短时间产生响应, 降低实际应用中的检测时间和周期。 还使用八乙基卟啉钯(PdOEP)作为光敏剂, 以b-HTPA为湮灭剂, 利用上转换荧光光谱对b-HTPA/PdOEP/Cu2+体系的灵敏性和检测限进行测试研究。 结果表明, 探针的上转换荧光强度随着Cu2+浓度的增加而降低, 具有良好的响应性, 通过拟合计算, 得出b-HTPA对Cu2+的检测限为3.78×10-6 mol·L-1, 低于《生活饮用水卫生标准》规定的检测下限。 设计合成的新型荧光探针分子9,10-二(3-羟基-4-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽对Cu2+具有高选择性、 高灵敏度和理想的检测限, 且响应速度快, 展现了上转换发光在检测领域具有应用潜力

传统荧光光谱技术已被用于土壤中多环芳烃（PAHs）的检测, 但由于土壤体系的复杂性、 PAHs污染物的多样化和微量化, 传统的荧光光谱技术无法有效提取土壤中PAHs的特征信息。 为了解决上述问题, 提出并建立一种基于二维相关荧光谱土壤中多环芳烃的检测方法。 以土壤中典型的多环芳烃蒽和菲为研究对象, 配置38个蒽菲混合标准土壤样品（蒽和菲的浓度范围均为0.000 5～0.01 g·g-1）, 在激发波长265～340 nm, 发射波长350～500 nm范围内采集了所有样品的三维荧光谱。 以激发波长为外扰, 对外扰变化的动态一维荧光谱进行相关计算, 得到每一样品的同步二维相关荧光谱。 研究了浓度均为0.005 g·g-1蒽菲混合土壤样品的三维荧光谱和同步二维相关荧光谱特性, 在同步谱主对角线398, 419, 444和484 nm处存在自相关峰, 其中, 398和484 nm荧光峰来自土壤中的菲, 419和444 nm荧光峰来自土壤中的蒽; 在主对角线外侧, 蒽和菲两组荧光峰之间存在负的交叉峰, 进一步验证了其来源不同; 同时, 在（408, 434） nm和（434, 467） nm处出现交叉峰, 其中408和434 nm荧光峰来自土壤中的菲, 467 nm荧光峰来自土壤中的蒽。 指出与三维荧光谱表征的信息相比, 二维相关荧光谱不仅能提取更多的特征信息（408和467 nm的特征峰在三维荧光谱中未被表征）, 而且还能提供荧光峰之间的相互关系, 对其来源进行有效解析。 在上述研究二维相关荧光谱特性的基础上, 基于同步相关谱矩阵（38×151×151）建立了定量分析土壤中蒽和菲污染物浓度的多维偏最小二乘（N-PLS）模型, 对蒽的校正和预测相关系数分别为0.986和0.985, 校正均方根误差（RMSEC）和预测均方根误差（RMSEP）分别为4.33×10-4和5.55×10-4 g·g-1; 对菲的校正和预测相关系数分别为0.981和0.984, RMSEC和RMSEP分别为5.20×10-4和4.80×10-4 g·g-1。 为了比较, 基于三维荧光光谱矩阵（38×16×151）建立了定量了分析土壤中蒽和菲的N-PLS模型, 对蒽的校正和预测相关系数分别为0.981和0.972, RMSEC和RMSEP分别为5.09×10-4和6.74×10-4 g·g-1; 对菲的校正和预测相关系数分别为0.957和0.956, RMSEC和RMSEP分别为7.36×10-4和7.77×10-4 g·g-1。 指出, 对于土壤中的蒽和菲检测, 基于二维相关荧光谱的N-PLS模型的相关系数r, RMSEC和RMSEP都要优于基于三维荧光谱的N-PLS模型。 研究结果表明: 所提出和建立的方法—二维相关荧光谱直接检测土壤中PAHs污染物不仅可行, 而且能提供更好的分析结果。 该研究为激光诱导荧光结合相关谱技术现场直接检测土壤中多环芳烃污染物提供了理论和实验基础, 具有较好的应用前景。

为了准确检测土壤中的多环芳烃, 以土壤中典型多环芳烃污染物蒽为检测对象, 研究了土壤粒径大小对其荧光特性的影响, 并提出了一种校正土壤粒径大小对多环芳烃标准曲线影响的方法。研究了蒽在土壤中的荧光特性, 指出蒽在421 nm、442 nm和470 nm处出现较强的荧光峰。接着, 制备7种不同粒径大小的蒽土壤样品, 并以土壤粒径大小为外扰, 构建了同步和异步二维相关荧光谱, 研究了蒽荧光强度和304 nm处瑞利散射光强随土壤粒径大小的变化。结果显示, 随着土壤粒径增大, 蒽荧光强度和304 nm处瑞利散射光强度都有增强。最后, 分别建立了80目和160目土壤粒径下定量分析土壤蒽浓度的标准曲线, 并通过304 nm处瑞利散射光对蒽荧光进行校正。结果表明: 该方法有效降低了土壤粒径大小对蒽标准曲线的影响。

利用Suzuki偶合反应合成了两种新的蒽衍生物9,10-二(2-联苯基)蒽(BBPA)和9,10-二［2-(α-萘基)苯基］蒽(BNPA), 化合物结构通过核磁、质谱及元素分析进行了表征。量子化学计算结果显示, 这两种化合物都具有非共面的分子结构, 光物理性能主要决定于分子中的蒽结构单元。这两种化合物在二氯甲烷溶液中均可发射高效率的蓝光。BBPA在固态薄膜状态下的发射光谱相对其二氯甲烷溶液的发射光谱明显变宽, 而BNPA的固态薄膜并未发生光谱变宽现象。分别利用化合物BBPA和BNPA作为发光层材料, 制备出了非掺杂的深蓝光电致发光器件。发光层为BBPA的电致发光器件的最大外量子效率和CIE色坐标分别为2.48％和(0.16, 0.09); 基于BNPA的电致发光器件的最大外量子效率为2.68％, CIE色坐标为(0.15, 0.07)。所制备的这两种器件均表现出了较低的开启电压和良好的稳定性。

采用二维荧光相关光谱技术有效地对严重重叠的蒽、芘混合溶液的荧光峰进行解析。为了实现上述研究目标,设计并配置了9个蒽、芘混合溶液。采集了蒽、芘单组份以及两种物质混合溶液的常规一维荧光谱,研究了其荧光特性,并进行对比、分析。在此基础上,以混合溶液中蒽和芘的浓度为外扰,构建二维荧光相关同步谱和异步谱。结果表明:在同步谱上出现6个较强的自相关峰,位置分别在373 nm、379 nm、391 nm、401 nm、413 nm和425 nm处;依据未被覆盖的蒽在425 nm的处荧光与各波长处荧光交叉峰的正负,指出379 nm、401 nm和452 nm处的荧光峰来自蒽,而373 nm、391 nm和413 nm处的荧光峰来自芘。同时,又根据相关异步谱交叉峰的有无,进一步确认和验证了混合溶液中各荧光峰的来源。该方法为解析农业环境中多种污染物的光谱特征提供理论和实验基础。

通过引入具有电子传输性能的噁二唑衍生物支链, 采用Suzuki偶联反应, 设计并合成了一种新型的蒽衍生物蓝光材料, 同时研究了它的光学性能、热学性能、电化学性能以及成膜性。研究结果表明, 该化合物在四氢呋喃溶液中发射蓝色荧光, 最大发射波长为433 nm, 其荧光量子效率为0.94, 是9,10-二(β-萘基)蒽(ADN)的1.17倍。该化合物薄膜经过100 ℃高温烘烤3 h, 依然保持连续、均一、平整的无定型结构, 是制备长寿命、高效率OLED的很有潜力的材料。