在对石油化工、采矿运输、生物医学及日常生活中的危害物和污染物检测的技术研究领域,具有高选择性、高灵敏度、方便快捷精准并且无毒、适用面广和可回收的传感器一直是研究的目标和热点。针对现有有机小分子荧光传感器毒性较高、水溶性较差和难以回收的局限性,本论文提出了一种新型的荧光传感器设计方案,即:将有机合成得到的基于萘酰亚胺类化合物的有机小分子荧光探针,分别与二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米粒子、介孔二氧化硅包覆的四氧化三铁纳米粒子及哑铃型bcc-Fe-Au纳米粒子相连接,制备得到了可用于铁离子和汞离子探测的两类有机-无机杂化纳米荧光传感器。由此不仅实现了基于萘酰亚胺类化合物的荧光传感器对铁离子的探测,而且显著提高了对汞离子探测的响应程度。更为重要的是这两类有机小分子荧光探针均可用于水溶液和细胞中铁离子和汞离子探测。此外,可回收性使其成本低廉。在此基础上,为了实现大范围高浓度污染物的便携检测,在荧光传感器的器件化研究中可以引入纳米发电机。本文针对纳米发电机电信号较小的问题,提出了一种提高电信号输出的方案,即:将金纳米粒子掺杂到PVDF-HFP纳米纤维中以提高其压电相使得压电式纳米发电机输出性能得到明显提升,从而使这类荧光传感器较为广阔的应用前景。本论文涉及有机化学与无机化学以及化学与材料学的交叉,结合化学前沿领域的超分子化学基础研究,完成以下创新的研究:一、提出一种新型的荧光传感器设计方案,制备了用于铁离子和汞离子探测的两类有机-无机杂化纳米荧光传感器,该体系毒性低、水溶性和响应性高,并且可以回收;二、设计并合成出一类新的9种萘酰亚胺类化合物,并给出它们的结构表征。这是制备有机-无机杂化荧光传感器的基础性环节;三、成功制备了二氧化硅包覆的磁性纳米粒子、介孔二氧化硅包覆的磁性纳米粒子以及哑铃型bcc-Fe-Au纳米粒子,这是构筑有机-无机杂化纳米荧光传感器的关键环节。通过研究制备过程中影响纳米粒子形貌尺寸和均匀性的各种参数,实现了制备工艺的优化。四、基于“on-off’和“off-on”原理,将设计合成的萘酰亚胺类化合物分别与无机纳米粒子相连接,得到了用于铁离子探测的L1-Fe₃O₄@SiO₂、L2-Fe₃O₄@SiO₂和 L3-Fe₃O₄@SiO₂ 和汞离子探测的 L4-Fe₃O₄@Meso-SiO₂、L5-Fe₃O₄@Meso-SiO₂和L6-bcc-Fe-Au两类6种有机-无机杂化纳米材料传感器。细胞实验证明它们均可用于生物体。同时,水溶性好,并且在对目标底物进行识别、检测的同时可以实现检测材料的分离、回收作用并产生显著的荧光响应;五、针对现有纳米发电机产生的电信号较小的问题,在计算模拟BaTiO₃纳米颗粒浓度对BaTiO₃/PDMS发电机输出性能有显著影响的基础上,提出了一种提高电信号输出的方案,即:将本文制备的金纳米粒子掺杂到PVDF-HFP纳米纤维中使得压电式纳米发电机输出性能得到明显提升。这为荧光传感器用于大范围高浓度污染物的检测提供了 一个新思路。