随着社会的进步与发展,恐怖袭击、环境问题越来越受到社会的关注。虽然一些新的方法和新材料已经被广泛的应用于检测爆炸物,然而高效迅速的检测出痕量硝基芳烃的方法依然非常重要。在目前的痕量硝基芳烃检测方法中,荧光传感法被公认的认为具有选择性好、灵敏度高等优点,是一种非常有潜质的制备高灵敏便携式传感器的方法。因此荧光检测法被选择作为本课题检测硝基芳烃的方法。2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2,4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)等硝基芳烃都是爆炸物中常见的组成成分。这些硝基芳烃都是缺电子的物质而荧光共轭聚合物是富电子性物质。当硝基芳烃与共轭聚合物传感器接触时,电子由共轭聚合物传导给硝基芳烃引发荧光猝灭,从而检测出硝基芳烃。同时由于共轭聚合物具有“分子导线效应”因此对硝基芳烃的灵敏性具有成倍的放大效应。虽然荧光检测法具有一系列的优点但是依然存在一些问题影响对硝基芳烃的检测性能。荧光共轭主链间容易发生π-π堆积,这严重影响了起荧光强度以及聚合物的溶解性,从而限制了其应用范围。π-π堆积也会使聚合物自身发生自猝灭从而影响传感性能。根据以上共轭聚合物的缺点我们设计合成了一系列新型得荧光共轭聚合物来克服其缺点。本文通利用2,7-二溴-9,9-二己基芴、2,7-二溴-9,9-二苯基芴和噻吩单体合成了四个聚芴乙炔撑类聚合物(PFES)(P1、P2、P3和P4)。这些聚合物具有不同的物理性及光化学性能,例如,溶解度、光谱峰的位置和固体聚合物红移等。作为检测硝基芳烃类化合物的传感材料,四个聚合物都表现出明显的对DNT荧光猝灭效应。例如,在DNT/THF溶液中,当达到猝灭平衡时,P2和P4的猝灭效率(ηEP)分别为95%和90%,比P1和P3的猝灭效率分别为(77%)和(72%)。聚合物P2和P4的猝灭效率最高,主要是由于噻吩单体的存在,进一步加快了聚合物与DNT之间的电子转移。在DNT蒸气中,聚合物薄膜P3显示出比P2更高的猝灭效率,这是因为9,9-二苯基芴单体增加了聚合物P3的空间位阻,有效地防止了聚合物主链间的π-π堆积,提高了薄膜的渗透性。聚合物P4包含噻吩单体和9,9-二苯基芴单体,在DNT蒸气中,猝灭效率达到91%,表现出了最高的猝灭效率。为了得到对硝基芳烃传感性能更好地传感器,我们设计了具有双层结构的静电纺丝薄膜传感器,传感器命名为P-PS/GEL。首先,在玻璃表面上制备多孔骨架的明胶静电纺丝纳米纤维膜(GEL)。其次,在明胶静电纺丝薄膜上覆盖上一层静电纺丝纳米纤维薄膜P-PS,此薄膜是通过把聚合物P4掺杂在PS/THF溶液中制备的。明胶骨架层具有许多优点:i)明胶分子中含有大量的氨基和羟基的富电子基团,通过硝基芳烃分子与明胶之间的氢键相互作用可以有效地吸收硝基芳烃分子,从而使硝基芳烃分子富集在传感器表面。有利于硝基芳烃分子的痕量检测。ii)明胶纳米纤维膜作为支撑材料吸附在玻璃板底部。它允许硝基芳烃分子同时从P-PS薄膜上边或下边与聚合物P4接触从而提高猝灭效率,并进一步增加了硝基芳烃分子的渗透性。iii)明胶拥有比聚苯乙烯更强的极性,容易与玻璃表面形成更强的结合力,使得P-PS/GEL的双层结构有更好的机械稳定性。在饱和蒸气的DNT下暴露350 s后该双层膜型传感器表现出更高的猝灭效率(QF)75%远大于单纯P-PS薄膜的猝灭率(55%)。此外,它还显示了较好的可逆性。文章最后探讨了明胶静电纺丝薄膜传感器的抗光漂白性能,在长时间的光照射下,传感器的荧光强度出现轻微的增强然后在下降的趋势。在5000 s后荧光强度几乎没有减弱。表现出非常好的抗光漂白性能,这在以后的实际应用中非常有意义。