苯并噻咯衍生物水相聚集诱导的电致化学发光研究

科技工作者之家 2020-11-07

来源:X一MOL资讯

近年来,有机发光材料不断升温,尤其是聚集诱导发光(AIE)材料以其独特的发光现象成为国内外学者关注的热点,并在光电器件、荧光传感器和生物成像等各个领域得到了广泛的研究。众所周知,发光体在电致化学发光(ECL)领域扮演着极其重要的角色。传统的有机发光体由于芳香环之间强烈的π-π相互作用经常遇到严重的聚集猝灭效应(ACQ),应用于水相体系的ECL会出现微弱的ECL信号。为避免上述问题,AIE发光分子被认为是ECL领域很有前途的候选者。尽管AIECL研究取得了一些进展,但AIE活性ECL发光体的开发仍处于起步阶段,就材料化学和分析科学领域而言我们非常需要进行更深入和广泛的研究。

卢小泉教授团队与王志明研究员团队合作,研究的一系列新型苯并噻咯衍生物很好的弥补了AIE发光分子在ECL领域的不足。他们首次系统报道了具有不同取代基(-H、-F、-C(CH3)3、-OCH3、-CN)的一系列苯并噻咯衍生物的聚集诱导的电化学发光行为(AIECL)。在共反应剂K2S2O8的存在下,五个发光体均具有优异的ECL信号以及出色的稳定性,AIECL信号强度顺序为TPBS-C > TPBS-F > TPBS-H > TPBS-B > TPBS-M。通过荧光、循环伏安测试和相关的理论计算证明了苯并噻咯衍生物结构中不同取代基对AIECL性能的影响,并得出取代基的吸电子能力越强ECL信号越强的结论。其中,具有强吸电子氰基的2,3-二(4-氰基苯基)-1,1-二苯基-苯并噻咯(TPBS-C)表现出最佳的ECL行为,相比于标准的[Ru(bpy)3]2+其ECL效率为184.36%。 TPBS-C具有最强ECL发射强度不仅源于聚集的分子限制了外围苯基的分子内运动,从而抑制了非辐射跃迁,而且来自于TPBS-C具有最低的还原电位,TPBS-C发生两次还原过程会产生更多的阴离子自由基(TPBS-C•-)。

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此外,将TPBS-C修饰在电极上构建了ECL传感器实现了对水相系统中有毒的Cr(VI)的超灵敏检测。在10-12 M至10-4 M的宽浓度范围内显示出优异的检测性能,并且检测限极低,仅为0.83 pM。在一系列干扰物质存在下,所构建的传感器对Cr(VI)的检测具有优异的特异性。这项工作为设计AIE活性ECL发光体并扩展其在环境污染物检测中的应用提供了一些有价值的参考与指导。

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这一研究成果近期发表在美国化学会期刊Analytical Chemistry 上。卢小泉教授、王志明研究员和杜佩瑶博士为通讯联系人。第一作者是硕士研究生郭金娜和冯伟强。

来源:X-molNews X一MOL资讯

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