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本论文利用稳态荧光、稳态荧光各向异性、紫外可见分光光度等方法,详细研究了荧光分子和不同环糊精的作用,发现这些分子可与环糊精生成纳米管,并估算了纳米管中环糊精的数目,给出了纳米管的可能结构,并研究了纳米管的物理化学性质。进一步研究还发现,两个分子在环糊精溶液中形成混合纳米管的现象,有助于加强组成纳米管的荧光分子间的能量转移过程。主要包括以下几个方面的内容:
1.DPB、DPH、DPO与α-,β-环糊精作用机理的研究。在前人工作的基础上主要用稳态荧光光谱法研究了这个三个分子与α-,β-环糊精的作用。实验表明,在DMF/water(25/75,v/v)的环糊精水溶液中,DPB、DPH、DPO可与α-CD形成简单的1:1包合物;DPH、DPO可与β-CD形成1:1包合物,而DPB在高浓度时候则可以形成1:1和1:2的混合包合物。进一步研究了结合常数和分子尺寸之间的关系,证明了尺寸效应在包合物中的影响。
2.POPOP与环糊精的作用。采用紫外吸收光谱和稳态荧光、稳态荧光各向异性方法研究了POPOP分子与α-,β-,γ-CD不同的作用方式。结果表明:POPOP可与α-CD形成1:3包合物,而POPOP与β-,γ-CD的作用与α-CD并不相同。当POPOP分子浓度较低的时候,它可与β-CD形成1:2包合物,而当增大POPOP分子浓度时,β-和γ-CD均可以被它诱导形成纳米管聚集物。而且在POPOP-β-CD和POPOP-γ-CD纳米管中最大环糊精数目分别为17和20。我们同时研究了POPOP-β-CD纳米管的温度效应和pH效应,结果表明纳米管在T=331K或pH=11.8开始降解,这说明物理化学因素在纳米管形成中的重要影响。我们研究了包合物和纳米管的紫外吸收光谱和荧光光谱特征,结果发现在1:3(POPOP:α-CD)包合物中小分子存在扭转现象,而在1:2(POPOP:β-CD)包合物和POPOP-CD纳米管中均不存在此现象。同时,POPOP-γ-CD体系中出现的荧光宽峰我们认为是POPOP的激基缔合物造成的。
3.QP与环糊精的作用。QP分子可与α-,β-CD形成简单的包合物,而与γ-CD则可以生成纳米管聚集体,并且估算了在QP-γ-CD纳米管中最大环糊精数目为12。在QP与β-,γ-CD作用过程中,我们观察到环糊精浓度较低,QP荧光强度下降,而当环糊精浓度较高,QP荧光光谱蓝移且荧光强度升高。这一过程我们认为是QP分子聚集体的解离和QP分子与环糊精作用两个过程竞争导致的。同时研究了QP-γ-CD纳米管的温度效应,纳米管光谱的变化表明了在温度变化过程中纳米管、包合物和小分子可能是共存的。
4.纳米管中共振能量传递过程的探讨。采用稳态荧光的方法研究了PPO-POPOP,PBD-POPOP两个能量转移给受体对在不同介质中的能量转移现象,实验发现在有机溶剂中两个给受体对的能量转移效率较小,而当它们在环糊精溶液能形成混和纳米管时,则能量转移效率大大提高,说明纳米管的形成促进了能量的转移过程,并且在该纳米管中受体浓度对给体的荧光强度影响不大。而且实验结果也表明在给体分子的激发态,能量转移过程是荧光猝灭的主要原因。