羟基酸及其衍生物的发光性质与应用

羟基酸及其衍生物是最常见的有机酸，分子中同时含有羟基和羧基，包括脂肪族的苹果酸、酒石酸、柠檬酸等，也包括芳香族的5-氯水杨酸、3，5-二溴水杨酸、对氨基水杨酸等。这类有机酸可作为灵敏的荧光试剂和螯合剂，在工业和医药领域有广泛应用;也可作为原料，制备碳球、碳纤维、碳点等碳材料。本文以芳香族的羟基酸—5-氯水杨酸和3，5-二溴水杨酸为研究对象，研究其发光性能与金属离子识别;以脂肪族的羟基酸—苹果酸为研究对象，制备苹果酸基碳点材料，研究碳点的荧光性质与应用。另外，对炭基固体酸的制备与应用也做了初步探索。因此，本文主要研究成果如下:
　　(1)5-氯水杨酸的激发峰λex位于237和316nm，发射峰λem位于416nm，在1.0×10-8～1.0×10-6mol/L浓度范围内，5-氯水杨酸与荧光强度呈良好的线性关系，Fe3+可以选择性猝灭77％的荧光;3，5-二溴水杨酸激发峰λex位于273、367和465nm，发射峰λem位于460nm，在2.9×10-5～1.7×10-3mol/L浓度范围内，3，5-二溴水杨酸与荧光强度呈良好的线性关系，Fe3+和Cu2+分别猝灭约45％的荧光。
　　(2)以苹果酸和Tris二元物系为反应物，通过热解法和水热法两种方法制备苹果酸基碳点。热解法的碳点以聚合有机物的形式存在，水热法的碳点是平均粒径在10nm以下的颗粒，表面都含有-COOH、-OH、-CO-NH-等官能团。荧光量子产率为9.3～40.8％，在310～530nm激发下最大发射波长位于440～560nm。
　　(3)以苹果酸、二羟甲基丙酸、精氨酸/酪氨酸三元物系为反应物，通过热解法制备苹果酸基碳点。精氨酸对应的碳点平均粒径为2.37nm，呈单分散态;酪氨酸对应的碳点平均粒径在10nm以下，呈虫状囊泡态分散，表面都含有-OH、-COOH、-CO-NH-等基团。荧光量子产率为1.5～15.9％，在310～490nm激发下最大发射波长位于415～552nm。
　　(4)以废旧聚苯乙烯泡沫为原料，通过直接浓硫酸法制备炭基固体酸。在浓硫酸与聚苯乙烯泡沫的质量比为1.5时，所得固体酸酸密度最大为3.88mmol/g，其粒径在10～200μm之间，是一种无定型的实心块状碳材料，表面有-OH、-COOH和-SO3H等官能团。在催化制备生物柴油中，固体酸催化活性略低于NaHSO4，两者最终酯化率都能达到95％，高于NKC-9的28％。第一次使用固体酸时酯化率达到95.4％，重复5次后酯化率基本不变，达到92.5％。
　　本论文为羟基酸及其衍生物这类有机酸的发光性能研究奠定了一定理论基础，对于不同取代基水杨酸识别金属离子和碳点的制备及应用等方面都具有重要的实践意义。