[发明专利]一种检测硫酸氢根离子的荧光传感器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸氢根离子的检测技术，具体涉及一种检测硫酸氢根离子的荧光传感器及其制备方法和应用。

背景技术

各种阴离子广泛存在于自然界和生物体系中，与生命过程和人类日常生活密切相关；开发高选择性识别阴离子的化学传感器对于化学、材料科学、生物学、医学尤其是环境科学具有重要意义。

荧光化学传感器是以荧光为输出信号的传感器，选择性好、灵敏度高、检测方便，被广泛应用于环境分析、生命科学等诸多领域。

针对需要检测的不同物质，设计制作荧光传感器，通过被测物质与荧光传感器的相互作用，激发被测物或者荧光传感器或者两者的荧光发射，通过荧光响应，判断是否存在被检测物质。

申请号为03178351.1的发明公开了一类2，6-二胺甲基吡啶衍生物荧光化学传感器分子，并利用这类结构相对简单、易于合成的化合物实现在各种溶液中，特别是在水溶液中对过渡金属和重金属离子的选择性荧光增强识别。可将该荧光化学传感器分子应用在生物组织、细胞、及亚细胞器等微环境中的过渡金属和重金属离子检测，也可用于水、污水及水溶液、乳液、悬浮体系等中的过渡金属和重金属离子检测。

申请号为200810059555.8的发明公开了一种荧光化学传感器及其制备和检测方法。将1mmol 1，8-二碘萘，10mmol 2-甲基-3-丁炔-2-醇，0.1摩尔当量的三苯基膦，0.05～0.10摩尔当量的碘化亚铜和二三苯基膦二氯化钯混合于75～100mL三乙胺有机溶剂中，抽真空通氮气后加入3-5mmol的水，加热回流反应约8-14小时后分离得到产物，利用该产物可检测氟离子以及氢氧根离子。

申请号为200610031684.7的发明公开了一种检测有机溶剂中水含量的荧光化学传感器及其应用。通过酰化反应将一端基双键引入4-氨基-4’-N，N-二甲氨基查尔酮分子中，使其能与膜基质单体一起直接聚合在含端基双键的玻璃表面或光纤头上，实现器件化，应用于荧光传感器器件的关键部分；当该光极膜置于极性不同的有机溶剂中时，能产生多种形式的荧光响应，应用于有机溶剂中的微量水。

在环境监测领域，荧光传感器由于使用简单方便，具有巨大的潜力。工业生产中，可能排放含硫酸氢根离子的废水，在核废液处理领域，由于处理过程中对核废液进行酸化，导致核废液中残留硫酸根离子、硫酸氢根离子、硝酸根离子等，需要对其进行检测以及分离。

发明内容

本发明提供了一种检测硫酸氢根离子的荧光传感器及其制备方法和应用，可以避免多种阴离子的干扰，方便、快速、高选择性检测水溶液中的硫酸氢根离子。

一种检测硫酸氢根离子的荧光传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)将引发剂偶氮二异丁腈、第一组分和第二组分溶解于无水乙醇中升温反应，反应结束后，取沉淀经干燥得到共聚物；

所述第一组分为单体M1，所述第二组分为单体M2a，或者所述第二组分为单体M2b和单体M3；

其中，单体M1、单体M2a、单体M2b和单体M3的结构式分别为：

(2)将所得共聚物配制成共聚物溶液后成膜，得到荧光传感器。

所述单体M1和单体M2a加入引发剂偶氮二异丁腈后，发生反应，得到共聚物(即共聚物-1)，反应方程式如下：

其中，m、n的数值依据单体M1和M2a的摩尔比而定。

所述单体M1、单体M2b和单体M3加入引发剂偶氮二异丁腈后，发生反应，得到共聚物(即共聚物-2)，反应方程式如下：

其中，x、y、z的数值依据单体M1、单体M2b和单体M3的使用量而定。

反应物中均含有单体M1，得到的共聚物(包括共聚物-1和共聚物-2)中均含有单体M1功能单元，检测硫酸氢根离子时，硫酸氢根离子与单体M1功能单元之间存在氢键相互作用，在紫外光激发下由于发生分子内电荷转移而引起荧光发射。

单体M2a和单体M2b均具有良好的亲水性，使得反应生成的共聚物也具有良好的亲水性，检测水溶液中是否含有硫酸氢根离子时，可以使水溶液更好的浸润，从而便于硫酸氢根离子的检测。

单体M1和单体M2a反应后得到的共聚物-1，或者单体M1、单体M2b和单体M3反应后得到的共聚物-2不经成膜，在溶液状态时，借助于荧光光谱仪可检测硫酸氢根离子；成膜后，利用简易的紫外灯照射即可方便检测硫酸氢根离子；单体M3可以使反应得到的共聚物-2具有良好的成膜性能，使所述荧光传感器的制备更加方便。