[发明专利]一种荧光化学传感器及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种荧光化学传感器及其制备方法与应用。

背景技术

用于清洗物件的清洗溶剂大都为有机溶剂。然而有机溶剂中的水含量，往往会影响到所要清洗物件的寿命以及参与到所要清洗物质内部的化学反应。因此有机溶剂中水含量的测定是最重要也是最常遇见的问题之一。

但是目前，用于有机溶剂中水含量测定的光化学传感器还很少。KiyomiTakato,Norihiko Gokan,Masao Kaneko（Effect of humidity on photoluminescencefrom Ru(bpy)₃²⁺incorporated into a polysaccharide solid film and its application tooptical humidity sensor[J].Journal of Photochemistry and PhotobiologyA:Chemistry 169(2005)109–114）阐述了一种测试空气湿度的光学传感器，但是其所阐述的传感薄膜不能应用于测量有机溶剂中的水含量，因为其所用的荧光指示剂易溶于水等溶剂，测量水含量时会有荧光指示剂的脱落。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于探测有机溶剂中水含量的荧光化学传感器及其制备方法与应用。

本发明所提供的荧光化学传感器，是以对水含量敏感的钌配合物作为荧光传感指示剂，该荧光传感指示剂分散在基质中；所述基质为二氧化硅与聚氨酯杂化形成的有机无机复合薄膜。

本发明所提供的荧光化学传感器中，所述对水含量敏感的钌配合物为三联吡啶氯化钌。

本发明所提供的荧光化学传感器不仅具有较为理想的柔韧性和透明性,而且由于二氧化硅与荧光指示剂间的静电束缚作用，使该荧光化学传感器能够在水、丙酮和四氢呋喃中稳定存在，更重要的是对丙酮和四氢呋喃中水的含量有较好的荧光响应。因此，该水含量传感薄膜能够有效的实现有溶剂中的含水量的荧光检测。

本发明所提供的荧光化学传感器的制备方法，包括如下步骤：

1）将钌配合物溶解在水中制备钌配合物溶液；

2）将正硅酸乙酯溶解在无水乙醇和水的混合液中，然后在在甲酸作为催化剂的条件下，45℃~55℃水浴加热，制备正硅酸乙酯预水解溶液；

3）将正硅酸乙酯预水解溶液、钌配合物溶液、去离子水、乙醇和聚氨酯混合，制备预制膜液；

4）将上述预制膜液均匀滴涂在基板上，常温下干燥，然后在小于120℃下进行热处理，制得荧光化学传感器。

其中，钌配合物溶液为三联吡啶氯化钌溶液，其浓度为1900~2100ppm。

其中，步骤2）中，所述正硅酸乙酯、甲酸、水和乙醇的体积比为（49.6~59.6）：1：（19.2~23.2）：（25.3~29.3）。

其中，所述步骤2）中，所述正硅酸乙酯、甲酸、水和乙醇的体积比为54.6：1：21.2：27.3。

其中，步骤3）中，正硅酸乙酯预水解溶液、三联吡啶氯化钌溶液、去离子水和乙醇的体积比为（0.896~0.996）：1：（0.37~0.47）：（2.66~2.86），所述预制膜液中所述聚氨酯的质量百分比浓度为1.8%~2.2。

其中，所述步骤3）中，正硅酸乙酯预水解溶液、三联吡啶氯化钌溶液、去离子水和乙醇的体积比为0.901：1：0.42：2.76，所述预制膜液中所述聚氨酯的质量百分比浓度为2%。

其中，步骤4）中，所述热处理在60℃下进行。

本发明所提供的荧光化学传感器可以用于探测有机溶剂中水含量。

其中，所述有机溶剂为丙酮和四氢呋喃。

本发明的荧光化学传感器中，通过应用基质与荧光指示剂间的静电吸附作用，达到固定荧光指示剂的技术效果，从而解决在探测水含量时，荧光指示剂从荧光化学传感器中泄露的技术问题。

本发明的荧光化学传感器中，通过应用基质中亲水材料的吸水性，达到吸水以利于探测水含量的技术效果，从而解决本发明的荧光化学传感器吸水并作出荧光响应的技术问题。

本发明的荧光化学传感器是基于溶胶凝胶法制得的，因此得到了一种内部结构均一的荧光化学传感器，从而解决了荧光化学传感器中有机无机材料杂化过程中出现相分离的技术问题。

本发明的荧光化学传感器是通过控制有机无机材料配比的方式制得的，达到对一些有机溶剂中水含量作出较快荧光响应的技术效果，从而解决对一些有机溶剂中水含量荧光响应灵敏度的技术问题。