[发明专利]一步合成硅烷修饰的铜纳米簇的方法及其在检测有机溶剂中痕量水含量的应用

说明书

本发明公开了一种一步合成硅烷修饰的铜纳米簇的方法及其在检测有机溶剂中痕量水含量的应用。其制备方法为：取铜盐置于无水乙腈中，然后加入巯基取代的硅烷，在密闭室温条件下搅拌20～40min，即得硅烷修饰的铜纳米簇。通过荧光信号的打开模式实现有机溶剂中痕量水的灵敏检测。具有操作成本低，制备工艺设备简易，反应条件温和，反应速度快，易于推广的特点。

技术领域

本发明属于功能纳米离子的制备和应用技术领域，具体涉及一种一步合成硅烷修饰的铜纳米簇的方法及其在检测有机溶剂中痕量水含量的应用。

背景技术

有机溶剂中水含量的测定和控制对有机合成、药物生成、食品加工和生物医药监测等领域具有非常重要的意义。水作为有机溶剂中最常见的杂质之一，少量水分的存在会在很大程度上影响化学反应的进行，甚至会改变反应的产物，因此有机溶剂中水含量的测定是化学反应中最重要也是最常见的分析问题之一。测定有机溶剂中水含量常用的化学分析方法是经典的卡尔-费休法，该方法与1935年提出，经过不断的改进，该方法是工业过程中的主要水含量测定方法。但是，目前改进的卡尔-费休方法仍然存在诸多问题，比如反应速率慢、易受干扰，精密度差、所用试剂毒性较大等。除了经典的卡尔-费休方法外，科学家们也发展了比如基于分光光度法、气相色谱法、液相色谱法、红外光谱法和荧光法等多种检测方法，其中由于荧光分析法自有的灵敏度高、准确性好以及可实时监测的优点，以荧光法的表现最为优异。目前绝大多数荧光分析法主要是采用分子荧光探针，基于光诱导电子转移、分子内电荷转移、溶剂致变色以及基于水引发的化学反应等机制开发一系列痕量水检测方法。但是，这些分子探针容易受到有机溶剂极性的影响而不稳定，并且这些荧光分子探针仅仅适用于少数几种有机溶剂的测定，特别是通常无法适用于乙醇、甲醇等质子溶剂中痕量水的检测。更为重要的是，大部分荧光分子探针是基于荧光信号的猝灭机制实现对水含量的检测的，而信号减小的模式不是一种理想的检测模式，往往受到其它猝灭剂的干扰。因此，发展简便新型的灵敏荧光检测方法是非常必要的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种一种使用硅烷修饰的铜纳米簇的应用，并通过荧光信号的打开模式实现有机溶剂中痕量水的灵敏检测。

本发明是通过以下技术方案得以实施的：一种使用硅烷修饰的铜纳米簇的应用，硅烷修饰的铜纳米簇通过取铜盐置于无水乙腈中，加入巯基取代的硅烷，在密闭室温条件下搅拌20～40min得到，其特征在于，硅烷修饰的铜纳米簇应用于检测有机溶剂中痕量水含量。

作为优选，所述的铜盐和巯基取代的硅烷的摩尔比1﹕4。反应物的有效配比，可使得化学反应更加完全，发明人经过试验发现铜盐和巯基取代的硅烷的摩尔比为1﹕4时，化学反应最为完全，速度最快，产率更高。

作为优选，所述的铜盐包括硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、高氯酸铜、乙酸铜。最为优选的是硝酸铜。

作为优选，所述的巯基取代的硅烷包括巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基乙基三乙氧基硅烷、巯丙基甲基二甲氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷。最为优选的是巯基丙基三甲氧基硅烷。

硝酸铜和巯基丙基三甲氧基硅烷的配合，制备得到的硅烷修饰的铜纳米簇产率最高，用于测定有机溶剂中痕量水含量的范围也最广。

作为优选，所述的有机溶剂包括二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈、乙醇。

硅烷修饰的铜纳米簇在检测有机溶剂中痕量水含量的检测方法为：向硅烷修饰的铜纳米簇中加入无水乙腈，然后加入有机溶剂溶液，室温搅拌混合20～40min后，在340nm为激发波长，700nm为发射波长下，测定混合溶液荧光强度，然后根据荧光强度和有机溶剂痕量水含量的标准曲线，计算得出有机溶液中痕量水在0.00～0.35v/v％的范围内具体的水含量。