[发明专利]一种过氧草酸酯/水凝胶发光相体系及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种过氧草酸酯/水凝胶发光相体系及其制备方法和应用，所述发光相体系由过氧草酸酯、表面活性剂、发光染料和凝胶水溶液于50～70℃下混匀，冷却至室温后得到；通过将所述发光相体系与过氧化氢及催化剂混合即得到长时间化学发光光源。本发明通过将发光胶束物理掺杂入具有致密孔洞的聚合物水凝胶体系，多孔的水凝胶对过氧化氢的扩散具有缓释作用，减缓了过氧草酸酯的分解，可实现化学发光的平稳发射，得到的化学发光光源发光持续时间长达20h，在显示照明、标记指示或饰品装扮上可得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及化学发光技术领域，更具体地，涉及一种过氧草酸酯/水凝胶发光相体系，本发明还涉及所述发光相体系的制备方法；本发明还涉及所述发光相体系在制备长时间化学发光光源中的应用。

背景技术

化学发光(Chemiluminescence，CL)又称冷光，是化学反应过程的化学能转化为光能的结果，化学反应释放的化学能可使体系中的发光染料分子从基态跃迁至激发态，随后以光辐射的方式弛豫回到基态。过氧草酸酯类是目前化学发光效率最高的非生物化学发光体系，具有发光强度大、持续寿命长、发光量子产率高的优点，被广泛应用于化学光源的研发与使用。体系由过氧草酸酯、发光染料、H₂O₂和催化剂组成，H₂O₂与过氧草酸酯反应生成二氧杂环高能中间体，其能量转移给染料使其受到激发，最终产生化学发光，生活中常见的荧光棒就是过氧草酸酯类的化学发光。可通过选择不同的成分使发光强度、发光时间和发光颜色进行调控，以满足不同的应用场景需求。

化学发光多年来得到了广泛的研究，被广泛应用于冷光源、生物测定、报告基因和生物成像等领域，然而，大多数已知的化学发光一般在几秒或几分钟内完成CL的发射，具有快速的动力学曲线，这阻碍了它们的应用。在紧急情况下，高强度且发光时间长的光辐射对于在冷光源、装饰娱乐和水下照明等应用中至关重要。

由此可见，传统的化学发光光源持续时间比较短，亟待进一步改进从而有效解决这些问题。过氧草酸酯CL体系在受控条件下可以产生长时间的光释放(Duo Mao,Wenbo Wu,Shenglu Ji,Chao Chen,Fang Hu,Deling Kong,Dan Ding,Bin Liu.Chemiluminescence-Guided Cancer Therapy Using a Chemiexcited Photosensitizer.Chem,2017,3:991–1007.)，过氧化氢与过氧草酸酯亲核反应生成的二氧杂环高能中间体是CL反应速率的决定步骤，通过不断供应过氧草酸酯，可以连续生成二氧杂环高能中间体，使得染料物质吸收能量跃迁至激发态最终不断释放光辐射，基于这种过氧草酸酯受控释放机制有望于制备高效且持久的化学发光材料。但是，目前还未见有可以过通过连续生成二氧杂环高能中间体从而制备长时间化学发光光源的相关报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种过氧草酸酯/水凝胶发光相体系及其制备方法。所述发光相体系中具有致密的孔洞，对过氧化氢的扩散具有缓释作用，减缓了过氧草酸酯CPPO的快速分解，可实现化学发光的平稳发射。

本发明的另一目的在于提供所述过氧草酸酯/水凝胶发光相体系在制备长时间化学发光光源中的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案基于实现的：

一种过氧草酸酯/水凝胶发光相体系的制备方法，由过氧草酸酯、表面活性剂、发光染料和凝胶水溶液于50～70℃下混匀，冷却至室温后得到。

本发明用表面活性剂包裹过氧草酸酯和发光染料，形成发光胶束，将发光胶束物理掺杂入具有致密孔洞的聚合物水凝胶体系，在水凝胶体系中，过氧草酸酯和发光染料被包埋在水凝胶中，致密的聚合物水凝胶网络对过氧化氢和的扩散具有缓释作用，减缓了过氧草酸酯的分解，从而实现过氧草酸酯类化学发光的受控释放，实现化学发光的平稳发射，有效的延长发光持续时间。