[发明专利]锂皂石-罗丹明杂化荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了锂皂石‑罗丹明杂化荧光材料，该杂化材料由合成锂皂石与罗丹明染料混合研磨后加热，使得罗丹明染料分子进入锂皂石片层结构中，形成分子匹配效应，得到锂皂石‑罗丹明杂化荧光材料；本发明还公开了锂皂石‑罗丹明杂化荧光材料应用于Cu²⁺的检测的方法。本发明提供的杂化材料水溶性好，具有特异选择性，只与铜离子发生反应，荧光变化大、颜色变化明显，因此能够用于纯水中铜离子的检测中，进而达到检测铜污染的目的。

技术领域

本发明属于重金属检测技术领域，涉及用于水体或土壤中铜离子检测的荧光材料，特别涉及锂皂石-罗丹明杂化荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

在蓬勃发展的生命科学、化工、医药学、环境科学以及电池电镀等领域，重金属离子都扮演着不可或缺的角色，特别是在化工、制药生产中大量使用各种重金属，导致很多种重金属离子污染无法避免，对环境造成不可挽回的伤害并伴随着巨大的经济损失。

铜在自然界中通过大气、水、土壤、岩石和生物来进行循环，铜污染是环境污染的重要因素之一，主要来源为铜烟尘、废水、废渣。我国土壤平均含铜量为22mg/kg，洗铜矿废水含铜为250-500mg/L，饮用水的铜含量不超过1mg/L，健康人经尿液排泄的铜为10-50μg/d，成人正常情况下每日摄入2 .5-5mg铜。

当铜离子在人体内积累过量时，会给人体带来诸多疾病，比如：肝硬化、Menkes、Wilson以及Alzheimer等。此外，摄入过少会造成脑细胞中色素氧化酶数量及活性下降，人体表现为记忆衰退、思维紊乱、反应迟钝、运动失常等。

荧光技术作为新兴技术，因其灵敏性高而得到快速发展，并且荧光分子探针也得到更多的研究者的瞩目而快速发展。荧光分子探针是可以在某一波长范围内产生荧光而且荧光强弱易随环境而灵敏改变的荧光性分子，一般有三部分构成，即识别基团、荧光基团和连接臂。荧光分子探针是荧光技术和分子识别的结合，通过识别基团结合目标分子，使荧光基团产生荧光，再通过仪器检测荧光信号以得知分子信息，进而实现分子的实时检测。荧光分子探针又可称为荧光传感器，因其设备简单、检测方便、灵敏度高并且可以即时裸眼观察等诸多优点在离子以及一些小分子的检测方面应用宽广而发挥着不可替代的作用。

荧光分子探针中作为识别基团的分为6类：多胺及冠醚类、多吡啶及开链类、小分子含氮杂环类、环糊精类、杯芳烃类和其他类型。作为荧光团的主要有7类：稠环芳烃类、萘酰亚胺类、碳菁类、卟啉酞菁类、荧光素和罗丹明类、氟硼类、金属配合物类。其中罗丹明及其衍生物是一类以氧杂蒽为母体的呫吨类碱性染料，主要包括R101、四乙基罗丹明和羧基四甲基罗丹明等。Noelting等人在1905年首次合成了罗丹明类染料，1997年Cazrnik等合成可选择性识别Cu²⁺的罗丹明B类衍生物荧光探针，其后以罗丹明类衍生物作为荧光团的荧光探针快速发展。

对重金属离子的检测大都在水相体系中进行，而罗丹明类染料在水相中几乎无溶解性，因此罗丹明类荧光探针的灵敏度下降，把其应用于Cu²⁺的检测也就受到限制。此外以罗丹明类荧光染料为主体的多数荧光探针目前还存在诸多缺陷，如：稳定性较差、易沉淀、水溶性不好、不能回收利用、多在有机相中检测而导致二次污染。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供锂皂石-罗丹明杂化荧光材料，该杂化材料水溶性好，具有特异选择性，只与铜离子发生反应，荧光变化大、颜色变化明显，因此能够用于纯水中铜离子的检测中，进而达到检测铜污染的目的；本发明的另一目的在于提供锂皂石-罗丹明杂化荧光材料的制备方法，运用干法杂化，制备方法简单易操作，制备过程中罗丹明染料开环少，制得的锂皂石-罗丹明杂化荧光材料水溶性好，遇铜离子荧光变化明显，颜色变化明显。

本发明是通过以下技术方案实现的：