[发明专利]基于双响应镧系MOF的可视化水荧光微传感器、定水管装置、水可视化测定装置及其应用

说明书

本发明公开了一种基于双响应镧系MOF的可视化水荧光微传感器、定水管装置、水可视化测定装置及其应用。本发明所制备的水纸基微传感器具有响应快、灵敏度高、操作简便、耗时短等优点，解决了MOF分散液传感模式不稳定、准确度低的问题，结合新型定水管装置以及智能机辅助的可视化检测装置，首次实现了固体药物中微量水的快速准确定量，解决了现有方法只能实现液体溶剂中水含量测定的问题。本发明的水含量纸基荧光微传感器制备技术简单、成本低，适合大批量生产，不仅首次实现了固体样本中微量水的即时、可视化定量，而且本方法不消耗有机溶剂，更加环保绿色，在固体样本水含量的测定中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光传感器领域，具体涉及一种基于双响应镧系MOF的可视化水荧光微传感器、定水管装置、水可视化测定装置及其应用。

背景技术

无论对于药品生产，还是食品制备，开发一种简单、快速、可信的固体样本水含量化学分析方法是迫切需要的，在这里水分是常见的杂质，它的过量存在会对药品、食品的理化性质产生不利影响，容易诱导霉变、腐败的发生，从而造成经济损失以及对人体健康造成潜在威胁。发光水传感器吸引了极大的研究兴趣，由于他们相比于电化学传感器具有显著优势(不需要校正、可以原位检测、制备简单)，同时相比于传统的卡尔-费休氏水含量测定法(需要特制的仪器以及训练有素的操作人员)，基于发光传感器的检测毫无疑问是更简单的。截止到目前，一系列用于水含量测定的发光传感器被开发，其中，大部分基于荧光小分子的发光传感器检测限较高，无法实现小于1％含水量的准确测定，并且它们不容易回收再利用。

MOFs是一类具有潜在空隙和开放框架结构的配位聚合物，其中，发光MOFs是一类快速发展的具有广泛应用前景的结晶材料，由于其发光形式多样、结构多样可调、制备简单、可预浓缩分析物(提高灵敏度)等诸多优势，发光MOFs已经被广泛应用于各类生物、化学传感当中。近年来，一系列基于发光MOF的水含量传感器被开发出来，其中有些是基于单发射荧光，这不利于检测的准确度，幸运的是，一些基于双波长发射的水含量测定荧光MOF被开发出来，提高了检测准确度。然而，值得被关注的是，由于MOF的异质性，其分散液的稳定性是有限的，基于分散液检测模式的荧光测定法的准确度有待进一步提高。另一方面，目前所报道的水检测荧光MOFs都只能实现有机溶剂中的水含量测定，还没有研究报道发光MOF可以实现固体样本中水含量的快速测定。毫无疑问，固体样本中水含量测定是更复杂的，需要合理设计新型检测方法去解决以上问题。更进一步的，基于发光MOF的水含量测定机理也需要通过理论计算的方法被进一步探究，从而丰富发光MOFs用于水分测定的分子水平理论，为同类型基于MOFs的发光传感器的研发提供更充分的理论指导。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于双响应镧系MOF的可视化水荧光微传感器、定水管装置、水可视化测定装置及其应用。

为实现上述目的，本发明选择镧系Eu离子为金属节点，选择具有强镧系离子敏化作用的吡啶-2,6-二甲酸作为有机配体1，选择2-氨基对苯二甲酸为有机配体2，通过一锅法合成了新型双配体镧系MOF。该镧系MOF具有双发光中心，红色荧光来自Eu离子的特征发光，而蓝色荧光来自2-氨基对苯二甲酸的特征荧光。双配体的合成比例以水分响应灵敏度为指标进行了优化，最优配体比例制备的镧系MOF，随着水含量增加，蓝色荧光逐渐增强，而红色荧光逐渐减弱，这种turn-on联合turn-off的双响应MOF进一步提高了检测灵敏度。同时，由于配体2的蓝色荧光随着水含量增加发生蓝移，方法的长程线性较差，幸运的是，基于多点校正的色度分析可以有效改善荧光蓝移造成的结果偏差，使得长程线性极好，这也进一步验证了基于比率色度的分析检测模式效果更好，这也是后续的可视化检测的优势之一。接着，通过简单的浸泡法制备了纸基水含量荧光微传感器，该纸基微传感器具有优异的水响应可逆性，同时针对固体样本，构建了小巧、有效的定水管装置，进一步结合智能机辅助的可视化检测装置，一个简单、快速、灵敏、高效、可行的固体样本水含量测定方法被成功构建。

本发明提供的方案如下：