[发明专利]一种荧光化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种荧光化学传感器及其制备方法和应用，属于荧光化学传感器技术领域，本荧光化学传感器使用环境友好的聚乙烯亚胺和单宁酸作为原料，先将水、单宁酸依次加入聚乙烯亚胺中，在室温下搅拌使其反应，然后对溶液进行透析，得到的大分子浓缩液即为荧光化学传感器。本荧光化学传感器对Fe³⁺离子表现出高度的灵敏度和选择性，可用于Fe³⁺离子含量的测定；本发明提供的制备方法反应条件温和、合成步骤简单，不涉及有毒有害物质，安全性好。

技术领域

本发明涉及荧光化学传感器技术领域，具体涉及一种荧光化学传感器及其制备方法和应用。

背景技术

铁在地壳中是仅次于铝的第二种丰富金属，与人类生活密切相关。Fe³⁺是铁元素的主要离子存在形式。作为人体中的微量元素，Fe³⁺负责酶的催化作用、氧的活化、氧的转运以及DNA和RNA的合成，缺乏和过量的Fe³⁺离子会导致多种人类生理功能紊乱。血清铁含量是诊断血液中铁离子水平的主要指标之一。除存在于人体中外，天然淡水中还发现了Fe³⁺离子，含量范围为0.5至50mg/L。根据世界卫生组织的要求，水中Fe³⁺离子的浓度不应超过0.3mg/L(5.4μmol/L)。当Fe³⁺离子的浓度超过0.3mg/L时，会带来令人无法接受的气味，此外，“铁细菌”还会在管道上产生粘稠层。因此，监测人体血清及水环境中Fe³⁺离子的浓度对人体健康和环境至关重要。

目前为止，已报道了多种测定Fe³⁺离子的方法，例如原子吸收分光光度法(AAS)，电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)，伏安法和比色法等。尽管原子吸收分光光度法和电感耦合等离子体原子发射光谱法是检测金属阳离子的经典方法，但这些方法使用的仪器价格昂贵且外形笨重，不能分辨金属离子的价态；伏安法和比色法容易受到水体基质的干扰，通常需要复杂的样品制备程序。而荧光化学传感器具有选择性好、灵敏度高，可以目视化判断等优点。荧光化学传感器主要基于碳点，有机小分子化合物，有机聚合物，贵金属纳米材料和半导体量子点等。其中有机小分子化合物和有机聚合物由于良好的选择性和无金属成分受到广泛关注。例如专利CN103983765B-一种荧光检测三价铁离子的方法报道了一种香豆素类荧光探针，专利CN105884788B-一种基于罗丹明B的Fe³⁺分子荧光化学传感器、制备方法及应用报道了一种基于罗丹明B的分子荧光化学传感器，但这些探针/传感器都需要复杂的制备过程，制备过程中需要高温及有毒有害的有机溶剂等条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种荧光化学传感器及其制备方法和应用，本发明使用环境友好的聚乙烯亚胺和单宁酸作为原料，在室温下搅拌即可合成识别三价铁离子的高灵敏度和选择性的荧光化学传感器。反应物不含金属及有机溶剂，反应条件温和，是一种绿色、灵敏、高选择性的Fe³⁺荧光化学传感器。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种荧光化学传感器，所述荧光化学传感器为由单宁酸和聚乙烯亚胺交联生成的共聚物；所述单宁酸和聚乙烯亚胺的质量比为1:1～1:10。

优选的，所述荧光化学传感器的最大荧光激发波长为340nm，最大荧光发射波长为460nm。

一种上述荧光化学传感器的制备方法，其包括如下步骤：

S1、将水、单宁酸依次加入聚乙烯亚胺中，在室温下搅拌使其反应；

S2、反应结束后，对溶液进行透析，得到的大分子浓缩液即为荧光化学传感器。

通常在室温下搅拌2小时后荧光光强就达到最强，因此，所述步骤S1中搅拌时间优选2小时。

步骤S2中的透析用于将未反应完的小分子除去，纯化样品，优选的，透析用于截留分子量大于等于5000Da的物质。