[发明专利]荧光分子传感器及制法、水中痕量铀酰离子的检测方法

说明书

本发明公开了荧光分子传感器及制法、水中痕量铀酰离子的检测方法，属于环境中铀酰离子检测技术领域。本发明的结构如式I所示的荧光分子传感器，或其盐、溶剂化物。制备方法包括：将[1‑(4‑氰基苯基)‑1,2,2‑三苯基]乙烯、盐酸羟胺、三乙基胺于Nsubgt;2/subgt;保护下加热反应，生成式I化合物。本发明的基于聚集诱导发光效应的水中痕量铀酰离子的检测方法，以式I化合物为荧光探针，从水溶液中捕获铀酰离子，采用荧光分析法进行检测。本发明创造性地采用偕胺肟基团修饰四苯乙烯，获得了能够高选择性的从水溶液中捕获铀酰离子，在聚集态下有较好的发光性能的式I化合物。本发明的检测方法灵敏度更高，选择性好，不易受其他金属离子干扰，结果准确。

技术领域

本发明属于环境中铀酰离子检测的技术领域，具体涉及荧光分子传感器及水中痕量铀酰离子的检测方法。

背景技术

铀是核工业的重要原料，含有铀的放射性废物经过迁移、转化，会逐渐渗入水体、土壤等环境介质，最终进入生物圈系统，进而对人和生态系统造成危害。环境中的铀特别是水中痕量铀浓度的监测，是评估人们可能暴露在铀环境中产生健康风险的数据基础。

水体中的铀一般以铀酰离子存在。铀酰离子的检测技术手段较多，包括离子色谱法、比色法、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法、荧光光谱法等。离子色谱法检测时间短、运行成本较低，但灵敏度不高；比色法可以在可见光条件下根据颜色变化进行检测，非常方便和高效，但这种方法易受环境干扰；电子吸收光谱法及电感耦合等离子体法虽具有高灵敏度，但需要前处理步骤，仪器设备很昂贵而且很复杂。因此，荧光检测由于具有较高的灵敏度和选择性、响应速度快、制备简单、成本低廉等特点，已经成为检测铀酰离子的关注热点。

利用荧光光谱检测水中痕量铀酰离子，目前国内外均有若干相关方法的报道。这些方法包括：荧光有机小分子传感器、荧光生物分子传感器、荧光聚合物传感器和荧光纳米材料。但是这些方法存在两个问题：一是基于溶液态发光的荧光分子浓度增大或聚集时，荧光强度会降低甚至淬灭，发生聚集导致发光淬灭(aggregation-caused quenching,ACQ)现象。ACQ效应大大降低了荧光分子的发光效率，限制了荧光传感器在水中痕量铀酰离子检测的应用；二是荧光分子对铀酰离子的选择性较差，可能会受到水中常见金属离子的干扰。

与荧光淬灭相对的是荧光强度增强的方法。分子由分散状态转变为聚集状态后荧光发射增强的现象被称为聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)现象。具有AIE效应的荧光分子在溶液状态下发光微弱或不发光，而在聚集态发光强烈。这种独特的荧光性质，可以缓解荧光淬灭的问题。但是采用聚集诱导发光方法，又存在灵敏度不同及选择性不好的问题，水中常见金属离子也会对其有干扰。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种荧光分子传感器，聚集态下有较好的发光性能，并且能够高选择性的从水溶液中捕获铀酰离子。

本发明的目的之二在于，提供一种采用荧光分子传感器为荧光探针的水中痕量铀酰离子的检测方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的结构如式I所示的荧光分子传感器，或其盐、溶剂化物，

典型具有AIE特性的四苯乙烯分子在聚集态下有较好的发光性能，且易于合成并功能修饰。偕胺肟基团(-C(NH₂＝N-OH)作为最好的铀酰离子配体之一，能够高选择性的从水溶液中捕获铀酰离子。四苯乙烯基团在聚集状态下由于分子间距离减小，分子内旋转受限，激发态能量以非辐射跃迁方式消耗的部分大大减少，辐射跃迁消耗的能量显著增加，使得该化合物具有较好的荧光性质；偕胺肟基团通过η²配位的形式实现对水中铀酰离子的高效配位，表现出良好的选择性和抗干扰能力。