[发明专利]一种基于稀土杂化层状物的荧光传感材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及荧光传感材料制备的技术领域，具体公开一种基于稀土杂化层状物的荧光传感材料及其制备方法和应用。本发明以十二烷基磺酸钠和香豆素‑3‑羧酸分别作为支撑剂和光吸收剂，通过离子交换和插层化学法，共插入层状稀土氢氧化物中，制备得到了一种新型的稀土杂化层状物，然后采用甲酰胺对制备的稀土杂化复合物进行剥离，可以得到二维片状稀土杂化物的胶体溶液。本发明制备的胶体溶液可显示出Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂特征跃迁的红色发射光，且通过有机阴离子共插层，显著提高了Eu³⁺的荧光强度，制备的胶体溶液对Cu²⁺具有很高的灵敏性，检出限可达0.35μM，可望应用在生物医学和环境等领域。

技术领域

本发明涉及荧光传感材料制备的技术领域，尤其涉及一种基于稀土杂化层状物的荧光传感材料及其制备方法和应用。

背景技术

Cu²⁺是自然界中生理毒性较强，分布最为广泛的金属污染物之一，容易通过食物链进行生物富集，最终进入人体。一旦进入人体后，对神经系统造成严重损害，引起认知障碍与情绪失常，甚至导致死亡。因此，对环境和生物样品中铜离子的分析检测变得越来越重要。目前，常用的检测铜离子的方法主要有：原子吸收光谱法，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、离子交换色谱等技术、电化学法等。这些技术灵敏度高、特异性强，但存在着样品前处理较为复杂、仪器费用高、以及需要专业人员进行操作等缺陷，难以用于重金属的现场检测。荧光传感器能将分子识别信号转变为可供测量的荧光信号，具有选择性高，成本低，以及可以实时原位检测等优势，在铜离子检测领域受到了广泛关注。

层状稀土氢氧化物(LREHs)是一类新型阴离子交换化合物，其通式为RE₂(OH)₅X·nH₂O(RE：稀土离子，X：层间无机或有机阴离子)。二维堆积层中稀土离子易变换的取代能力赋予这个家族具有丰富的颜色可调性和光功能开关性能，而层间插层不同有机或无机阴离子可实现多种效果和功能，有利于设计出具有多功能的LREHs。因此，层状稀土氢氧化物有望成为新型的铜离子检测材料。但是，目前层状稀土氢氧化物作为检测铜离子荧光传感材料的相关报道很少。因此，提供一种灵敏度高、选择性好的便于实时现场检测铜离子浓度的新型材料具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中检测铜离子的方法存在灵敏度低，以及无法实时现场检测的问题，本发明提供一种基于稀土杂化层状物的荧光传感材料及其制备方法和应用。本发明通过将十二烷基磺酸钠和香豆素-3-羧酸分别作为支撑剂和光吸收剂，通过离子交换和插层化学法，共插入层状稀土氢氧化物中，制备得到一种新型的荧光传感材料，其对铜离子具有较高的灵敏度和选择性，且可实现对含铜溶液的现场实时检测。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种基于稀土杂化层状物的荧光传感材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、将可溶性钆盐、可溶性铕盐、金属硝酸盐和六亚甲基四胺，加水混合均匀，得混合溶液；将所述混合溶液加入反应釜中，于85-95℃反应11-13h，离心，洗涤，干燥，得NO₃-LGdH:Eu固体粉末；

步骤二、将香豆素-3-羧酸和氢氧化钠加入水中，混合均匀，得香豆素-3-羧酸钠溶液；

步骤三、取所述NO₃-LGdH:Eu固体粉末、十二烷基磺酸钠和所述香豆素-3-羧酸钠溶液，混合均匀，加入反应釜中，于60-70℃反应12-12.5h，离心，洗涤，干燥，得DS_1-yCC_y–LGdH:Eu固体粉末；其中，0.35≤y≤0.45；

步骤四、将所述DS_1-yCC_y–LGdH:Eu固体粉末加入甲酰胺中，超声分散，得所述基于稀土杂化层状物的荧光传感材料。