[发明专利]胆碱型稀土荧光探针在离子液体中硝基化合物及水中硝基化合物检测的应用

说明书

本发明属于稀土荧光探针技术领域，具体涉及胆碱型稀土荧光探针在离子液体中硝基化合物及水中硝基化合物检测的应用，本发明合成了在离子液体和水溶液中均具有良好溶解性和稳定性的胆碱型稀土荧光探针[choline]₃[Eu(dpa)₃](其中，choline为胆碱，DPA为2,6‑吡啶二甲酸)，利用合成的胆碱型稀土荧光探针作为检测硝基化合物的稀土荧光探针，探究其在水和1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐(BmimPF₆)离子液体中对各类硝基化合物的荧光检测性能，本发明填补稀土荧光探针在离子液体溶剂中实现物质检测的空白，同时为在离子液体中实现硝基化合物的检测产生重要的应用价值。

技术领域

本发明属于稀土荧光探针技术领域，具体涉及胆碱型稀土荧光探针在离子液体中硝基化合物及水中硝基化合物检测的应用。

背景技术

硝基化合物是一类重要的化工原料，然而硝基化合物大多具有较高的毒性和危险性，其不仅严重威胁人类健康，而且严重威胁着人类生态环境和公共卫生的安全。随着人们对生态保护和安全意识的日益提高，如何灵敏识别和检测目标检测物中的硝基化合物，越来越受到国内外科研工作者们的广泛关注。

目前用于检测硝基化合物的方法主要有光谱法、色谱法和电化学分析法等。其中，光谱法中的荧光光谱分析法具有检测灵敏度高、经济高效、操作简单的优点，如何制备可以准确检测痕量硝基化合物并有效排除背景干扰影响的荧光探针分子一直以来是科研工作者们关注的重点。在荧光检测领域，胆碱型稀土荧光探针不仅具有较大的Stokes位移，可有效避免样品检测时的自吸收问题，并且其特殊的衰减寿命可在检测中有效地区分背景干扰，与有机小分子、量子点、荧光蛋白等主要的荧光标记物相比，胆碱型稀土荧光探针的检测信号为锐线光谱，同时具备选择性好、便捷快速的优点，因此稀土荧光探针被认为是制备荧光探针的理想材料。如何制备得到可快速识别和检测硝基芳香化合物的稀土荧光探针，是国内外科研工作者们的关注热点。

然而，由于单一稀土离子的内层4f电子为禁阻跃迁，因此直接激发稀土离子具有发光效率低的缺陷，其改善方式主要是通过有机配体与稀土离子间的能量传递效应(即天线效应)来实现。因此，可以利用待测物对胆碱型稀土荧光探针中的能量传递效应的阻断，实现胆碱型稀土荧光探针荧光猝灭响应的目的，胆碱型稀土荧光探针可检测硝基化合物的过程即是遵循这一原理。

随着材料领域对高性能和环保发展的需求，离子液体作为新兴绿色溶剂逐步进入人们的视野。离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的一种盐类溶剂，在室温或近室温下呈液态；不同于传统的水和有机溶剂，离子液体具有液态温度范围宽、不挥发、不燃烧、导电导热性和热力学稳定性优良等优点，这使得离子液体成为传统溶剂的优势替代者，逐渐崭露头角于各高新技术和新能源领域。鉴于离子液体的进一步深入推广与应用，不可避免的促使对有毒和污染物的检测不仅仅局限于水和有机溶剂的环境中，而硝基化合物也在其列，这对稀土荧光探针在离子液体中能否实现硝基化合物的检测提出了新的要求。同时已开展的研究也表明，溶剂的类型对胆碱型稀土荧光探针检测硝基化合物有着显著的影响。例如，印度国际大学的Mondal课题组研究发现2,6-吡啶二羧酸的稀土铽配合物对各类硝基化合物存在猝灭效应，并且发现检测的灵敏性取决于溶剂的类型，在水和不同的有机溶剂(水、甲醇、乙腈和四氢呋喃)中，稀土荧光探针具有不同的灵敏度和检测限。然而稀土荧光探针在离子液体中的检测性能如何，尚未见相关研究工作的报道。

目前，国内外科研工作者已对稀土离子及其配合物在离子液体中的发光性能开展了一定研究。结果表明，首先在可见和近红外光区，离子液体对稀土光谱并无干扰；其次与传统溶剂相比，离子液体对溶质分子具有弱配位和弱溶剂化的特点；此外还发现稀土离子及其配合物在离子液体中具有更高的荧光强度和寿命，这不仅从根源上避免了溶剂配位引起稀土荧光探针荧光猝灭的几率，减少了检测过程中溶剂对探针响应性能的影响，而且也有利于保持稀土荧光探针在其中配位结构的稳定性，进而提升稀土荧光探针的荧光性能和稳定性。