本發明專利技術公開了一種檢測有機溶劑中水含量的熒光化學傳感器及其應用。通過酰化反應將一端基雙鍵引入４－氨基－４’－Ｎ，Ｎ－二甲氨基查爾酮分子中，使其能與膜基質單體一起直接聚合在含端基雙鍵的玻璃表面或光纖頭上，實現器件化，應用于熒光傳感器器件的關鍵部分；當該光極膜置于極性不同的有機溶劑中時，能產生多種形式的熒光響應。本發明專利技術的傳感器具有結構簡單，穩定性好，熒光響應時間短，幅度大的特點，可應用于有機溶劑中微量水的原位、實時檢測，檢測靈敏度高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種熒光傳感器，具體涉及一種檢測有機溶劑中水含量的熒光化學傳感器。
技術介紹
有機溶劑中水的測定是一個重要的分析項目，醫藥、化工、食品、塑料、合成纖維等產品中水含量的表征是一項重要指標。為了保證產品質量或了解產品性能，常常需對有機溶劑中的含水量進行測定。現有的測定水含量的方法大多采用經典的卡爾·費休水份測定方法。然而隨著探測技術的發展和科技的進步，尤其是在計算機自動控制系統廣泛應用的今天，人們對水含量測定的準確和可靠性的要求越來越高。但是目前，用于有機溶劑中水含量測定的光化學傳感器還很少。Bai等利用含季銨鹽基團的多孔聚乙烯樹脂在有機溶劑和水中溶脹體積不同導致溶劑相中反射光譜不同這一性質研制了一種可測定丙酮中水含量的光導纖維傳感器。Blyth等利用凝膠全息衍射光柵的衍射色隨有機溶劑中水含量的變化而改變的關系，提出了一種全息型水傳感器。但這些方法不能實現快速可逆，也就是說不能用于實時檢測。目前，熒光技術已廣泛用于各種類型的、各種檢測對象的光化學傳感器的設計與研制之中。這不僅僅是因為熒光法固有的靈敏度與選擇性，而且還由于熒光測量信號的豐富及設計的簡便。其中基于強度變化的熒光化學傳感器具有響應迅速、可逆、長壽命、測試對象廣泛等優點。因此，設計、合成一種能夠對有機溶劑中微量水實現熒光強度響應的熒光化學傳感分子是一項具有挑戰性的研究工作。
技術實現思路
本專利技術旨在用一種查爾酮衍生物制作的熒光化學傳感器檢測有機溶劑中水含量，以解決微量水的快速實時檢測的技術問題。本專利技術解決上述專利技術目的的技術方案如下檢測有機溶劑中水含量的熒光化學傳感器，包括硅烷化的玻片或光纖，膜基質單體經光聚合附著于玻片或光纖上的光極膜，其特征在于膜基質單體中的熒光載體為查爾酮分子經酰基化合成的4-(甲基丙烯酰基)氨基-4’-N，N-二甲氨基查爾酮，將上述查爾酮衍生物溶于N，N-二甲基甲酰胺中，依次加入丙烯酰胺，甲基丙烯酸羥乙酯，交聯劑，三衍生物溶于N，N-二甲基甲酰胺中，依次加入丙烯酰胺，甲基丙烯酸羥乙酯，交聯劑，三乙醇胺和光敏劑，取0.1～0.2ml上述膜溶液于聚四氟乙烯板上，用已硅烷化的玻片或光纖蓋于其上，經紫外光聚合后，室溫干燥制成。所述的熒光化學傳感器檢測有機溶劑中水含量的方法，將以查爾酮衍生物為熒光載體制成的傳感器裝入聚四氟乙烯流通的頂端，待測樣品以1.5ml/min的速度輸入流通池，在不同有機溶劑中熒光載體的最大激發波長和發射波長處測量熒光強度并按照校正方程式測出有機溶劑中的水含量。下面結合附圖進一步詳述本專利技術附圖說明圖1是聚四氟乙烯流通池結構圖(A)、流通池池體 (B)、旋塞(C)、光極膜(D)、玻璃片 (E)、檢測室 (F)、雙臂光纖(G)、樣品通道入和出口。圖2是熒光傳感器分子在不同有機溶劑中的熒光響應光譜圖縱坐標為熒光強度，橫坐標為發射波長，其中(1)、四氫呋喃(2)、乙酸乙酯(3)、丙酮(4)、乙腈 (5)、乙醇(6)、水 (7)、甲醇圖3是熒光傳感器分子在含不同體積水的丙酮溶液中的熒光響應光譜圖其中縱坐標為熒光強度，橫坐標為波長。水含量從低到高依次為(v/v％)(1)0(2)3.0(3)5.0(4)10.0(5)15.0(6)20.0(7)30.0(8)40.0圖4是熒光傳感器分子在循環通入不同水含量的丙酮溶液時熒光強度隨時間的變化情況其中縱坐標為熒光強度，橫坐標為時間。水含量從低到高依次為(v/v％)(a)0(b)4.0(c)6.0(d)40.0圖5為實施例1的熒光強度與水含量的關系圖；圖6為實施例2的熒光強度與水含量的關系圖；圖7為實施例3的熒光強度與水含量的關系圖。該查爾酮衍生物是一個給-受體結構類熒光化合物，具有很高得熒光量子產率和較大的斯托克斯(Stokes)位移，是4-氨基-4’-N，N-二甲氨基查爾酮通過酰化反應后的產物，它具備可供聚合的端基雙鍵，化合物合成步驟如下所示4-氨基-4’-N，N-二甲氨基查爾酮(A)可以按文獻(自然科學進展1999年12月第9卷第12期增刊)中的合成路線合成。將0.60g化合物(A)，70ml無水四氫呋喃，0.70ml三乙胺加入250ml三口燒瓶中，開動攪拌器，在冰浴中緩慢滴加0.60ml甲基丙烯酰氯，滴完后在室溫下繼續攪拌反應4小時，反應結束后旋轉蒸發除去四氫呋喃，加入150ml蒸餾水，最后抽濾得到產物(B)為褐色固體，產率73.0％。質譜基峰334，+335。 在上述的熒光水傳感器分子化合物結構中，羰基是得電子基團，而N，N-二甲氨基則是供電子基團。對于這類具有給-受體結構化合物，容易發生分子內電荷轉移(ICT)。當化合物分子受激發時，由于強烈的分子內電荷轉移引起非輻射衰減，進一步導致正溶致動力學效應的產生。同時，其電子激發態比基態具有更大的極性，隨著溶劑極性的增大，對激發態比對基態產生更大的穩定作用，因此，熒光光譜隨溶劑極性增大而向長波方向移動。當有機溶劑中含有少量水時，該熒光載體分子容易與水形成氫鍵性復合物，而使熒光強度迅速降低。如丙酮中水含量變化時，熒光強度隨之改變，見圖3。查爾酮衍生物在含水有機溶劑中產生的上述熒光響應可以用作熒光傳感器，以實現對有機溶劑中少量水的原位、實時檢測。熒光傳感器的制備及測定方法包括以下步驟(1)、石英玻片(直徑13mm)浸入鉻酸洗液中浸泡30分鐘，然后依次放入3％氫氟酸和10％過氧化氫溶液中各浸泡20分鐘，再用蒸餾水沖洗干凈。將0.2ml 3-(三甲氧基硅烷基)甲基丙烯酸丙酯(TSPM)、2ml 0.2mol L-1PH為3.6的醋酸-醋酸納緩沖液和8ml二次蒸餾水混合，攪拌5分鐘以制備TSPM溶液。將石英玻片浸入此溶液2小時，最后用蒸餾水沖洗干凈，室溫干燥。(2)、查爾酮衍生物15mg溶于0.2ml N，N-二甲基甲酰胺中，再依次加入200mg丙烯酰胺，0.4ml甲基丙烯酸羥乙酯，0.15ml交聯劑，0.15ml三乙醇胺，0.3ml光敏劑。取0.1～0.2ml此膜溶液滴于干凈的聚四氟乙烯板上，用已硅烷化好的玻片蓋于其上，再用紫外燈(254nm)照射20分鐘，最后用水和乙醇沖洗，室溫干燥。(3)、熒光測量是在帶計算機數據處理系統的PerkingElmer LS55熒光儀上進行，光源為150W氛燈，檢測器為R928F紅外敏感光電倍增管。將附著光極膜的石英玻片由螺母固定在自制的聚四氟乙烯流通池(見圖1)頂端，膜面朝下，使光極膜與樣品溶液接觸。一支雙臂光纖(直徑8mm，長度1m)一端接在熒光儀上另一端插入流通池并緊貼玻片反面。激發光源發出的輻射通過雙臂光纖的一端傳輸到流通池中照射玻片表面，并激發光極膜中的熒光物質，發射的熒光再由另一端傳輸返回到檢測器，進行測定。樣品溶液由蠕動泵以1.5ml/min的速度輸入流通池，光極膜與樣品溶液達到平衡后可得一個穩定的熒光強度值。本專利技術的熒光化學傳感器可應用于各種有機溶劑中水含量的測定。該傳感器在不同有機溶劑中的熒光響應光譜見圖2。本專利技術所涉及的熒光傳感器分子，結構相對簡單、易于合成，可以通過熒光化學傳感器分子中的反應性基團將其固載于玻璃表面或光纖頭上，實現器件化，使其應用于熒光水傳感器器件的關鍵部分。該熒光水傳感器具有穩定性好，熒光響應時間短，幅度大的特點，可應用于有機溶本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種檢測有機溶劑中水含量的熒光化學傳感器，包括硅烷化的玻片或光纖，膜基質單體經光聚合附著于玻片或光纖上的光極膜，其特征在于膜基質單體中的熒光載體為查爾酮分子經酰基化合成的４－（甲基丙烯酰基）氨基－４’－Ｎ，Ｎ－二甲氨基查爾酮，將上述查爾酮衍生物溶于Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺中，依次加入丙烯酰胺，甲基丙烯酸羥乙酯，交聯劑，三乙醇胺和光敏劑，取０．１～０．２ｍｌ上述膜溶液于聚四氟乙烯板上，用已硅烷化的玻片或光纖蓋于其上，經紫外光聚合后，室溫干燥制成。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：牛承崗，官愛令，曾光明，湯琳，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：43[中國|湖南]
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