[发明专利]一种用于检测Cu2+和Fe3+的荧光传感材料、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光化学传感材料，特别涉及一种对Cu²⁺ 和Fe³⁺ 具有高选择性和高灵敏性的快速响应的多孔纳米纤维材料、制备方法及应用，属于高分子材料、荧光化学传感材料及化学分析检测技术领域。

背景技术

随着对环境污染关注度的加大及监测要求的提高，对检测材料的功能要求也越来越多，如快速，简单，灵敏度高，成本低等。在众多的分析检测方法中，荧光检测法具有用量少，反应快，操作简单，高选择性和高灵敏度的特点，被广泛应用在离子痕量和微量分析，生物分子识别等不同领域。近年来，以共轭高分子为基础的荧光化学传感材料受到了广泛的关注，取得了较快的发展。这主要是因为与小分子相比，共轭高分子具有信号放大作用（快速的分子链内和链间的能量或电子转移能力使得任何一处传感基团受到微小干扰都有可能导致整个体系荧光性能的变化，大大增加检测灵敏度），分子结构可调性和聚集态结构多样性等优势，为实现多种环境下完成不同的检测任务提供了更大的可能性。

荧光化学传感材料一般包括荧光增强型、荧光淬灭型和光致变色型三种。传统的荧光化学传感材料主要包括溶液，薄膜，纤维三种形式。相对溶液来讲，薄膜和纤维具有携带方便，操作简单，可重复利用等优点。通常，荧光化学传感材料包括给体和受体两个部分，通过某些基团或分子之间的特殊相互作用如主客体识别、氢键相互作用、正负电荷作用、广义酸碱作用和配位作用等对被检测物质进行识别。随着传感材料的比表面积的增大，其灵敏度逐渐增强。静电纺丝法制备荧光共轭高分子纳米纤维相对于传统的薄膜材料具有比表面积大的优点，有利于提高荧光共轭高分子传感性能的灵敏度，从而有可能实现荧光高分子的材料化，微型器件化和高灵敏性等，使得这种纤维在过滤，超敏感传感器等方面有很大的潜在应用价值，并且可用于静电纺丝的基质很多。聚对亚苯基亚乙烯(PPV)是一种典型的线型共轭高分子，具有优良的发光、光伏转换、光学非线性 及掺杂导电等功能特性,同时具有常温下空气中稳定、制备工艺简单、成本低廉并易提纯和前聚物易溶、易加工等优点，自从1990年剑桥大学卡文迪许实验室实现其电致发光以来，一直是人们的研究热点，是一种具有光电多功能特性的代表性电子聚合物。

荧光化学传感材料在离子检测中的应用已广泛报道，如文献Nano Lett.,2008,8,104-109和 J.Am.Chem.Soc., 2009,131,2008-2012分别介绍了采用氨基和香豆素检测Cu²⁺ 的液态传感体系，但由于存在着不便携带，浪费资源等不足，不能广泛应用。近年来，固态的荧光化学传感材料也取得了较快的发展，如文献Adv.Funct.Mater.,2011,21,845-850介绍了一种用于检测Cu²⁺ 的带有氨基修饰的薄膜，虽然实现了薄膜的重复利用，但仅能检测单一的Cu²⁺，且检测效率较低；文献Environ.Sci.Technol.,2012,46,367-373介绍了一种可同时检测Cu²⁺ 和Cr³⁺ 的传感材料，但是在该报道中必须要两种离子协同作用才能实现膜的重复使用。

发明内容

    本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种对Cu²⁺ 和Fe³⁺具有高选择性，高灵敏性，且制备工艺简单，原料易得，产品稳定性好的聚对亚苯基亚乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PPV/PMMA)纳米纤维膜材料的制备方法及其应用。

实现本发明目的的技术方案是提供一种用于检测Cu²⁺ 和Fe³⁺ 的荧光传感材料，它为多孔纳米纤维膜结构，所述的纳米纤维膜以聚甲基丙烯酸甲酯为基材，负载聚对亚苯基亚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯与聚对亚苯基亚乙烯的质量比为25:1～25:8。

一种用于检测Cu²⁺ 和Fe³⁺ 的荧光传感材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）在温度为50～60℃的条件下，按质量比25:1～25:8，将聚对亚苯基亚乙烯前驱体与聚甲基丙烯酸甲酯溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，冷却至室温后得到质量浓度为26～35%的纺丝原液；

（2）纺丝原液经静电纺丝后在收集屏上得到聚对亚苯基亚乙烯前驱体/聚甲基丙烯酸甲酯纳米纤维膜；