[发明专利]一种均三嗪衍生物化学修饰玻璃表面传感器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种均三嗪衍生物化学修饰玻璃表面传感器，特别涉及均三嗪衍生物化学修饰玻璃表面传感器及其制备方法和在硝基芳烃检测中的应用，属于传感器制备和荧光传感材料技术领域。

背景技术

硝基芳烃类化合物（NACs），如2,4,6-三硝基甲苯（TNT）、2,4-二硝基甲苯（DNT）等，是各种爆炸物的主要成份。实现对硝基芳烃的快速、灵敏检测对公共场所的安全检测、工业过程控制、环境监测等等，都具有重要的意义。目前，在火车站和机场多数采用X射线衍射仪、离子迁移谱等。然而，这些检测器价格昂贵且比较笨重，不便于制备成便携式检测器用于现场实时检测。

近年来，荧光传感器在检测微痕量爆炸物方面显示出了灵敏度高、操作简单、成本低廉等优越性，引起了人们的研究兴趣。常用的传感材料是各种共轭化合物，如多环芳烃、共轭聚合物等。人们一般将传感材料溶液或其与某种聚合物基质的掺杂物通过旋涂的方法来制备薄膜传感器。然而，旋涂膜有以下几方面的缺点限制了它的应用：1）共轭化合物在膜中容易形成π-π堆积，导致荧光自猝灭现象；2)由于旋涂膜具有一定的厚度，这就意味着硝基芳烃需要的一定的时间在膜内扩散，使内部传感分子荧光猝灭，因此响应速度慢、荧光猝灭率低；3)由于传感材料与基片表面没有化学键连接，容易导致传感材料的流失，降低了薄膜传感器的使用寿命。为了克服以上旋涂膜传感器的缺点，人们开始将荧光传感分子通过某一官能团反应而接枝于固体基质表面，形成梳状结构的单分子膜荧光传感器。然而，这种梳状的单分子膜结构中，荧光基团均位于柔性接枝链的末端，荧光团间容易相互靠近从侧面π-π堆积，产生荧光自猝灭而导致荧光强度降低。因此，开发出响应灵敏的荧光传感材料及新型的接枝反应方式，对于获得光学性能及传感性能优良的单分子膜荧光传感器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供一种均三嗪衍生物化学修饰玻璃表面传感器及其制备方法。

本发明的另一目的是提供该种传感器在DNT检测中的应用。

本发明采取的技术方案为：

一种均三嗪衍生物化学修饰玻璃表面传感器的制备方法，包括步骤如下：

（1）玻璃片的羟基化处理

将玻璃片在400～600℃煅烧2～6h除去表面的有机杂质，再用超纯水清洗，然后放入浓硫酸与双氧水的混合液中浸泡，用大量蒸馏水清洗玻璃片，清洗后的玻璃片在无尘干燥箱内干燥；

（2）玻璃片的硅烷化处理

将羟基化的玻璃片浸泡在甲苯和3-氯丙基三乙氧基硅烷（CPTS）的混合液中，30～80℃浸泡5～20小时，冷却到室温后用乙醇清洗，除去多余的甲苯和3-氯丙基三乙氧基硅烷，浸泡在乙醇中保存待用；

（3）均三嗪衍生物在玻璃片表面的接枝

取均三嗪衍生物溶于甲苯中，并加入氢化钠，搅拌均匀后，将硅烷化处理的玻璃片浸泡于上述溶液中，于30～80℃反应5～20小时，用乙醇冲洗反应后的玻璃片，分别放入乙醇和四氢呋喃中超声震荡去除物理吸附在玻璃片上的均三嗪衍生物即得。

接枝后的玻璃片保存在乙醇中待用。

上述的均三嗪衍生物（化合物II），结构式如下：

上述步骤（1）所述浸泡为在浓硫酸与双氧水（30%）体积比为7:3的混合液中50～150℃浸泡1小时。所述的干燥为在无尘干燥箱内100℃干燥1h。

上述步骤（2）中甲苯和3-氯丙基三乙氧基硅烷的混合液中甲苯与3-氯丙基三乙氧基硅烷的体积比为10:1。

上述步骤（3）中均三嗪衍生物与氢化钠的质量比为1：10～40，甲苯的用量为每克均三嗪衍生物用500-5000ml。

上述方法制备的传感器。制备路线见图1。传感器的3D模型见图2，所述的传感器在DNT检测中的应用。