[发明专利]用于检测硝基类爆炸物的荧光传感聚合物材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光传感技术领域，尤其涉及一种用于检测硝基类爆炸物的荧光传感聚合物材料及制备方法。

背景技术

随着社会的进步与发展，恐怖袭击、环境问题越来越受到社会的关注。一些新的材料被用来检测爆炸物，一种高效的能够快速检测出痕量硝基芳烃的材料非常重要。在目前的痕量硝基芳烃检测方法中，荧光传感器被公认的认为具有选择性好，灵敏度高等优点。

2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2，4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)等硝基芳烃都是爆炸物中常见的组成成分。这些硝基芳烃都是缺电子的物质而荧光共轭聚合物是富电子性物质。当硝基芳烃与共轭聚合物传感器接触时，电子由共轭聚合物传导给硝基芳烃引发荧光猝灭，从而检测出硝基芳烃。同时由于共轭聚合物具有“分子导线效应”因此对硝基芳烃的灵敏性具有成倍的放大效应。虽然荧光检测法具有一系列的优点，但是依然存在一些问题影响对硝基芳烃的检测性能。荧光共轭主链间容易发生π-π堆积，这严重影响了起荧光强度以及聚合物的溶解性，从而限制了其应用范围。π-π堆积也会使聚合物自身发生自猝灭从而影响传感性能。

目前，许多科研者根据以上共轭聚合物的缺点设计合成了一系列的荧光共轭聚合物来克服其缺点，但是其在实际应用时效果都不太理想。

发明内容

本发明提供一种荧光传感聚合物材料，该聚合物提高了对硝基芳烃类爆炸物的荧光猝灭效率。

本发明采用以下技术方案：

一种荧光传感器聚合物材料，其结构式如式1：

其中，x：(0.1～2)，y：(0.1～2)，z：(0.1～2)。

本发明还提供一种上述荧光传感器聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：以2,5-二溴噻吩、聚苯乙炔撑类聚合物和2,7-二溴-9,9-二苯基芴为原料，进行聚合制得结构式如式1的聚合物。

具体的制备方法如下：

2,5-二溴噻吩、聚苯乙炔撑类聚合物和2,7-二溴-9,9-二苯基芴溶于无水二异丙胺(DIPA)和无水甲苯，氩气保护下，加入PdCl₂(PPh₃)₂、PPh₃和CuI，90～110℃反应18～36h，然后提纯制得荧光传感聚合物(P)材料。

聚苯乙炔撑类聚合物的结构式如式2：

其中，所述聚苯乙炔撑类聚合物、2,5-二溴噻吩和2,7-二溴-9,9-二苯基芴的摩尔比为1：(1～2)：(1～2)，优选摩尔比为1:1:1。经过实验验证与分析，此条件下得到的荧光传感聚合物P的产率较高。

所述无水二异丙胺(DIPA)和无水甲苯作为溶剂将原料进行溶解以利于反应物的顺利反应，其用量根据原料的用量而定。优选的，2,5-二溴噻吩、无水二异丙胺(DIPA)和无水甲苯的添加比例为1g：(5～15)ml：(100～200)ml，进一步优选的比例为1g：10ml：150ml。经过实验验证与分析，此条件下更加有利于进行反应。

所述PdCl₂(PPh₃)₂,PPh₃和CuI作为催化剂进行催化反应，其用量根据原料的用量而定。优选的，2,5-二溴噻吩、PdCl₂(PPh₃)₂、PPh₃和CuI的质量比为1：0.1～0.2:1～1.5：0.1～0.3。经过实验验证与分析，此条件下更加有利于催化剂进行催化反应。

优选的，通入氩气的时间为30分钟，在100℃回流反应24h，经过实验验证与分析，此条件为优化后的实验参数，在此条件下得到的荧光传感聚合物P材料的产率较高。

通过在聚苯乙炔撑类聚合物中引入9,9-二苯基芴单元来减弱骨架之间的π-π堆叠，提高聚合物的渗透性，由于其刚性的空间位阻，同时引入噻吩单元使聚合物具有富电子性促进电子在硝基芳烃的与传感器之间的电子传递功能。合成方程如下：

本发明还提供一种上述荧光传感聚合物材料在检测硝基类爆炸物方面的应用。

优选的，所述硝基类爆炸物为2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2，4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)、2，4-二硝基苯酚(DNP)或其衍生物。