[发明专利]一种柱5芳烃高聚物及合成和在荧光检测、除去汞离子的应用

说明书

本发明公开了一种具有荧光识别和去除汞离子的柱5芳烃高聚物，是先共聚柱5芳烃与巯基乙酸乙酯为原料回流反应得功能化柱5芳烃，再以功能化柱5芳烃和水合肼为原料回流反应得柱5芳烃，然后使柱5芳烃与对苯二甲醛反应，得到黄绿色沉淀，过滤，洗涤，凉干，得柱5芳烃高聚物。该高聚物中，柱5芳烃自身的苯环基团为其提供了很好的荧光信号基，硫原子与汞离子络合使得聚合物的蓝绿色荧光猝灭，实现对汞离子的荧光识别；聚合物难溶于水溶液和有机溶液的特性，可以将汞离子从水相中分离出来，达到去除汞离子的目的。

技术领域

本发明涉及一种具有荧光识别和去除汞离子的高聚物，尤其涉及一种具有荧光识别和去除汞离子的柱5芳烃高聚物及其合成方法，本发明同时还涉及该柱5芳烃高聚物在荧光识别汞离子、以及去除水溶液中汞离子的应用，属于高分子材料，以及阳离子检测和分离技术领域。

背景技术

在众多过渡金属离子中，汞离子由于对人体和自然环境具有很大的危害性，因此它的识别检测以及分离一直以来是环境研究人员的热门话题。在各种检测汞离子的方法中，荧光探针法具有高灵敏度、容易操作的特征，已经越来越受到人们的关注。然而，许多荧光探针对汞离子只是有识别和检测性能，并不能将溶液中的汞离子分离出来，因此十分必要有一种荧光探针即可以检测汞离子又可以除去汞离子。

柱芳烃作为新一代的超分子大环化合物在荧光检测方面已经展示出新颖的效果。通过对柱芳烃结构的修饰，许多离子检测体系得到很好的发展。柱芳烃是一个很好的荧光猝灭剂，因此，利用柱芳烃的这种荧光性质对柱芳烃进行功能化修饰，可作子的识别。

众所周知，高聚物由于自身的难溶解性一直以来被用于吸附有毒离子或分子。我们利用高聚物的难溶解性以及柱芳烃的荧光性能，再在对柱芳烃修饰中引入硫原子，就能得到可以荧光检测和吸附汞离子的目标高聚物。

发明内容

本发明的目的是根据柱芳烃和高聚物的性质，提供一种柱5芳烃高聚物；

本发明的另一目的是提供一种该柱5芳烃高聚物的合成方法；

本发明的更一目的是提供该柱5芳烃高聚物荧光检测含水体系中汞离子的应用；

本发明的还一目的是提供该柱5芳烃高聚物在除去含水体系中汞离子的应用。

一、基于柱5芳烃高聚物的制备

本发明柱5芳烃高聚物的和合成，包括以下工艺步骤：

（1）功能化柱5芳烃的合成：以丙酮为溶剂，氢氧化钾为催化剂，共聚柱5芳烃与巯基乙酸乙酯为原料，回流反应；柱色谱分离，得功能化柱5芳烃。其中共聚柱5芳烃与巯基乙酸乙酯的摩尔比为1:4~1:5；催化剂氢氧化钾的用量为共聚柱5芳烃摩尔量的4~5倍；回流反应温度为60~65℃，反应时间为10~12h。

（2）柱5芳烃的合成：以乙醇为溶剂，功能化柱5芳烃、水合肼为原料，回流反应；除去溶剂，即得柱5芳烃。其中功能化柱5芳烃与水合肼的摩尔比为1:8~1:10；回流反应温度为78 ~80℃，反应时间为20~24h。

（3）基于柱5芳烃高聚物的合成：以乙醇为溶剂，冰醋酸为催化剂，柱5芳烃、对苯二甲醛为原料，回流反应，得到黄绿色沉淀，过滤得到固体沉淀物，用乙醇洗涤，自然凉干，得基于柱5芳烃高聚物。其中，柱5芳烃与对苯二甲醛的摩尔比为1:1；冰醋酸的用量为对苯二甲醛摩尔量的10~15倍；回流反应温度为78~80℃，反应时间为20~22h。

柱5芳烃高聚物标记为PP5，其结构式为：

n=30~50；其分子量为34220~58000。

二、柱5芳烃高聚物的荧光识别性能研究

1、对阳离子荧光识别性能的研究