[发明专利]一种荧光探针聚合物水凝胶及其制备方法

说明书

一种荧光探针聚合物水凝胶及其在检测汞离子中的应用涉及一类在汞离子存在下荧光发生显著增强的荧光探针聚合物水凝胶。本发明提供了一种可用于选择性检测汞离子N‑罗丹明6G内酰胺‑N'‑丙烯酰氧基羟乙基肼荧光探针聚合物水凝胶及其制备方法。首先以罗丹明6G与羟乙基肼为原料，制备罗丹明6G缩羟乙基肼，再利用其与丙烯酰氯反应，得到N‑罗丹明6G内酰胺‑N'‑丙烯酰氧基羟乙基肼，然后把N‑罗丹明6G内酰胺‑N'‑丙烯酰氧基羟乙基肼与丙烯酰胺共聚得到荧光探针水凝胶。该工艺合成成本较低，产率高，产品纯化简单，反应条件容易控制。汞离子荧光探针水凝胶具有选择性好，抗金属离子干扰能力强，检测快速响应等特点，是一种简单、快速、灵敏的汞离子特异性检测材料，可以应用于材料领域或传感器领域。

技术领域

本发明涉及一种荧光探针聚合物水凝胶及其制备方法，该荧光探针具有共轭和刚性平面结构，表现出较好的荧光性能，同时含有C＝O，N-H官能团，能够提供丰富的配位方式，具有很强的金属配位能力和很好的离子选择性，把该荧光探针与丙烯酰胺共聚得到水凝胶，从而解决再生荧光探针的循环使用问题。

背景技术

基于荧光信号的探针已经被广泛研究，其具有成本低、合成方法简单、灵敏度高、选择性好、响应速度快和检测限低并且可以用于时空采样和体内成像等优点，因而大量用于检测金属离子。在研究过程中，人们发现小分子荧光探针具有很多难以克服的缺点。小分子荧光探针一般具有较大的刚性共轭基团，溶解性通常较差，不能直接用于城市污水和工业废水中重金属离子的检测；通过进行分子修饰可以改变其水溶性，但是荧光性能却容易发生变化。小分子荧光探针必须具有对被检测离子很敏感的结构单元才能实现离子的检测，这些结构单元通常反应性较强，稳定性较差，容易与许多干扰物发生反应。小分子荧光探针不容易加工，限制了其在检测器件方面的应用。

水凝胶作为一种智能材料，是通过化学(共价键)或物理(非共价相互作用)交联形成，具有遇水膨胀的三维结构。由于结构中具有亲水基团(-OH，-COOH，-NH₂，-CONH₂，-SO₃H)，可以吸水膨胀至体积增大上百甚至上千倍。这些特性使它们得以应用在药物传递系统、抗菌材料、传感器、农业、矩阵组织工程材料、催化剂载体材料、分离、固定化和环境技术等方面。本专利在小分子荧光探针上引入不饱和双键，将其与甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺共聚，制备出具备高透明度、高亲水性及良好力学性能的高分子水凝胶荧光探针，从而解决再生荧光探针的循环使用问题，这一研究成果能够大幅降低荧光探针合成的工作量，从而降低对环境的污染和能源的消耗，有利于基于高分子材料的荧光探针从实验室研究走向实际应用。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一类新的荧光探针聚合物水凝胶，该荧光探针单体具有特殊的共轭结构和良好的化学配位性能，而且该合成工艺具有操作简单、产率高、成本低、检测快速等优点。

本发明的另一目的是提供所述的荧光探针单体的制备方法。

本发明的另一目的是提供所述的荧光探针聚合物水凝胶的制备方法。

本发明的另一目的是提供所述的荧光探针聚合物水凝胶的应用。

为了实现这样的目的，本发明的技术方案如下：

该化合物主要应用于材料领域或传感器领域；

一种荧光探针聚合物水凝胶的制备方法，其制备方法如下：

1)N-罗丹明6G内酰胺-N'-羟乙基肼的制备：

称取罗丹明6G于三口瓶中，加入无水乙醇，将三口瓶回流搅拌30min后，向溶液中滴加羟乙基肼，滴加完毕后，混合溶液继续回流反应5～10h后，冷却到室温，抽滤，用无水乙醇重结晶，真空干燥，即得N-罗丹明6G内酰胺-N'-羟乙基肼；

2)N-罗丹明6G内酰胺-N'-丙烯酰氧基羟乙基肼的制备：