[发明专利]一种超分子聚合物凝胶及其制备和荧光识别铁离子的应用

说明书

本发明公开了一种超分子聚合物凝胶，是以18‑冠6醚功能化柱[5]芳烃衍生物为主体凝胶因子，溴功能化柱[5]芳烃衍生物为客体凝胶因子，在环己烷中通过氢键作用、π‑π堆积作用自组装络合而得。该超分子聚合物凝胶在环己醇中呈淡蓝色荧光，在该超分子凝胶中分别加入Zn²⁺，Cd²⁺，Hg²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Al³⁺，Fe³⁺，Cu²⁺，Pb²⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Cr³⁺和Ag⁺的水溶液，只有Fe³⁺的加入能使该凝胶的荧光猝灭，其对Fe³⁺的荧光最低检测限达到5.43×10^‑10M。同时，制备的超分子聚合物凝胶薄膜也可方便、快捷、高效地检测Fe³⁺并可作为安全显示材料。因此，该超分子聚合物凝胶可用于Fe³⁺的单一选择性超灵敏荧光识别。这种超灵敏荧光识别性能在离子识别领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种超分子聚合物凝胶，尤其涉及一种基于柱[5]芳烃衍生物的超分子聚合物凝胶，主要用于单一选择性超灵敏荧光识别Fe³⁺，属于化学合成领域及金属离子检测领域。

背景技术

在化学、生物体系及环境等诸多领域中，离子扮演着非常重要的角色，对于环境中某些特殊离子的超灵敏检测至关重要。铁元素作为地壳含量较高的金属元素之一，在自然界以多种形式存在。铁广泛应用于炼钢、制造铸铁和煅铁、冶金及磁铁、染料（墨水、蓝晒图纸、胭脂颜料）和磨料（红铁粉）等。铁在工业中的大量使用经常伴随严重的环境污染问题。同时，铁元素也是人体不可缺少的微量元素，它主要作为血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素等的组成部分而参与体内氧的运送和组织呼吸过程。铁元素还可催化胡萝卜素转化为维生素A，参与胶原的合成，促进抗体的产生，增强机体免疫力。如果体内缺少铁，可影响血红蛋白、肌红白蛋的合成，可使某些酶，如细胞色素C、核糖核苷酸还原酶、琥珀酸脱氢酶等的活性降低。这些酶与生物氧化、组织呼吸、神经递质的分解与合成有着密切关系。因此，铁的缺乏可引起很多生理上的变化，从而导致免疫力低下，智力降低和机体抗感染能力降低，影响机体体温调节能力，神经机能紊乱，工作效率降低等各种疾病,最常见的是缺铁性贫血。此外，生物体内铁含量过高会使得铁元素在体内沉积对器官（如心脏和肝脏）造成损伤，导致病人出现一系列症状。如果过多铁元素沉积在心脏上，会导致心脏体积变大，引起慢性心功能不全的症状，表现为运动后胸闷、气喘，严重者还会出现双下肢水肿；若过多铁元素沉积在肝脏上，可能造成肝脏功能的损害，表现为肝脏体积增大、转氨酶增高，病人出现食欲下降、恶心等一系列消化道症状。所以过多铁元素对人体会产生明显毒害作用，只有铁元素水平维持在正常范围之内，才不会对人体造成明显的损害。因此，检测环境和生命体中的铁含量具有重要的意义。

目前，人们已经研发出各种各样的离子检测方法，如伏安法、分光光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱等。但这些方法需要精密的设备及繁杂的制样过程，为特定离子的检测带来很大的局限性。相比较而言，荧光比色法因操作简便、快捷、灵敏度高等优点已经发展为离子识别的主要检测手段。同时，在生活中对人体有益或有害的离子大都存在于水相中，而所报道的可以对离子进行检测的方法大多是在溶液中进行，因此发明一种能够通过荧光或者制备一种便携式工具用于超灵敏检测某些特定离子是非常有必要的。

柱芳烃因其特殊的结构如空腔、刚性及易功能化等特点成为一类重要的材料载体，在超分子传感器、刺激反应自组装、液晶、药物传递系统、超分子聚合物、跨膜通道和绿色催化等方面得到迅速发展。然而，柱芳烃衍生物在组装成超分子聚合物凝胶用于超灵敏检测某种特定离子方面报道较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于柱[5]芳烃衍生物的超分子聚合物凝胶及其制备方法；