专利名称：一种荧光检测氯离子的方法及其装置和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电检测领域，尤其是涉及一种荧光检测氯离子的方法及其装置和应用。
背景技术：
目前，虽然有硝酸银滴定法、离子色谱法和硝酸银容量法等氯离子的检测方法，这些方法多数是只能在实验室完成，不能在线测量，同时测量对象也有局限性，缺乏在一些特定情况下对氯离子检测实用和有效的检测方法。例如，钢筋混凝土特别是氯盐腐蚀影响混凝土耐久性的问题，对钢筋混凝土中氯离子的检测，尚没有有效的检测手段。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种荧光检测氯离子的方法及其装置和应用，利用氯离子影响某些荧光物质的荧光特性这一特点，实现对氯离子的测量， 旨在解决现有技术中对氯离子的检测所存在的问题。本发明的技术方案如下
一种荧光检测氯离子的方法，其中，将光致发光有机高分子功能材料作为荧光检测氯离子的荧光试剂，通过测量荧光试剂的特征荧光光谱来鉴别被测物质中的氯离子浓度；
所述光致发光有机高分子功能材料是一种对氯离子敏感的材料，所述光致发光有机高分子功能材料与氯离子反应后，改变了其原有的光学特性。所述的荧光检测氯离子的方法，其中，所述荧光试剂为四四苯乙烯季铵盐化合物、 5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]锌(II)卟啉六氟磷酸盐或甲基橙一银胶体系。所述的荧光检测氯离子的方法，其中，所述荧光检测氯离子的方法具体为
在光纤端面覆上一层所述用于检测氯离子的荧光试剂膜，将带有荧光试剂的光纤端面置于待测的氯离子环境中，光源通过耦合器激发光纤端面的氯离子敏感材料，光纤端面被置于待测的氯离子环境中，被激发的荧光被光纤收集后，通过耦合器导入光谱信号接收单兀。所述的荧光检测氯离子的方法，其中，所述荧光检测氯离子的方法具体为
将所述荧光试剂制备成测试液，置于用于检测氯离子的测试皿中，将待测物质置于所述测试皿中，光通过光纤或直接耦合到所述测试皿中，激发测试皿中的所述荧光试剂，被激发的荧光被光纤收集后，通过耦合器导入光谱接收单元。一种用于荧光检测氯离子的装置，其中，所述用于荧光检测氯离子的装置由光源， 耦合器，测试单元，光谱信号接收单元组成；所述光源、耦合器、测试单元通过光纤依次连接，所述耦合器和光谱信号接收单元通过光纤连接；
所述测试单元带有用于检测氯离子的荧光试剂，所述荧光试剂是对氯离子敏感的光致发光有机高分子功能材料，与氯离子反应后，改变了其原有的光学特性。所述的用于荧光检测氯离子的装置，其中，所述测试单元为测试光纤，所述测试光纤的端面覆有一层所述用于检测氯离子的荧光试剂的膜。所述的用于荧光检测氯离子的装置，其中，所述测试单元为装有测试液的测试皿， 所述测试液为所述用于检测氯离子的荧光试剂的溶液。所述的用于荧光检测氯离子的装置，其中，所述荧光试剂为四四苯乙烯季铵盐化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]锌(II)卟啉六氟磷酸盐或甲基橙一银胶体系。上述的用于荧光检测氯离子的装置的应用，其中，将所述装置用于在线评估钢筋混凝土的腐蚀环境或实验室对氯离子的浓度测量。本发明所提供的一种荧光检测氯离子的方法及其装置和应用，利用氯离子影响某些荧光物质的荧光特性这一特点，实现对氯离子的测量。通过将这些荧光物质制备成荧光传感器，可以测量存在氯离子的环境中氯离子含量等信息。例如通过测量混凝土钢筋结构中的氯离子浓度，可以在线监测钢筋腐蚀环境状态，掌握腐蚀速度及其变化规律，对于确保建筑结构安全运行，有着十分重要的理论意义及实际应用价值。
图1是本发明中四四苯乙烯季铵盐化合物在不同浓度的氯离子溶液中的荧光光谱测试图。图2是本发明中5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]锌(II)卟啉六氟磷酸盐与不同浓度的氯离子作用后溶液综合荧光比较图。图3是本发明中5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]锌(II)卟啉六氟磷酸盐与氯离子发生配位作用示意图。图4是本发明中甲基橙一银胶体系包覆结构模型与Cl-加入后的紧密吸附模型示意图。图5是本发明中甲基橙一银胶溶液在不同浓度氯离子时的荧光光谱。图6是本发明中用于荧光检测氯离子的装置的功能框图。图7是本发明中制备成氯离子光纤传感器的测量装置的结构示意图。图8是本发明中制备成测试液的所用测量装置结构示意图。
具体实施例方式本发明提供一种荧光检测氯离子的方法及其装置和应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明所提供的荧光检测氯离子的方法是利用氯离子影响某些荧光物质的荧光特性这一特点，从而使其发射光谱发生变化，通过测量荧光峰值波长或强度等信息，实现对氯离子的测量。通过将这些荧光物质制备成荧光传感器，可以测量存在氯离子的环境中氯
1 子含里等fe息。所述荧光检测氯离子方法是通过测量物质的特征荧光光谱来鉴别被测物质中的氯离子浓度，特征荧光光谱包括荧光强度、波长和寿命等。这类测量方法具有测量精度和灵敏度较高，检测方便，既可以在实验室测量，也可以进行在线测量。此方法可以用于在线评估钢筋混凝土的腐蚀环境或实验室对氯离子的浓度测量。选择一种对氯离子敏感的具有光致发光特性的功能高分子材料，该高分子材料与氯离子作用后，改变了其原有的光学特性，所述光学特性的改变可以为吸收光谱或发射光谱特性等的改变；另外一个核心在于该高分子材料可以方便地涂覆于光纤纤芯上，可以方便工程中的应用。在本发明方法中选择一种光致发光有机高分子功能材料作为荧光检测氯离子的荧光试剂。在选择光致发光有机高分子功能材料时，不仅需要考虑其自身要有优良的光致发光特性，还要考虑其对氯离子的敏感性和选择性，以及易于溶于某些溶剂而便于在光纤表面成膜。选择四四苯乙烯(化学名为4 ,4 ‘ ,4 ‘ ‘ ,4 ‘ ‘ ‘ -N , N-二乙氨基)季铵盐化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]锌(II)卟啉六氟磷酸盐和甲基橙一银胶体系等对氯离子敏感的具有光致发光特性的功能高分子材料，该高分子材料与氯离子作用后，改变了其原有的光学特性，如吸收光谱或发射光谱特性的改变。化合物四0，4' ,4 ‘丨,4 ‘丨丨-N , N-二乙氨基)四苯乙烯(TDETE)为芪类化合物衍生物，是利用还原偶联方法合成出来的，是在烯烃双键两侧连接四个较大的取代基，g卩4-N，N-二乙氨基苯基。四(4，4' ,4' ‘ ,4' ‘ ‘ -N，N-二乙氨基)四苯乙烯 (TDETE)与碘甲烷反应生成具有荧光特性的季铵盐化合物，其化学分子结构式如式(1)所示，TDETE季铵盐化合物属于大ρ键(共轭)化合物，当它处于离子环境中时，氯离子的极性强于碘离子，氯离子可以部分取代碘离子，改变了聚合物中的电子云分布和电子能级结构， 从而使其荧光光谱和发射峰值波长发生变化。
权利要求
1.一种荧光检测氯离子的方法，其特征在于，将光致发光有机高分子功能材料作为荧光检测氯离子的荧光试剂，通过测量荧光试剂的特征荧光光谱来鉴别被测物质中的氯离子浓度；所述光致发光有机高分子功能材料是一种对氯离子敏感的材料，所述光致发光有机高分子功能材料与氯离子作用后，改变了其原有的光学特性。
2.根据权利要求1所述的荧光检测氯离子的方法，其特征在于，所述荧光试剂为四四苯乙烯季铵盐化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]锌(II)卟啉六氟磷酸盐或甲基橙一银胶体系。
3.根据权利要求1所述的荧光检测氯离子的方法，其特征在于，所述荧光检测氯离子的方法具体为在光纤端面覆上一层所述用于检测氯离子的荧光试剂膜，将带有荧光试剂的光纤端面置于待测的氯离子环境中，光源通过耦合器激发光纤端面的氯离子敏感材料，光纤端面被置于待测的氯离子环境中，被激发的荧光被光纤收集后，通过耦合器导入光谱信号接收单兀。
4.根据权利要求1所述的荧光检测氯离子的方法，其特征在于，所述荧光检测氯离子的方法具体为将所述荧光试剂制备成测试液，置于用于检测氯离子的测试皿中，将待测物质置于所述测试皿中，光通过光纤或直接耦合到所述测试皿中，激发测试皿中的所述荧光试剂，被激发的荧光被光纤收集后，通过耦合器导入光谱接收单元。
5.一种用于荧光检测氯离子的装置，其特征在于，所述用于荧光检测氯离子的装置由光源，耦合器，测试单元，光谱信号接收单元组成；所述光源、耦合器、测试单元通过光纤依次连接，所述耦合器和光谱信号接收单元通过光纤连接；所述测试单元带有用于检测氯离子的荧光试剂，所述荧光试剂是对氯离子敏感的光致发光有机高分子功能材料，与氯离子反应后，改变了其原有的光学特性。
6.根据权利要求5所述的用于荧光检测氯离子的装置，其特征在于，所述测试单元为测试光纤，所述测试光纤的端面覆有一层所述用于检测氯离子的荧光试剂的膜。
7.根据权利要求5所述的用于荧光检测氯离子的装置，其特征在于，所述测试单元为装有测试液的测试皿，所述测试液为所述用于检测氯离子的荧光试剂的溶液。
8.根据权利要求5所述的用于荧光检测氯离子的装置，其特征在于，所述荧光试剂为四四苯乙烯季铵盐化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]锌(II)卟啉六氟磷酸盐或甲基橙一银胶体系。
9.一种如权利要求5所述的用于荧光检测氯离子的装置的应用，其特征在于，将所述装置用于在线评估钢筋混凝土的腐蚀环境或实验室对氯离子的浓度测量。
全文摘要
本发明公开的一种荧光检测氯离子的方法及其装置和应用，所述荧光检测氯离子的是利用氯离子影响某些光致发光物质中的发光特性，从而使其发射光谱发生变化。将对氯离子敏感的荧光试剂通过在光纤表面成膜和制备成测试液两种方法，通过测量荧光峰值波长或强度等信息，来检测氯离子浓度。此方法可以用于在线评估钢筋混凝土的腐蚀环境或实验室对氯离子的浓度测量。
文档编号G01N21/64GK102495032SQ201110361199
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者任祥忠, 倪卓, 吴奕光, 李学金 申请人:深圳大学