一种可视化检测氨气的荧光材料、制备方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可视化检测氨气的荧光材料、制备方法及应用，属于荧光生物传感器领域。所述荧光材料为1-(4'-羧基联苯基)-2,5-二苯基吡咯(简称CP-TPP)薄膜材料。所述薄膜材料由CP-TPP溶液滴涂于石英片上，溶剂自然挥发后制成；所述荧光材料属于固体薄膜材料，携带方便，且对氨气具有特异性响应，检测非常快捷，并具有较高的灵敏度和选择性；所述制备方法简单，操作方便，成本低廉；所述荧光材料用于检测氨气操作简单，效果明显且可循环利用，根据实际需要可以完全脱离对高精仪器的依赖，将会在很大程度上满足当今人们对氨气检测的要求。
【专利说明】—种可视化检测氨气的荧光材料、制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可视化检测氨气的荧光材料、制备方法及应用，具体涉及一种用于检测氨气的荧光材料及其固体薄膜的制备，以及对氨气的荧光检测方法，属于荧光传感器领域。
【背景技术】
[0002]氨气(NH3)是大气中一种无色具有强烈刺激性臭味的有毒、易燃气体，具有化学还原性，是一种重要的基础化工原料和产品，不仅广泛应用于化肥、制药、医疗、装修等工业生产过程(如可用作工业冷冻机的压缩气体、合成氮肥的重要原料等)，而且它的存在对人们的日常生活也有着相当广泛的影响。释放到大气中的NH3主要来源是一些化学合成的工业生产过程、生物代谢过程(家禽和牲畜的排泄过程、植物的腐烂过程等)、发动机的尾气等。近几年，由于人类的生产与消耗活动日益加剧，大气中NH3浓度逐渐提高，如果不妥善处理与使用，将会给环境和人体带来巨大损害。
[0003]一方面，人体对于空气中NH3含量极其敏感，NH3对人和动物的皮肤组织、上呼吸道组织等有强烈的腐蚀和刺激作用，能破坏细胞膜结构，降低人体对疾病的抵抗能力。浓度为76mg/m3的NH3对粘膜就具有强烈的刺激作用；当人体暴露于300mg/m3的NH3时，粘膜表面会受到严重损伤；更高浓度的氨会使人的眼睑浮肿，并出现咳嗽、呼吸困难、呕吐、可引起细支气管和肺泡充血、浮肿、出血及肺气肿等疾病，严重时可引起肺水肿和中毒性肝损害等疾病；浓度过高时还可导致心脏停搏、呼吸停止甚至死亡。
[0004]另一方面，在某些工厂(如化工厂，食品厂，冷饮厂，肥料厂，冷冻厂等)的冷库，液氨管道，氨气储罐等一旦发生氨气泄露，高浓度NH3环境中不但危害工人和工厂附近居民生命安全而且易引发爆炸。
[0005]因此，对NH3进行灵敏、快速的实时实地监测，具有极大的实用意义。
[0006]根据制作NH3传感器时所用的敏感材料及检测方法的不同，NH3传感器主要分为以金属氧化物(包括半导体金属氧化物和贵金属氧化物)或、导电聚合物为敏感材料的传感器和电化学型(化学电容型)传感器。然而，上述传统的传感器在检测时往往需要精密的仪器设备以及复杂的样品制备过程，耗能较大，成本较高，易受环境的限制和干扰物质的影响，这给检测工作带来极大的不便，使其使用大大受限。为满足实际的应用，科研人员提出了用光化学传感器来检测NH3，其优势在于灵敏度高，操作方便，但用光化学传感器属于溶液检测，存在不易随身携带，响应时间慢等缺点，因而开发固体介质(如固体传感器、检测试纸等)且实时快速响应的NH3检测传感器，更加能够满足生产生活的实际应用。
【发明内容】
[0007]针对现有光化学传感器在检测NH3时不易随身携带，响应时间慢的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种检测氨气的荧光材料，所述荧光材料属于固体薄膜材料，携带方便，且对氨气具有特异性响应，检测非常快捷，并具有较高的灵敏度和选择性；目的之二在于提供一种检测氨气的荧光材料的制备方法，所述制备方法简单，操作方便，成本低廉；目的之三在于提供一种检测氨气的荧光材料的应用，所述荧光材料用于检测氨气，操作方法简单，效果明显，可循环利用。
[0008]本发明的目的由以下技术方案实现:
[0009]一种检测氨气的荧光材料，所述荧光材料为1-(4’ -羧基联苯基)-2，5- 二苯基吡咯(简称为CP-TPP)的薄膜材料，所述薄膜的厚度为I~2mm，CP-TPP的结构式如下:
[0010]
【权利要求】
1.一种可视化检测氨气的荧光材料，其特征在于:所述荧光材料为CP-TPP薄膜材料，所述薄膜的厚度为I~2mm，CP-TPP的结构式如下:
其中，CP-TPP为1-(4’ -羧基联苯基)-2，5- 二苯基吡咯的简称。
2.一种如权利要求1所述的可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:所述方法步骤如下: (1)CMP-TPP的制备 将(1-对溴苯基_2，5-二苯基)吡咯、4-甲氧羰基苯硼酸、催化剂和无水碳酸钠依次加入反应器中，封闭反应器，抽真空、充氮气，注入良溶剂1，搅拌，在90~120°C下反应10~24h，旋蒸，得到固体a ;将固体a溶于良溶剂2，得到溶液a，向所述溶液a中加入稀盐酸，分液，取有机相旋蒸，得到固体b，固体b即为所述CMP-TPP ； 其中，CMP-TPP是1-(4’ -甲氧羰基苯基)_2，5- 二苯基吡咯的简称； (2)CP-TPPNa溶液的制备 将CMP-TPP溶解于良溶剂3中，得到浓度为2g/L的CMP-TPP溶液，向所述溶液中加入氢氧化钠，在50~80°C下反应10~24h，得到CP-TPPNa溶液； (3)CP-TPP的制备 将CP-TPPNa溶液加入稀盐酸溶液中，析出沉淀，过滤，干燥，得到CP-TPP ； (4)CP-TPP薄膜材料的制备 将CP-TPP溶于良溶剂4中，得到浓度为10—1~10_3mOl/L的CP-TPP溶液，将所述溶液涂覆到石英片上，良溶剂4自然挥发，在石英片上得到厚度为I~2mm的固体薄膜，所述固体薄膜即为所述荧光材料。
3.根据权利要求2所述的一种可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)所述(1-对溴苯基-2，5-二苯基)吡咯、4-甲氧羰基苯硼酸、催化剂、和无水碳酸钠的物质的量之比为1:1:0.025:3.4。
4.根据权利要求2所述的一种可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)所述催化剂为四(三苯基膦)钯；良溶剂I为甲醇和甲苯的混合溶剂，其中，甲醇与甲苯的体积比为1:2.5 ;良溶剂2为二氯甲烷；稀盐酸中HCl的质量分数为5%，溶液a与稀盐酸的体积比为1:5。
5.根据权利要求2所述的一种可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)所述抽真空、充氮气为重复抽真空、充氮气3次以上。
6.根据权利要求2所述的一种可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(2)所述良溶剂3为四氢呋喃、三氯甲烷和二氯甲烷中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(2)所述CMP-TPP与氢氧化钠的质量比为1:6.25。
8.根据权利要求2所述的一种可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述稀盐酸中HCl的质量分数为5%，CP-TPPNa溶液与稀盐酸的体积比为1:5。
9.根据权利要求2所述的一种可视化检测氨气的荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤⑷所述良溶剂4为四氢呋喃。
10.一种如权利要求1所述的检测氨气的突光材料应用于氨气的突光检测。
【文档编号】G01N21/78GK104178133SQ201410407962
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】支俊格, 金娜, 张钰, 董宇平, 佟斌, 冯霄, 石建兵, 韩天宇 申请人:北京理工大学