一种CTS-ZnO荧光试纸及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于分析化学技术领域，涉及一种CTS-ZnO荧光试纸及其制备方法，可用于检测放射性亚砸酸离子。
【背景技术】
[0002]核安全是重大的民生问题，与广大人民的身体健康以及社会的和谐稳定息息相关，保障环境安全已成为我国经济社会发展中一项重大而紧迫的任务。近年来，核电站的兴建造成的环境核污染的形势日益严峻。利用核能的同时将产生放射性核废料，除了铀和235u的裂变产物，重要的放射性裂变产物包括137CS、9°Sr、14°Ba、1291、79Se等。其中137Cs、9°Sr和79Se半衰期最长，对人体的组织和细胞造成极大的破坏。其中，尤以高放射性79Se的危害最大，一旦流入河海中，不但污染了该区域的水体，而且污染了海洋生物，经食物链进入高等生物体内蓄积，捕捞、食用被污染水生植物及鱼贝类水产品，对人类健康带来了极大的威胁。砸在河海沉积物中主要以酸根离子形式存在，常用的检测手段包括离子色谱(Ic)法、电导检测法、离子色谱柱-紫外检测法和安培检测法，但这些检测方法仅能满足一般测定的要求，但存在定性、定量手段单一，灵敏度较低，容易受其他离子干扰等缺点，特别是，这些技术尚存在仪器贵重、操作复杂、分析速度慢、难以现场监测应用等局限性。近年来，光电传感技术在核材料传感器件的研发中取得了一定的进展，但其应用范围仍然十分有限。因此，发展一种快速、灵敏、便携、可现场监控检测高核辐射砸同位素离子的速测技术是迫在眉睫的，且关系到核安全以及环境(河海)“生态文明”建设大计。
[0003]近年来，氧化锌材料已被广泛应用于光催化、传感器和光学器件领域。特别是，纳米氧化锌材料具有可调的荧光特性，是廉价、无毒、可望取代有毒半导体量子点(如CdSe和CdTe)的材料，已被应用于光学领域的发光二极管，和防伪标记、以及生物废水处理等领域，如细胞成像、抗菌性、药物传递和分子标记等。然而，传统上采用溶胶-凝胶路线制备的纳米氧化锌在水相不稳定，并在奥斯特瓦尔德反应中显示相当低的量子产率(QYs)。更严重的是，荧光氧化锌量子点在水分散体系和生物媒体中可能大幅地发生荧光熄灭。由此导致发光强度大幅度降低等问题。因此，如何提高纳米氧化锌量子点的水相稳定性和荧光强度是一个极富有吸引力而又具有极大挑战性的问题。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种可用于高放射核污染产物亚砸酸离子的速测的CTS-ZnO荧光试纸。
[0005]本发明还提供了该试纸的制备方法，以廉价易得的普通试纸基质材料为载体，将具有荧光特性和高水相稳定性的硅烷化纳米氧化锌材料(CTS-ZnO)固化于试纸条表面制成。
[0006]本发明技术方案如下:
一种CTS-ZnO荧光试纸，其特征在于:由试纸基质材料浸渍负载硅烷化纳米氧化锌构成，硅烷化纳米氧化锌负载量为0.010mg/mm2，所述CTS-ZnO荧光试纸为白色。
所述的试纸基质材料为无荧光增白剂的吸水纸，试纸尺寸长X宽X厚为50.00mmX8.0OmmX0.40mm ;优选中速滤纸。
[0007]上述CTS-ZnO荧光试纸制备方法，包括以下步骤:
1)制备硅烷化纳米氧化锌(CTS-ZnO)溶液:将Zn(AC)2.2H20和乙醇混合，然后加入硅烷，室温下搅拌lOmin，然后加入L1H.H20，搅拌至全部溶解，得硅烷化纳米氧化锌溶液；
2)试纸条的疏水化处理:将试纸基质材料浸泡于硅烷化试剂和无水乙醇的混合溶液中20min，取出晾干备用。
[0008]3)制备CTS-ZnO荧光试纸:取步骤1)制备的硅烷化纳米氧化锌溶液，用无水乙醇稀释80?100倍，加入步骤2)疏水化处理后的试纸基质材料浸泡1?2h，干燥，得CTS-ZnO荧光试纸。
[0009]步骤1)中，所述的硅烷与Zn (AC) 2.2H20、乙醇、L1H.H20的物质的量的比为1:0.2 ?0.8: 100 ?300: 1 ?3。
[0010]步骤1)中，所述的的硅烷为3-氯丙基三乙氧基硅烷，纯度98%。
[0011]步骤2)中，所述的硅烷化试剂与无水乙醇的体积比为1:5?25。
[0012]步骤2)中，所述的硅烷化试剂为十六烷基三甲氧基硅烷。
[0013]步骤3)中，所述的浸泡，时间优选lh。
[0014]本发明CTS-ZnO荧光试纸的应用:可用于亚砸酸离子快速检测。
[0015]检测方法为:将CTS-ZnO荧光试纸浸泡于待测样品中3s，取出晾至3?4s，然后在三用紫外灯波长254 nm下测CTS-ZnO荧光试纸条对不同浓度亚砸酸离子的荧光梯度变化响应，记录试纸条的颜色变化，与校准比色卡颜色比对，确定亚砸酸离子的浓度。
[0016]所述的待测样品包括:海水、自来水、湖水、河水。
[0017]本发明以普通试纸材料为载体，通过制备具有独特结构和光电特性的氧化锌半导体量子点纳米敏感材料，进而引入硅烷化功能体系对其进行表面功能化处理，并使之衍生出相应官能团(如氨基)，获得高水相稳定性的硅烷化纳米氧化锌(CTS-ZnO)，然后，将之固化于试纸基质材料表面，借助放射性79Se同位素的亚砸酸离子对CTS-ZnO荧光强度的高效猝灭性能，发展了一种快速、灵敏、特异的基于CTS-ZnO荧光试纸，实现对河海水体中高放射核污染产物亚砸酸离子的速测。
[0018]本发明的有益效果在于:
(1)制备出一种具有荧光特性和高水相稳定性的硅烷化纳米氧化锌材料(CTS-ZnO)，并将之固化于试纸基质材料表面制成CTS-ZnO荧光试纸条，结合便携式荧光强度量测仪确定亚砸酸离子的浓度。本发明不涉及复杂的仪器操作，具有较好的应用前景。
[0019](2)本发明的荧光试纸条具有廉价、便携、并呈现一体化设计特点；其定量方式直观、快捷，通过目视色变即可观测荧光强弱的变化，可直接测定待测液中亚砸酸离子的浓度；
(3)本发明试纸用于亚砸酸离子检测时，操作简单、检测时间短、灵敏度高(检测限低至10 nM)，并适于对各种水质中亚砸酸离子含量的快速、敏感、微量化以及可现场应用的速测。
【附图说明】
[0020]图1基于CTS-ZnO荧光试纸条的目视速测装置，图中，A、三用紫外分析仪，B、CTS-ZnO荧光试纸，C、待测样品；
图2为CTS-ZnO荧光试纸对不同干扰离子的荧光强度响应变化；
图3为CTS-ZnO荧光试纸响应不同浓度亚砸酸离子的校准比色卡；
图4为CTS-ZnO荧光试纸测试实施例6样品后的颜色；
图5为CTS-ZnO荧光试纸测试实施例7样品后的颜色；
图6为CTS-ZnO荧光试纸测试实施例8样品后的颜色；
图7为CTS-ZnO荧光试纸测试实施例9样品后的颜色；
图8为CTS-ZnO荧光试纸测试实施例10样品后的颜色。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例进一步描述本发明，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本发明的范围内。
[0022]本发明CTS-ZnO荧光试纸及制备方法实施例1
一种CTS-ZnO荧光试纸，其特征在于:由中速滤纸浸渍负载硅烷化纳米氧化锌构成，硅烷化纳米氧化锌负载量为0.010 mg/mm2，试纸尺寸:长X宽X厚尺寸为50.00 mmX8.00mmX0.40 mm ；CTS-ZnO焚光试纸为白色；
其制备方法，包括以下步骤:
1)制备硅烷化纳米氧化锌(CTS-ZnO)溶液:将Zn(AC)2.2H20和乙醇混合，然后加入纯度98%的3-氯丙基三乙氧基硅烷，室温下搅拌10 min，然后加入L1H.H20，搅拌至全部溶解，得硅烷化纳米氧化锌溶液；所述的硅烷与Zn (AC) 2.2H20、乙醇、L1H.H20的物质的量的比为 1:0.2:100:lo
[0023]2)试纸条的疏水化处理:将试纸基质材料浸泡于体积比为1:5的十六烷基三甲氧基硅烷和无水乙醇的混合溶液中20min，取出晾干备用。
[0024]3)制备CTS-ZnO荧光试纸:取步骤1)制备的硅烷化纳米氧化锌溶液，用无水乙醇稀释80-100倍，加入步骤2)疏水化处理后的试纸基质材料浸泡lh，干燥，得本实施例CTS-ZnO荧光试纸。
[0025]实施例2
一种CTS-ZnO荧光试纸，其特征在于:由无荧光增白剂的吸水纸浸渍负载硅烷化纳米氧化锌构成，娃烧化纳米氧化锌负载量为0.010 mg/mm2，试纸尺寸:长X宽X厚尺寸为50.0OmmX8.0OmmX0.40mm ；CTS-ZnO 荧光试纸为白色；<