一种检测甲醛的传感器及其制备方法

一种检测甲醛的传感器及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及化学分析检测领域，特别涉及一种检测甲醛的传感器及其制备方法。一种检测甲醛的传感器，化学式为(C15H10N3O2)2(C4H4N8S)Zn2。本发明的传感器可以实现对甲醛分子吸附前后荧光强度的变化对甲醛分子分子进行选择性定性及定量检测，灵敏度高，具有很好的应用前景。
【专利说明】一种检测甲醛的传感器及其制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及化学分析检测领域，特别涉及一种检测甲醛的传感器及其制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]甲醛是一种无色易溶的刺激性气体，可经呼吸道吸收，能与生物细胞蛋白质结合，是一种毒性很强的原生质物质，被国际癌症研究所列为致癌物质之一，位居剧毒性物质控制的第二位。甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。目前甲醛污染问题主要集中于居室、纺织品和食品中。居室装饰材料和家具中的胶合板、纤维板、刨花板等人造板材中含有大量以甲醛为主的脲醛树脂，各类油漆、涂料中都含有甲醛。纺织品在生产加工过程中使用含甲醛的的物质作为树脂整理剂，以增加织物的弹性，改善折皱性，还使用含甲醛的阳离子树脂以提高染色牢度，造成纺织品中甲醛残留问题。另外，因经济利益驱使，一些不法分子以甲醛为食品添加剂，如水发食品加甲醛以凝固蛋白防腐、改善外观、增加口感，酒类饮料中加入甲醛防止浑浊、增加透明度，这些都会造成食品的严重污染，损害人体健康。《中华人民共和国食品卫生法》中已明文规定禁止甲醛作为食品添加剂。由此可见，甲醛污染问题已普及到生活中的每一个角落，严重威胁人体健康，应引起人们的高度关注。甲醛含量已成为当今居室、纺织品、食品中污染监测的一项重要安全指标。
[0005]

【发明内容】

[0006]本发明所要解决的技术问题是提供具有高度选择性和灵敏性的检测甲醛的传感器。
[0007]本发明的另一个目的在于提供上述传感器的制备方法。
[0008]一种检测甲醛的传感器，化学式为(C15HiqN3O2 ) 2 (C4H4N8S) Zn2;其中，C15HiqN3O2为4 ’ -(4H-1，2，4-三唑-4-基)-[I，I’ -联苯基]-4-羧酸根，C4H6N8S为二(( IH-四唑-5-基)甲基)硫烷根，所述传感器为正交晶系，Pzwa空间群，晶胞参数为a =15.359(2) k,b =12.854(5)K,c =13.735(3) Α, α=β = γ = 90 °,V=2711.62 (6) A3。
[0009]上述检测甲醛的传感器的制备方法为:将有机化合物4’-(4H-1，2，4_三唑-4-基)_[I，1’-联苯基]-4-羧酸、2，2’_硫代二乙酰腈、叠氮化钠和硝酸锌溶于水和乙腈的混合溶剂当中，其中水和乙腈体积比为1:2，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在水热条件下反应48小时后得到所述传感器。
[0010]进一步的，所述4’-(4Η-1，2，4-三唑-4-基)-[1，1’_联苯基]-4-羧酸(英文为:4’_(4H-1,2,4-triazol-4-yl)-[I, I'-biphenyl]-4-carboxylic acid)、2，2，-硫代二乙酰臆、叠氮化钠和硝酸锌的摩尔比为1: 1:2:1。
[0011]进一步的，所述的水热温度为180°C。
[0012]其中，2，2’_硫代二乙酰腈英文为2，2’_th1diacetonitrile，在水热条件下，2，2’-硫代二乙酰腈利用锌离子和叠氮化钠的催化作用下能够生成二((IH-四唑-5-基)甲基)硫烷，而二(( IH-四唑-5-基)甲基)硫烷质子化后能够和4 ’-(4H-1，2，4-三唑-4-基)-[I，I’ -联苯基]-4-羧酸原位与锌离子形成一种配合物。而二 (4-( IH-四唑-5-基)苯基)硫烷中四唑环具有丰富的氮原子，这种形成的特殊结构能够有效吸附甲醛分子使得该传感器发生荧光猝灭现象。
[0013]
本发明具有如下有益效果:
本发明的传感器易于制备，而且在水热情况下能够发生原位反应，合成出来的传感器化学稳定性好。本发明的传感器具有良好的荧光特性，四唑环结构中富含具有孤对电子的氮原子，可以实现对甲醛分子吸附前后荧光强度的变化对甲醛分子分子进行选择性定性及定量检测，灵敏度高，具有很好的应用前景。
[0014]
【附图说明】
[0015]图1为本发明的传感器吸附甲醛分子的荧光光谱图。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
[0018]实施例1
将 Immo 14 ’ - (4H-1，2，4-三唑-4-基)-[I，I’-联苯基]-4-羧酸、Immo 12，2 ’ -硫代二乙酰腈、2mmo I叠氮化钠与I mmo I硝酸锌溶解于5mL水和I OmL乙腈的混合溶液中，常温搅拌3 O分钟，随后转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在180°C烘箱中反48小时，之后以5°C/小时降至室温过滤得到传感器，产率69.2%(基于锌)。
[0019]然后将所得的传感器进行单晶表征。
[0020]该传感器的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex (XD面探衍射仪上，用MoKa福射(λ = 0.71073 Α)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C-H 1.083 Α)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。
[0021]经测试解析可知，该传感器化学式为(C15HiqN3O2 ) 2 (C4H4N8S) Zn2;其中，C15HiqN3O2为4 ’ - (4Η-1，2，4-三唑-4-基)_[ I，I’ -联苯基]_4_ 羧酸根，C4H6N8S 为二(( I H-四唑-5-基)甲基)硫烷根，所述传感器为正交晶系，Pzwa空间群，晶胞参数为a =15.359(2) k,b =12.854(5)K,c =13.735(3) K, α= β= r = 90 °,V=2711.62 (6) A3，Z=2。
[0022]实施例2
将0.0Olg实施例1中所得的传感器研磨成粉末后分散至1mL乙醇溶剂中，然后添加不同浓度的甲醛进行荧光光谱测试，激发波长为330nm。荧光光谱图如图1所示，从图中我们可以看出，随着甲醛的浓度从O增加到10mM，焚光强度逐渐降低，而且，如果添加的是甲醇和丙酮这类物质的话不影响本发明的传感器荧光强度，其荧光强度基本和浓度为OmM时类似，因此可以利用荧光强度的变化对甲醛分子进行选择性定性及定量检测。
[0023]
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种检测甲醛的传感器，其特征在于:化学式为(C15H1QN3O2)2(C4H4N8S)Zn2;其中，C15H1QN3O2为4 ’ - (4H-1，2，4-三唑-4-基)-[I，I ’ -联苯基]_4_羧酸根，C4H6N8S为二(( IH-四唑-5-基)甲基)硫烧根。2.根据权利要求1所述的一种检测甲醛的传感，其特征在于，所述传感器为正交晶系，Pzwa空间群，晶胞参数为a =15.359(2) k,b =12.854(5) k,c =13.735(3) K, a = β= γ =90 0，V=2711.62 (6) A303.—种制备权利要求1所述的检测甲醛的传感器的方法，其特征在于:将有机化合物4 ’ - (4Η-1，2，4-三唑-4-基)-[I，I’ -联苯基]_4_羧酸、2，2 ’ -硫代二乙酰腈、叠氮化钠和硝酸锌溶于水和乙腈的混合溶剂当中，其中水和乙腈体积比为1:2，在室温下搅拌形成混合液Α，然后将所述混合液A在水热条件下反应48小时后得到所述传感器。4.根据权利要求3所述的传感器的制备方法，其特征在于:所述4’-(4Η-1，2，4-三唑-4-基)-[1，1’_联苯基]-4-羧酸、2，2’_硫代二乙酰腈、叠氮化钠和硝酸锌的摩尔比为1:1:2:1。5.根据权利要求3所述的传感器的制备方法，其特征在于:所述的水热温度为180°C。
【文档编号】G01N21/64GK106092977SQ201610361248
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】徐伟鹏
【申请人】徐伟鹏