一种荧光气敏材料及其在苯系物传感器上的应用的制作方法

本发明涉及荧光气敏材料领域，具体涉及一种荧光气敏材料及其在苯系物传感器上的应用。

背景技术：

苯系物包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯等，在其生产、储运、使用过程中均会由于挥发而扩散到环境中，从而引起环境污染。其中，苯系物由于具有强致癌和难降解性，对人体健康及生态环境造成很大威胁。因此，对环境中的苯系物进行有效的检测是做好人身防护的第一步。

目前，苯系物传感器主要是基于金属氧化物半导体、二极管激光红外吸收、交叉阵列“电子鼻”传感等。对于基于其他分析技术的传感由于较高的成本、使用不方便等因素在苯系物检测中存在一定限制。而金属氧化物气敏传感器对气体检测的选择性差，且通常需要在较高的温度下(＞200℃)进行操作。因此，开发一种对苯系物具有较高选择性和灵敏性的新型传感材料，并将其应用于日常环境中苯系物的检测是非常有意义的。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种荧光气敏材料及其在苯系物传感器上的应用，该荧光气敏材料选择性强，在室温下能够迅速检测环境中的苯系物有毒气体，可将该荧光气敏材料应用于苯系物传感器上，实用性强，使用便捷，成本低。

本发明采用以下的技术方案：

一种荧光气敏材料，通过双聚体[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4]在反应温度180-220℃下，加热0.5-2h制备得到ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2荧光气敏材料。

优选地，所述反应温度为200℃。

优选地，所述加热时间为1h。

优选地，所述双聚体[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4]是由pt(ch3cn)2cl2、[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]和叔丁基异腈在乙腈溶剂中搅拌2-8h制得，其中pt(ch3cn)2cl2、[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]、叔丁基异腈和乙腈间的摩尔比为1：1：(4-6)：300-500。

优选地pt(ch3cn)2cl2、[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]、叔丁基异腈和乙腈间的摩尔比为1:1:5:400，搅拌时间为4h。

优选地，所述[pt(ch3cn)2cl2]是由k2[ptcl4]和乙腈在水溶液中室温搅拌10-100h制得，其中k2[ptcl4]、乙腈和水间的摩尔比为1：(10-30)：(200-600)。

优选地，所述k2[ptcl4]、乙腈和水间的摩尔比为1：(15-20)：(400-500)，搅拌时间为36-48h。

优选地，所述[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]是由k2pt(cn)4和四丁基氯化铵在水溶液中室温搅拌2-6h，再经萃取分离纯化而来，其中有机萃取溶剂为二氯甲烷或氯仿，k2pt(cn)4、四丁基氯化铵和水间的摩尔比为1：(1-1.2)：(100-200)。

优选地，所述k2pt(cn)4、四丁基氯化铵和水间的摩尔比为1:1：(100-150)，搅拌时间为2-4h，有机萃取溶剂为二氯甲烷。

一种荧光气敏材料在苯系物传感器上的应用，将所制备的荧光气敏材料应用在苯系物传感器上，所述苯系物传感器包括荧光仪、平面镜、聚焦透镜、荧光气敏材料薄膜和荧光仪检测器，荧光仪的激发光(单色光)经平面镜反射，照射到聚焦透镜上，经聚焦透镜照射到荧光气敏材料薄膜上，再经聚焦透镜被集中照射到荧光仪检测器上进行检测；

苯系物传感器设有具有进出气口的密闭结构，所述荧光气敏材料薄膜放置在所述具有进出气口的密闭结构中，空气从密闭结构入口被吸进，穿过荧光气敏材料薄膜，从出口排除，空气中的苯系物被气敏材料薄膜吸附；

通过检测荧光气敏材料薄膜吸收苯系物前后荧光强度和位移的变化，来测定苯系物气体的种类和浓度。

本发明具有的有益效果是：

所制备的荧光气敏材料选择性强，在室温下能够迅速检测环境中的苯系物有毒气体，将所制备的荧光气敏材料应用在苯系物传感器上，利用该荧光气敏材料较强的荧光特性，室温下能够迅速检测环境中的苯系物有毒气体，其结构简单，成本低，使用便捷，方便大量生产，实用性强。

附图说明

图1为应用有荧光气敏材料的苯系物传感器的结构示意图。

其中，1为荧光仪，2为平面镜，3为聚焦透镜，4为荧光气敏材料膜，5为荧光仪检测器。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明进行具体的说明：

实施例1

一种荧光气敏材料，该荧光气敏材料ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2的制备如下：

(1)将k2[ptcl4](2.1g，5.0mmol)，乙腈(3.1g，75mmol)分别加入到盛有40ml水的反应瓶中，室温下搅拌48h。产生黄色沉淀，过滤，水洗，干燥。用二氯甲烷和丙酮(2:1)多次重结晶，得配合物[pt(ch3cn)2cl2]。

(2)将k2pt(cn)4(1.18g，3.0mmol)，四丁基氯化铵(0.84g，3.0mmol，1.0equiv)分别加入到盛有5.4ml水溶液的反应瓶中，室温下搅拌2h。用5ml二氯甲烷萃取分离，收集有机相旋蒸去除溶剂，得白色固体粉末。将固体溶于3ml二氯甲烷中，过滤去除不溶物质，滤液旋干，即得配合物[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]。

(3)将配合物[pt(ch3cn)2cl2](0.70g，2.0mmol)，[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4](1.60g，2.0mmol,1.0equiv)，叔丁基异腈(1.13ml，10.0mmol，5.0equiv)分别加入到盛有42ml乙腈溶液的反应瓶中。室温下搅拌4h，得到红紫色沉淀即为配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4]。

(4)将配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4](0.90g，1.0mmol)置于圆底烧瓶中油浴中加热至200℃，并在此温度下加热1h。固体颜色由红色变为黄色。用甲醇重结晶，得黄色晶体粉末即为荧光气敏材料[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2]。

实施例2

一种荧光气敏材料，该荧光气敏材料ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2的制备如下：

(1)将k2[ptcl4](2.1g，5.0mmol)，乙腈(2.1g，50mmol)分别加入到盛有18ml水的反应瓶中，室温下搅拌10h。产生黄色沉淀，过滤，水洗，干燥。用二氯甲烷和丙酮(3:1)多次重结晶，得配合物[pt(ch3cn)2cl2]。

(2)将k2pt(cn)4(1.18g，3.0mmol)，四丁基氯化铵(0.84g，3.0mmol，1.0equiv)分别加入到盛有5.4ml水溶液的反应瓶中，室温下搅拌2h。用5ml氯仿萃取分离，收集有机相旋蒸去除溶剂，得白色固体粉末。将固体溶于3ml氯仿中，过滤去除不溶物质，滤液旋干，即得配合物[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]。

(3)将配合物[pt(ch3cn)2cl2](0.70g，2.0mmol)，[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4](1.60g，2.0mmol,1.0equiv)，叔丁基异腈(0.90ml，8.0mmol，4.0equiv)分别加入到盛有31.2ml乙腈溶液的反应瓶中。室温下搅拌2h，得到红紫色沉淀即为配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4]。

(4)将配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4](0.90g，1.0mmol)置于圆底烧瓶中油浴中加热至180℃，并在此温度下加热0.5h。固体颜色由红色变为黄色。用乙醇重结晶，得黄色晶体粉末即为荧光气敏材料[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2]。

实施例3

一种荧光气敏材料，该荧光气敏材料ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2的制备如下：

(1)将k2[ptcl4](2.1g，5.0mmol)，乙腈(6.2g，150mmol)分别加入到盛有54ml水的反应瓶中，室温下搅拌100h。产生黄色沉淀，过滤，水洗，干燥。用二氯甲烷和丙酮(4:1)多次重结晶，得配合物[pt(ch3cn)2cl2]。

(2)将k2pt(cn)4(1.18g，3.0mmol)，四丁基氯化铵(1.01g，3.6mmol，1.2equiv)分别加入到盛有10.8ml水溶液的反应瓶中，室温下搅拌6h。用10ml二氯甲烷萃取分离，收集有机相旋蒸去除溶剂，得白色固体粉末。将固体溶于6ml二氯甲烷中，过滤去除不溶物质，滤液旋干，即得配合物[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]。

(3)将配合物[pt(ch3cn)2cl2](0.70g，2.0mmol)，[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4](1.60g，2.0mmol,1.0equiv)，叔丁基异腈(1.35ml，12.0mmol，6.0equiv)分别加入到盛有52ml乙腈溶液的反应瓶中。室温下搅拌8h，得到红紫色沉淀即为配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4]。

(4)将配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4](0.90g，1.0mmol)置于圆底烧瓶中油浴中加热至220℃，并在此温度下加热2h。固体颜色由红色变为黄色。用甲醇重结晶，得黄色晶体粉末即为荧光气敏材料[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2]。

实施例4

一种荧光气敏材料，该荧光气敏材料ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2的制备如下：

(1)将k2[ptcl4](2.1g，5.0mmol)，乙腈(3.1g，75mmol)分别加入到盛有36ml水的反应瓶中，室温下搅拌36h。产生黄色沉淀，过滤，水洗，干燥。用氯仿和丙酮(2:1)多次重结晶，得配合物[pt(ch3cn)2cl2]。

(2)将k2pt(cn)4(1.18g，3.0mmol)，四丁基氯化铵(0.84g，3.0mmol，1.0equiv)分别加入到盛有5.4ml水溶液的反应瓶中，室温下搅拌2h。用5ml二氯甲烷萃取分离，收集有机相旋蒸去除溶剂，得白色固体粉末。将固体溶于3ml二氯甲烷中，过滤去除不溶物质，滤液旋干，即得配合物[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]。

(3)将配合物[pt(ch3cn)2cl2](0.70g，2.0mmol)，[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4](1.60g，2.0mmol,1.0equiv)，叔丁基异腈(1.13ml，10.0mmol，5.0equiv)分别加入到盛有41.6ml乙腈溶液的反应瓶中。室温下搅拌4h，得到红紫色沉淀即为配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4]。

(4)将配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4](0.90g，1.0mmol)置于圆底烧瓶中油浴中加热至200℃，并在此温度下加热1h。固体颜色由红色变为黄色。用乙醇重结晶，得黄色晶体粉末即为荧光气敏材料[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2]。

实施例5

一种荧光气敏材料，该荧光气敏材料ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2的制备如下：

(1)将k2[ptcl4](2.1g，5.0mmol)，乙腈(4.1g，100mmol)分别加入到盛有45ml水的反应瓶中，室温下搅拌48h。产生黄色沉淀，过滤，水洗，干燥。用氯仿和丙酮(3:1)多次重结晶，得配合物[pt(ch3cn)2cl2]。

(2)将k2pt(cn)4(1.18g，3.0mmol)，四丁基氯化铵(0.84g，3.0mmol，1.0equiv)分别加入到盛有8.1ml水溶液的反应瓶中，室温下搅拌4h。用5ml二氯甲烷萃取分离，收集有机相旋蒸去除溶剂，得白色固体粉末。将固体溶于3ml二氯甲烷中，过滤去除不溶物质，滤液旋干，即得配合物[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4]。

(3)将配合物[pt(ch3cn)2cl2](0.70g，2.0mmol)，[(ⁿbu)4n]2[pt-(cn)4](1.60g，2.0mmol,1.0equiv)，叔丁基异腈(1.13ml，10.0mmol，5.0equiv)分别加入到盛有41.6ml乙腈溶液的反应瓶中。室温下搅拌4h，得到红紫色沉淀即为配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4]。

(4)将配合物[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)4][ptⁱⁱ(cn)4](0.90g，1.0mmol)置于圆底烧瓶中油浴中加热至200℃，并在此温度下加热1h。固体颜色由红色变为黄色。用甲醇重结晶，得黄色晶体粉末即为荧光气敏材料[ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2]。

将上述各实施例所制得的ptⁱⁱ(cn-^tc4h9)2(cn)2荧光气敏材料应用在苯系物传感器上，该苯系物传感器包括荧光仪、平面镜、聚焦透镜、荧光气敏材料薄膜和荧光仪检测器，荧光仪的激发光(单色光)经平面镜反射，照射到聚焦透镜上，经聚焦透镜照射到荧光气敏材料薄膜上，再经聚焦透镜被集中照射到荧光仪检测器上进行检测。该苯系物传感器的结构示意图见图1所示。

苯系物传感器设有具有进出气口的密闭结构，荧光气敏材料薄膜放置在该具有进出气口的密闭结构中，空气从密闭结构入口被吸进，穿过荧光气敏材料薄膜，从出口排除，空气中的苯系物被气敏材料薄膜吸附。通过检测荧光气敏材料薄膜吸收苯系物前后荧光强度和位移的变化，来测定苯系物气体的种类和浓度。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。