基于单晶COF的原位荧光检测方法

本发明属于原位荧光检测，尤其涉及基于单晶cof的原位荧光检测方法。

背景技术：

1、氨气(nh3)是一种具有刺激性气味和毒性的气体。其在化工、医疗、农业和食品领域的应用和排放构成了严重的公共卫生危害。此外，在食品新鲜度方面，肉类腐败会产生挥发性盐基氮，nh3作为挥发性盐基氮的一个重要成分，可作为肉类新鲜度的指标。可见，开发出高灵敏的nh3检测方法十分必要。目前对nh3的检测技术限制于色谱、电泳、电化学等方法，相比之下，光学方法因其相应迅速、灵敏度高等特点更具优势。

2、共价有机框架(cofs)是一种在原子能级上具有可预先设计π共轭结构的多孔晶体聚合物。这种扩展π共轭的有序结构有利于电荷的输运，有效地放大了荧光信号。此外，可预先设计性使cofs能够精确地引入功能单元，以提高对目标物的特异性。这些优异的性能表明了cofs作为荧光传感材料的巨大潜力。迄今为止，cofs在爆炸物、重金属、生物分子和挥发性有机化合物的荧光传感方面已经引起了广泛的关注。

3、动态共价化学是cofs的基础。可逆共价键允许在单体缩合过程中进行误差校正，从而促进结晶网络的形成。然而，单体的高聚合速度和共价键固有的弱可逆性使得成核和误差校正难以控制，导致容易形成尺寸范围大的不规则多晶cofs(pcofs)，其晶体由不同取向的平面组成。因此，cofs传感器的荧光信号主要基于pcofs粉末的平均数据。由于cofs的结构缺陷和晶体尺寸对其荧光性能起着至关重要的作用，将其用作传感器会忽略颗粒间的差异，从而影响方法的灵敏度和结果的再现性。单晶共价有机框架(scofs)在2018年首次成功合成。由于晶体整体由连续晶格组成，scofs总是以均匀和单分散的微米尺寸出现，并且具有比pcofs更高的结晶度。在形态和结晶度上的优势，使得scofs在色谱分析、吸附和导热方面比pcofs更有前景。更重要的是，均匀的单分散的cofs使得在单颗粒水平上研究cofs的荧光性能成为可能，从而可以避免颗粒间差异对cofs荧光性能产生的影响，这是目前尚未实现的。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中cofs颗粒间荧光性能差异的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于单晶cof的原位荧光检测方法。采用单分散微米尺度的单晶cof建立原位荧光记录方法，实现对目标物的原位实时监测。

3、本发明的目的是提供一种基于单晶cof的原位荧光检测方法，包括以下步骤，

4、s1、将单晶cof分散液滴入共聚焦皿中，经预冻、冷冻干燥得到单分散的单晶cof；所述单晶cof为微米尺寸的单晶cof；

5、s2、将经s1处理后的共聚焦皿密封并固定在显微镜系统的上样平台上，注入目标物溶液，目标物溶液挥发形成标准浓度的目标物蒸汽，与单分散的单晶cof充分作用后，通过激光扫描共聚焦显微镜获取单分散的单晶cof的荧光信号，使用image j处理得到荧光变化，通过计算得到标准浓度的目标物蒸汽的荧光变化率曲线或方程。

6、在本发明的一个实施例中，在s1中，单晶cof分散液是单晶cof分散在水中制备得到。

7、在本发明的一个实施例中，所述单晶cof的结构如下所示：

8、

9、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述单晶cof的微米尺寸为6.3μm2-27.6μm2。

10、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述单晶cof分散液的浓度为0.1mg/ml-0.5mg/ml；所述单晶cof分散液的用量为1μl-2μl。

11、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述预冻的温度为-10℃至0℃，时间为12h-24h。

12、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述冷冻干燥的温度为-55℃至-45℃，时间为48h-72h。

13、在本发明的一个实施例中，在s2中，所述目标物选自氨气、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、氯化氢、硫化氢、乙酸、氟化氢或四氟化硅。

14、在本发明的一个实施例中，在s2中，所述目标物溶液的质量浓度为20％-25％。

15、在本发明的一个实施例中，在s2中，所述激光扫描的波长为488nm。

16、在本发明的一个实施例中，所述原位荧光检测方法实现了对目标物的原位荧光响应。

17、在本发明的一个实施例中，所述原位荧光检测方法实现了单晶cof的原位荧光监测。

18、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

19、(1)本发明所述的原位荧光检测方法以具有分子内氢键诱导激发态分子内质子转移(esipt)效应的荧光单晶cof-301(scof-301)作为模型scofs，以具有氢键受体的nh3作为模型分析物。通过激光扫描共聚焦显微镜(lscm)监测荧光信号，实时跟踪单颗粒scof-301(sscof-301)对nh3的荧光响应。这一工作将为探究cofs结构-性能关系提供基础，促进开发出更有利于荧光传感的cofs。

20、(2)本发明所述的原位荧光检测方法解决了cofs结构-性能关系模糊的难题，将scof-301作为模型scofs，nh3作为模型分析物，实现了对nh3的原位荧光响应。通过本方法，可以实现在单颗粒cof上的原位荧光传感，从而避免了cofs颗粒间差异对荧光性能影响导致的方法稳定性和结果再现性差的问题。结果表明，所提出的单颗粒原位荧光响应方法具有较高的可用性，sscof-301的荧光强度与nh3浓度呈现出良好的线性关系(r2＞0.98)，具有较低的检出限(19.30nmol/l)。

技术特征：

1.一种基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s1中，单晶cof分散液是单晶cof分散在水中制备得到。

3.根据权利要求2所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，所述单晶cof的结构如下所示：

4.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s1中，所述单晶cof的微米尺寸为6.3μm2-27.6μm2。

5.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s1中，所述单晶cof分散液的浓度为0.1mg/ml-0.5mg/ml；所述单晶cof分散液的用量为1μl-2μl。

6.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s1中，所述预冻的温度为-10℃至0℃，时间为12h-24h。

7.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s1中，所述冷冻干燥的温度为-55℃至-45℃，时间为48h-72h。

8.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s2中，所述目标物选自氨气、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、氯化氢、硫化氢、乙酸、氟化氢或四氟化硅。

9.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s2中，所述目标物溶液的质量浓度为20％-25％。

10.根据权利要求1所述的基于单晶cof的原位荧光检测方法，其特征在于，在s2中，所述激光扫描的波长为488nm。

技术总结
本发明涉及基于单晶COF的原位荧光检测方法，属于原位荧光检测技术领域。本发明的原位荧光检测方法包括以下步骤，S1、将单晶COF分散液滴入共聚焦皿中，经预冻、冷冻干燥得到单分散的单晶COF；所述单晶COF为微米尺寸的单晶COF；S2、将经S1处理后的共聚焦皿密封并固定在显微镜系统的上样平台上，注入目标物溶液，目标物溶液挥发形成标准浓度的目标物蒸汽，与单分散的单晶COF充分作用后，通过激光扫描共聚焦显微镜获取单分散的单晶COF的荧光信号，使用Image J处理得到荧光变化，通过计算得到标准浓度的目标物蒸汽的荧光变化率曲线或方程。实现在单颗粒COF上的原位荧光传感，从而避免了COFs颗粒间差异对荧光性能影响导致的方法稳定性和结果再现性差的问题。

技术研发人员：钱海龙,王艳,严秀平
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21