用于制备荧光传感器的多孔钙铝石荧光材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制备荧光传感器的多孔钙铝石荧光材料的制备方法，包括以下步骤：将相分离诱导剂溶解于混合溶剂中，磁力搅拌后，再加入作为前驱体的九水合硝酸铝、四水合硝酸钙，作为掺杂剂的六水合氯化铕，以及加入干燥控制剂、络合剂，搅拌均匀后，再加入凝胶促进剂超声处理；所得溶胶置于密闭容器中凝胶陈化，所得的陈化后凝胶置于非密闭容器中，干燥后热处理，得到掺杂Eu(铕)的多孔钙铝石荧光材料。本发明专利技术采用铕Eu

Preparation of Porous Calcite Fluorescent Materials for Fluorescent Sensors

【技术实现步骤摘要】
用于制备荧光传感器的多孔钙铝石荧光材料的制备方法
本专利技术属于金属离子荧光传感器的制备领域，具体涉及一种多孔钙铝石铅离子荧光传感器的制备方法。
技术介绍
由于对公共安全和环境保护的需求，激发了学者们对环境有害的离子分析检测的兴趣。世界范围内工业的快速发展和淡水资源的过量使用，被金属离子污染的水资源问题已成为当今一个非常严重的全球性问题。由于环境中金属存在的毒性和对人类生命和生态系统的威胁，有毒重金属离子的排放对维持可持续环境的计划提出了挑战。因此荧光传感器作为一种快速有效的检测方法，被大量的应用于离子检测领域中。荧光传感器属于一种光学传感器，是利用荧光来表达传感器与分析对象作用后的信息变化，其具有较高的选择性，优异的灵敏度，重复性好及操作简单等特点，近年来被广泛应用于微量分析、生物分子识别和离子痕量等检测领域。传感材料中的分子吸收紫外光或可见光后引起能级中的电子跃迁而被激发至较高电子能态，当其返回基态后以辐射跃迁的方式发射能力从而产生了荧光。由于其所处的环境的变化，可吸收的光能力也会产生变化。同时环境中不同浓度的离子与其荧光强度呈线性关系，这两点构成了荧光传感器工作的基础。目前应用最为广泛的荧光材料是稀土材料，稀土材料拥有大量吸收和发射带，同时稀土掺杂剂由于其优质的结晶和无定形主体，可以很容易地掺入大量的基体材料中。其中三价铕(Eu3+)离子由于具有相对简单的能带结构，高量子效率和对局部环境的超灵敏度，因而得到了更为广泛的关注和研究。目前，各种半导体和绝缘体材料均被用作铕离子掺杂的基体材料。然而，铕离子的发光受到温度猝灭和浓度猝灭等问题的限制，对铕离子的光吸收和发射性能有着很大的影响。目前现有的铅离子传感方法为：原子吸收光谱法，等离子体质谱(ICP-MS)法和伏安法通常都需要昂贵和复杂的仪器，以及严格的测试条件，这些传感器不适合实际测试。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可用于制备荧光传感器的多孔钙铝石荧光材料的制备方法；采用本专利技术方法制备而得的材料能对铅离子进行检测。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种可用于制备荧光传感器的多孔钙铝石荧光材料的制备方法，包括以下步骤：1)、在室温下，将相分离诱导剂0.04～0.24g溶解于混合溶剂中，磁力搅拌后，再加入作为前驱体的九水合硝酸铝[Al(NO3)3·9H2O]0.500～1.000g、四水合硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O]0.400～0.800g，作为掺杂剂的六水合氯化铕(EuCl3·6H2O)0.01～1.0g，以及加入干燥控制剂0.4±0.1ml、络合剂0.4±0.1ml，搅拌均匀后(搅拌时间为50～70min)，再加入凝胶促进剂0.5～2.5ml超声60～120秒；2)、将步骤1)所得的溶胶置于密闭容器中，于40～60℃凝胶陈化24±5h；3)、将步骤2)所得的陈化后凝胶置于非密闭容器中，并于40～60℃干燥3～5d；然后于900～1200℃热处理3～4h，得到掺杂Eu(铕)的多孔钙铝石荧光材料。作为本专利技术的多孔钙铝石荧光材料的制备方法的改进：所述混合溶剂由(2±0.2)ml去离子水和(2±0.4)ml乙醇组成。作为本专利技术的多孔钙铝石荧光材料的制备方法的进一步改进：去离子水/乙醇＝1:1的体积比。作为本专利技术的多孔钙铝石荧光材料的制备方法的进一步改进：所述相分离诱导剂是分子量为10万的聚氧化乙烯(PEO)；络合剂为乙二醇(EG)；凝胶促进剂为环氧丙烷(PO)；干燥控制剂为甲酰胺。作为本专利技术的多孔钙铝石荧光材料的制备方法的进一步改进：所述步骤1)中，聚氧化乙烯(PEO，分子量为10万)0.04g，混合溶剂由2.0ml水和2.0ml乙醇组成，九水合硝酸铝1.000g，四水合硝酸钙0.800g；六水合氯化铕0.2g，甲酰胺0.4ml、乙二醇0.4ml，环氧丙烷(PO)2.0ml。本专利技术还同时提供了利用上述方法制备而得的多孔钙铝石荧光材料；采用本专利技术方法制备而得的材料能对铅离子进行检测。即，该多孔钙铝石荧光材料与荧光测试装置组合制成器件，并用作铅离子的检测。在本专利技术中，未明确限定温度的步骤均在室温下进行，室温是指10～30℃。与其他宽带隙基体材料相比，钙铝石C12A7是一种具有高热稳定性的宽带隙氧化物材料，拥有多个可被取代的晶格位置，Ca2+和Al3+离子周围的晶体场由氧离子基团调制，导致其低对称性，这对于实现Eu3+多波段发射非常有利。并且由于所制备的钙铝石块体材料内部含有共连续的贯通孔洞结构，因此可以很好的应用于离子的传感器领域。本专利技术使用一步法直接将Eu离子引入基体材料中，方法更为简单有效，在常温下即可进行；而目前技术多为加热条件及高温条件。本专利技术可通过原料的用量改变结构，在传感材料中引入不同孔径的孔结构有利于传感过程。通过孔径的调整可以大大增强材料的荧光性能，贯通孔结构增加了材料接受光照的面积，且孔材料相对密度的减小可以减弱浓度猝灭效应。本专利技术具有以下优点：(1)、本专利技术通过溶胶-凝胶伴随相分离法制备多孔钙铝石荧光材料，步骤简单，成本低廉。(2)、本方法制备的产物含有全贯通的大孔结构，适合检测离子的通过。(3)、本方法制备的产物对铅离子浓度十分敏感，荧光强度与铅离子浓度呈良好线性关系；如图7所述，式中F为荧光强度，F0为未添加铅离子荧光强度，C为铅离子浓度。综上所述，本专利技术采用铕Eu3+作为稀土掺杂离子，并采用溶胶-凝胶伴随相分离制备大孔掺Eu钙铝石荧光材料，通过控制相分离诱导剂和Eu掺杂量，获得了孔隙尺寸可控制，孔隙率较高的具有连贯大孔结构的掺稀土元素钙铝石荧光材料。大孔结构可以激发光发生散射和反射，并减少浓度猝灭，从而加强可见光波段的荧光强度。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为实施例1-1制备的大孔钙铝石荧光材料扫描电镜照片。图2为实施例1-2制备的大孔钙铝石荧光材料扫描电镜照片。图3为实施例1-3制备的大孔钙铝石荧光材料扫描电镜照片。图4为不同含量的PEO制备的大孔钙铝石荧光材料的荧光性能。图5为不同含量的EuCl3制备的大孔钙铝石荧光材料的荧光性能。图6为不同铅离子浓度下实施例1-1制备的多孔钙铝石荧光材料的荧光性能。图7为荧光强度与铅离子浓度的线性关系图。具体实施方式实施例1-1、一种大孔钙铝石块体荧光材料的制备方法，依次进行以下步骤：1)、在室温下，将相分离诱导剂聚氧化乙烯(PEO，分子量为10万)0.04g溶解于2.0ml水和2.0ml乙醇组成的混合溶剂中，磁力搅拌后，再加入作为前驱体的1.000g(0.0026mol)九水合硝酸铝[Al(NO3)3·9H2O]，0.800g(0.0034mol)四水合硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O]，0.2g(0.00055mol)的六水合氯化铕(EuCl3·6H2O)，以及加入干燥控制剂(甲酰胺)0.4ml、络合剂(乙二醇)0.4ml均匀搅拌60min后，加入凝胶促进剂(PO)2.0ml并且于超声仪(参数为频率53KHz，输出功率100％，水温20℃)中超声60秒；2)、将步骤1)所得均匀透明的溶胶液体置于密闭容器中，在40℃烘箱中凝胶并陈化24h；3)、将步骤2)所得的陈化后的白色均匀凝胶置于非密闭容器中，并于60℃环境中干燥3～5d；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备荧光传感器的多孔钙铝石荧光材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：1)、在室温下，将相分离诱导剂0.04～0.24g溶解于混合溶剂中，磁力搅拌后，再加入作为前驱体的九水合硝酸铝0.500～1.000g、四水合硝酸钙0.400～0.800g，作为掺杂剂的六水合氯化铕0.01～1.0g，以及加入干燥控制剂0.4±0.1ml、络合剂0.4±0.1ml，搅拌均匀后，再加入凝胶促进剂0.5～2.5ml超声60～120秒；2)、将步骤1)所得的溶胶置于密闭容器中，于40～60℃凝胶陈化24±5h；3)、将步骤2)所得的陈化后凝胶置于非密闭容器中，并于40～60℃干燥3～5d；然后于900～1200℃热处理3～4h，得到掺杂Eu的多孔钙铝石荧光材料。

【技术特征摘要】
2019.05.16 CN 20191040781201.用于制备荧光传感器的多孔钙铝石荧光材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：1)、在室温下，将相分离诱导剂0.04～0.24g溶解于混合溶剂中，磁力搅拌后，再加入作为前驱体的九水合硝酸铝0.500～1.000g、四水合硝酸钙0.400～0.800g，作为掺杂剂的六水合氯化铕0.01～1.0g，以及加入干燥控制剂0.4±0.1ml、络合剂0.4±0.1ml，搅拌均匀后，再加入凝胶促进剂0.5～2.5ml超声60～120秒；2)、将步骤1)所得的溶胶置于密闭容器中，于40～60℃凝胶陈化24±5h；3)、将步骤2)所得的陈化后凝胶置于非密闭容器中，并于40～60℃干燥3～5d；然后于900～1200℃热处理3～4h，得到掺杂Eu的多孔钙铝石荧光...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴忠，王睿，杨辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33