一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法及应用技术

一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法及应用。本发明专利技术涉及高分子材料合成及环境检测技术领域，具体涉及一种荧光微球的制备方法及应用。本发明专利技术是为了解决现有用荧光微球作为氧传感的指示材料单分散性不好的问题。方法：向反应容器中加入超纯水，在转速为350r/min～450r/min和氮气氛围保护下，机械搅拌25min～35min，然后加入荧光指示材料和聚苯乙烯，继续搅拌10min～20min，再加入过硫酸钾水溶液，在温度为65～75℃的条件下冷凝回流反应22h～24h，得到聚苯乙烯荧光微球。应用：将聚苯乙烯荧光微球应用于水体中溶解氧的检测领域。本发明专利技术合成方法简单，微球粒径可控，荧光微球的氧敏感性强、重现性好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法及应用。本专利技术涉及高分子材料合成及环境检测
，具体涉及一种荧光微球的制备方法及应用。本专利技术是为了解决现有用荧光微球作为氧传感的指示材料单分散性不好的问题。方法：向反应容器中加入超纯水，在转速为350r/min～450r/min和氮气氛围保护下，机械搅拌25min～35min，然后加入荧光指示材料和聚苯乙烯，继续搅拌10min～20min，再加入过硫酸钾水溶液，在温度为65～75℃的条件下冷凝回流反应22h～24h，得到聚苯乙烯荧光微球。应用：将聚苯乙烯荧光微球应用于水体中溶解氧的检测领域。本专利技术合成方法简单，微球粒径可控，荧光微球的氧敏感性强、重现性好。【专利说明】一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法及应用
本专利技术涉及高分子材料合成及环境检测
，具体涉及一种荧光微球的制备方法及应用。
技术介绍
气态氧溶解在水中形成溶解氧(DO)，水体中溶解氧含量多少关系到水体生物的生存。在日常生活中，氧气逐渐成为人们控制和最多的一种元素。在工业生产、环境监测、医疗卫生和科学研究领域中，检测水体中溶解氧的浓度显得尤为重要。 常用的溶解氧测量方法有碘量法和Clark电极法，传统的测量方法有其固有的步骤和分析方法，存在着很多缺陷。碘量法也成为Winkler法或标准法，是国家标准中指定的标准溶解氧测量方法，其基于硫代硫酸钠滴定反应混合物生成碘的量而间接测得氧气的实际含量。碘量法虽然是国际公认的标准化分析方法，但是其测量时需要多种试剂药品、测量时间长、步骤繁琐而且会消耗氧。Clark电极法又称为电流测定法，它是基于检测电极上所发生的氧化还原反应中产生电流的原理，根据产生电流的大小来判断氧气的浓度。但是Clark电极法不适用于有机溶剂中氧气的测量，并且整个测量过程消耗氧气。 随着科学技术的进步，传感技术的兴起，光化学氧传感技术就成为一种高效的测量溶解氧的方法。光化学氧传感技术是依据氧敏感的荧光物质的发光寿命或发光强度随氧气含量的变化来实现的。一般是将适当的氧敏感物质固定在合适的基质中，在通过它在不同浓度的氧气环境中的光学信号(荧光或者磷光)的变化来检测氧。 对氧敏感物质来说，长期暴露在激发光源的照射下会发生光漂白，减少其使用时间。因此，突光物质包覆在基质支持体系中可以避免突光物质的泄露和提闻其耐光性。现阶段支持体系的选择主要在于高分子膜层，其机械性能好但是某些高分子膜层会减弱了氧分子的通透性。荧光微球的尺寸在纳米级，对氧气的通透性好、流动性好特别适合于流体中溶解氧的测量。常用的高分子单体为聚苯乙烯，聚苯乙烯荧光微球氧传递性好、制备方法简单。 利用无皂乳液合成荧光微球单分散性好，粒子表面干净，实验操作简单。对于荧光微球用做氧传感的指示材料，国内外的研究较少。Sang Hyuk Im等人采用分散聚合将PtOEP和S1EP包埋在聚苯乙烯微球中作为自我参照式的氧传感器，但是荧光微球的单分散性不好。(见 Talanta 67 (2005) 492 - 497)。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有用荧光微球作为氧传感的指示材料单分散性不好的问题，而提供一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法及应用。 本专利技术的一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法按以下步骤进行: 向反应容器中加入超纯水，在转速为350r/min?450r/min和氮气氛围保护下，机械搅拌25min?35min,然后加入突光指示材料和聚苯乙烯,继续搅拌1min?20min,再加入过硫酸钾水溶液，在温度为65?75°C的条件下冷凝回流反应22h?24h，得到聚苯乙烯突光微球； 所述的突光指示材料的质量与聚苯乙烯的体积的比为(10?40)mg:3mL ; 所述的荧光指示材料的质量与超纯水的体积的比为(10?40)mg:200mL ; 所述的荧光指示材料的质量与过硫酸钾水溶液的体积的比为(10?40)mg:8mL,且所述的过硫酸钾水溶液中过硫酸钾的质量分数为1% ； 所述的荧光指示材料为钌配合物、金属卟啉类杂环化合物、芘或芘丁酸； 其中所述的钌配合物为4，7- 二苯基-1，10-邻菲咯啉钌、三-2，2’ -联吡啶钌(II ) (2+I或三_4，7-二苯基-1，10-邻菲咯啉钌(II ){2+}； 其中所述的金属卟啉类杂环化合物为八乙基卟啉钼、四对溴苯基钼卟啉或者八乙基卟啉钯。 本专利技术的一种聚苯乙烯荧光微球的应用，其特征在于将聚苯乙烯荧光微球应用于水体中溶解氧的检测领域。 本专利技术的有益效果: 采用无皂乳液的方法在高分子链引发聚合成团的过程中将荧光分子包覆在其内部，减少荧光物质的暴露提高其耐光性，提高其在水中的稳定性。包覆制备荧光微球示意图如图1所示。 本专利技术合成方法简单，易于操作，微球粒径可控，微球粒径为200nm?400nm，荧光指示剂为对氧敏感的钌络合物、金属卟啉类杂环化合物、芘、芘丁酸等。氧传感测试易行，荧光微球的氧敏感性强、重现性好。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术包覆制备荧光微球示意图； 图2为试验一得到的聚苯乙烯荧光微球的扫描电镜照片； 图3为试验一得到的聚苯乙烯荧光微球氧传感性能测试-不同氮/氧比之下荧光的相对强度曲线图；其中I为纯氮气；2为氮/氧比为1:4 ；3为氮/氧比为2:3 ；4为氮/氧比为3:2 ；5为氮/氧比为4:1 ;6为纯氧气。 【具体实施方式】 【具体实施方式】一:本实施方式的一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法按以下步骤进行: 向反应容器中加入超纯水，在转速为350r/min?450r/min和氮气氛围保护下，机械搅拌25min?35min,然后加入突光指示材料和聚苯乙烯,继续搅拌1min?20min,再加入过硫酸钾水溶液，在温度为65?75°C的条件下冷凝回流反应22h?24h，得到聚苯乙烯突光微球； 所述的荧光指示材料的质量与聚苯乙烯的体积的比为(10?40)mg:3mL ； 所述的荧光指示材料的质量与超纯水的体积的比为(10?40)mg:200mL ; 所述的荧光指示材料的质量与过硫酸钾水溶液的体积的比为(10?40)mg:8mL,且所述的过硫酸钾水溶液中过硫酸钾的质量分数为1% ； 所述的荧光指示材料为钌配合物、金属卟啉类杂环化合物、芘或芘丁酸； 其中所述的钌配合物为4，7- 二苯基-1，10-邻菲咯啉钌、三-2，2’ -联吡啶钌(II ) (2+I或三_4，7-二苯基-1，10-邻菲咯啉钌(II ){2+}； 其中所述的金属卟啉类杂环化合物为八乙基卟啉钼、四对溴苯基钼卟啉或者八乙基卟啉钯。 采用无皂乳液的方法在高分子链引发聚合成团的过程中将荧光分子包覆在其内部，减少荧光物质的暴露提高其耐光性，提高其在水中的稳定性。包覆制备荧光微球示意图如图1所示。 本实施方式合成方法简单，易于操作,微球粒径可控,微球粒径为200nm?400nm，荧光指示剂为对氧敏感的钌络合物、金属卟啉类杂环化合物、芘、芘丁酸等。氧传感测试易行，荧光微球的氧敏感性强、重现性好。 【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述的荧光指示材料的质量与聚苯乙烯的体积的比为20mg:3mL。其他步骤及参数与【具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法，其特征在于一种聚苯乙烯荧光微球的制备方法按以下步骤进行：向反应容器中加入超纯水，在转速为350r/min～450r/min和氮气氛围保护下，机械搅拌25min～35min，然后加入荧光指示材料和聚苯乙烯，继续搅拌10min～20min，再加入过硫酸钾水溶液，在温度为65～75℃的条件下冷凝回流反应22h～24h，得到聚苯乙烯荧光微球；所述的荧光指示材料的质量与聚苯乙烯的体积的比为(10～40)mg：3mL；所述的荧光指示材料的质量与超纯水的体积的比为(10～40)mg：200mL；所述的荧光指示材料的质量与过硫酸钾水溶液的体积的比为(10～40)mg：8mL，且所述的过硫酸钾水溶液中过硫酸钾的质量分数为1％；所述的荧光指示材料为钌配合物、金属卟啉类杂环化合物、芘或芘丁酸；其中所述的钌配合物为4,7‑二苯基‑1,10‑邻菲咯啉钌[Ru(dpp)32+]、三‑2,2’‑联吡啶钌(Ⅱ){[Ru(Pby)3]2+}或三‑4,7‑二苯基‑1,10‑邻菲咯啉钌(Ⅱ){[Rudpp)3]2+}；其中所述的金属卟啉类杂环化合物为八乙基卟啉铂、四对溴苯基铂卟啉或者八乙基卟啉钯。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张科，赵九蓬，李文杰，李垚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23