使用量子簇检测水流量制造技术

本发明专利技术已提供了包埋于有机模板化勃姆石纳米架构(OTBN)中的银量子簇的制备及其作为用于在受污染水流动之后通过可见光中的颜色变化测量的水流量的传感器的用途。包埋银量子簇的OTBN是高度发光的。因为所述量子簇包埋于所述基质中，所以它们在较长时间内是高度稳定的。在此所描述的组合物是以在水穿过水净化装置之后用于“基于可见/紫外光颜色变化的检测”的装置的形式利用。在与存在于水中的离子相互作用之后，发光银簇经历化学转化成Ag2S纳米颗粒。所述转化以可见光颜色变化(从粉红色至黑色)和发光淬灭(从红色发射至可忽略不计的发光)的形式反映。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用量子簇检测水流量背景
本公开涉及包埋于有机模板化勃姆石纳米架构(OTBN)中的银量子簇的制备及其作为颜色改变传感器在用于评估穿过水净化装置的水量的可见光或UV光中的用途。技术背景提供安全和可负担得起的饮用水的目标是全球使命并且在联合国千年发展目标2015、联合国大会决议(64/292和65/154)和印度宪法的第47条中明确地表达。关于这一点的主要贡献可通过提供在使用时可负担得起的安全饮用水来进行，其迄今为止由于生态意识的不可用性而在很大程度受到限制。在过去几年中，各种研究组正致力于开发新颖材料用于水净化。去除广泛范围的污染物(如杀虫剂)的可负担得起和包括一切的水净化器已由印度专利200767和美国专利7968493公开，用于去除微生物的水净化器已由印度专利20070608和印度专利申请947/CHE/2011和4300/CHE/2011公开，用于去除氟化物的水净化器已由印度专利申请2089/CHE/2009、1529/CHE/2010和4062/CHE/2011公开，并且用于去除重金属的水净化器已由印度专利申请169/CHE/2009、2433/CHE/2010和2563/CHE/2010公开。水净化装置在印度专利申请2892/CHE/2010和1522/CHE/2011中进行了进一步描述。水净化器的重要方面是确保在净化器的整个所述寿命期间高质输出水的递送。通常非常难以使消费者记录穿过水净化器的水的体积。不同于其它消费品如冰箱、洗衣机等，水净化器即使其性能可能已经显著缩小仍可继续起作用。输出水的质量直接关系到消费者的健康。因此，有必要确保对输出水质的合理检查。如从现有技术将显而易见的是对输出水质的这种检查通常使用测量所穿过的水的体积的流量计来执行。由于缺乏现场实际水质测量，其是输出水质的第一线防御。然而，正如众所周知，跨越印度的水质显著不同，这是由于水净化装置的性能也不同。因此，重要的是具有作为所穿过的水的体积连同输入水质的同时测量的第二线防御。取决于输入水质，水的体积的测量应指示水净化装置是否被耗尽。这是在本申请中明确提出的本专利技术的重要前提。贵金属的量子簇是芯尺寸小于1nm、近似等于电子的费密(Fermi)波长的一类新材料(对于银来说～0.5nm，M.A.H.Muhammed,T.Pradeep,AdvancedfluorescencereportersinchemistryandbiologyII:Molecularconstructions,polymersandnanoparticles,AlexanderP.Demchenko(编辑),2010,Springer,Heidelberg)。这些明显不同于纳米颗粒。在它们中，带结构破碎成分立能级，它们在电子结构中具有非常高的限制，它们表现出分子特性，如通常在纳米颗粒情况下发现不存在的发光和等离子体共振。由于这些特性，量子簇在几种应用如光学存储、生物标记、催化、传感器、磁学、光学吸收可调谐性等中具有新效用。簇对金属离子的灵敏度由所述组报道(ReactivityofAu25clusterswithAu3+,M.A.HabeebMuhammed,T.Pradeep,Chem.Phys.Lett.,2007,449,186-190)。荧光簇通过荧光接通机制用作用于环境样品如池塘水和土壤中的重金属离子的灵敏和简单探针(G.-Y.Lan,C.-C.Huang,H.-T.Chang,Chem.Commun.,2010,46,1257–1259)。提供激发和发射波长的可调谐性的具有高双光子激发截面的一类新的水溶性银簇可用作高灵敏度生物标记(S.A.Patel,C.I.Richards,J.-C.Hsiang,R.M.Dickson,J.Am.Chem.Soc,2008,130,11602–11603)。已合成了DNA序列模板化银簇，所述银簇可通过改变DNA模板针对荧光发射波长进行调节，从而意味着有用的生物应用(J.Sharma,H.-C.Yeh,H.Yoo,JamesH.Werner,J.S.Martinez,Chem.Commun.,2010,46,3280–3282)。水溶性荧光银簇的特性可通过采用不同合成途径及其稳定聚合物配体来改变(H.Xu,K.S.Suslick,Adv.Mater.,2010,22,1078–1082)。水溶性Ag-硫磺素T纳米簇已显示用于在体外和体内追踪超灵敏生物学测定(N.Makarava,A.Parfenov,I.V.Baskakov,Biophys.J.,2005,89,572–580)。一种重要生物分析物半胱氨酸可使用特异性荧光淬灭机制通过聚(甲基丙烯酸)模板化银簇在低浓度下被感测(L.Shang,S.Dong,Biosens.Bioelectron,2009,24,1569–1573)。量子光电逻辑操作可在室温下使用单独银纳米簇的电致发光来产生(T.-H.Lee,J.I.Gonzalez,J.Zheng,R.M.Dickson,Acc.Chem.Res.,2005,38,534-541)。DNA-封装的Ag纳米簇表现出近IR中的高荧光，从而实现单分子特异性聚束特征(T.Vosch,Y.Antoku,J.-C.Hsiang,C.I.Richards,J.I.Gonzalez,R.M.Dickson,PNAS,2007,104,12616-12621)。金属氧化物负载型银量子簇用作催化剂(A.Leelavathi,T.U.B.Rao,T.Pradeep,NanoscaleRes.Lett,2011,6,123-132)。还已报道了醇通过负载型银簇脱氢为羰基化合物(K.Shimizu,K.Sugino,K.Sawabe,A.Satsuma,Chem.Eur.J.2009,15,2341–2351)。氧化铝负载型银团簇已被用于以高选择性从醇和胺直接合成酰胺(K.Shimizu,K.Ohshima,A.Satsuma,Chem.Eur.J.2009,15,9977–9980)。聚(甲基丙烯酸)稳定化银纳米簇通过具有适用于分子感测的溶剂致变色和溶剂致荧光(即，吸收和发射特性)响应来对环境做出响应(I.Diez,M.Pusa,S.Kulmala,H.Jiang,A.Walther,A.S.Goldmann,A.H.E.Müller,O.Ikkala,R.H.A.Ras,Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,2122–2125)。通过声化学方法制备的聚(甲基丙烯酸)稳定化银纳米簇可用于生物成像、化学和生物感测、单分子研究和可能地催化(H.Xu,K.S.Suslick，ACSNano，2010，4，3209-3214)。亚纳米簇用作拉曼(Raman)标记以鉴别关于单分子的真实化学信息(L.P.-Capadona，J.Zheng，J.I.Gonzalez，T.-H.Lee，S.A.Patel，R.M.Dickson，Phys.Rev.Lett.，2005，94，058301)。通过微乳液方法合成的银簇展示顺磁行为(A.L.-Suarez，J.Rivas，C.F.R.-Abreu，M.J.Rodrigu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测受污染水流的量的方法，所述方法包括：将传感器提供在一个位置处，其中所述传感器具有包埋于有机模板化纳米金属羟基氧化物中的量子簇，所述包埋于有机模板化纳米金属羟基氧化物中保护量子簇免受存在于所述受污染水中的离子影响；使受污染水穿过所述位置；以及监测光中所述传感器的颜色，其中从第一颜色至第二颜色的颜色变化指示特定量的受污染水已穿过所述位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.17 IN 1521/CHE/20121.一种用于检测受污染水流的量的方法，所述方法包括：将传感器提供在一个位置处，其中所述传感器具有包埋于有机模板化纳米金属羟基氧化物中的量子簇，所述包埋于有机模板化纳米金属羟基氧化物中保护量子簇免受存在于所述受污染水中的离子影响；使受污染水穿过所述位置；以及监测光中所述传感器的颜色，其中从第一颜色至第二颜色的颜色变化指示一定量的受污染水已穿过所述位置。2.如权利要求1所述的方法，其中所述光是可见光或紫外光中的一种。3.如权利要求1所述的方法，其中所述有机模板化纳米金属羟基氧化物是有机模板化勃姆石纳米架构。4.如权利要求1所述的方法，其中所述量子簇是银量子簇。5.如权利要求3所述的方法，其中所述量子簇是银量子簇。6.如权利要求4所述的方法，其中所述银量子簇通过用呈凝胶状态的有机模板化勃姆石纳米架构浸渍多个银离子而包埋于有机模板化勃姆石纳米架构中，其中所述银离子通过使用还原剂还原至零价态并且由表面保护剂保护。7.如权利要求4所述的方法，其中银量子簇通过使外部制备的银量子簇与呈凝胶状态的有机模板化勃姆石纳米架构相接触而包埋于有机模板化勃姆石纳米架构中。8.如权利要求4所述的方法，其中银量子簇通过使外部制备的银量子簇与呈固体状态的有机模板化勃姆石纳米架构相接触而包埋于有机模板化勃姆石纳米架构中。9.如权利要求4所述的方法，其进一步包括将银离子或银量子簇中的一种逐滴添加至有机模板化勃姆石纳米架构的过程。10.如权利要求4所述的方法，其进一步包括将银量子簇浸泡在有机模板化勃姆石纳米架构中30分钟至12小时的持续时间。11.如权利要求1所述的方法，其中所述有机模板是由壳聚糖、香蕉丝和纤维素中的至少一种制备。12.如权利要求6所述的方法，其中所述还原剂是硼氢化钠。13.如权利要求1所述的方法，其进一步包括用于制备银量子簇的银前体，其中所述银前体是由硝酸银、氟化银、乙酸银、硫酸银和亚硝酸银...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·普拉迪普，L·安纳马莱，M·U·桑卡尔，C·阿姆瑞塔，安什普，T·U·劳，
申请(专利权)人：印度理工学院，
类型：发明
国别省市：印度;IN