一种对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种如下图所示的对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球1及其制备方法。本方法包括：用化合物3和试剂1在有机溶剂1中制备化合物2。化合物2和溶胀过的氯乙酰化聚苯乙烯微球在有机溶剂2中反应制备聚苯乙烯微球1。本方法制备的聚苯乙烯微球1对Hg2+有荧光响应，能与被测液分离，可循环重复使用，便于携带，可用于环境科学、污水处理和工农业生产中的Hg2+检测和分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球及其制备方法，特别涉及固载萘酰亚胺荧光分子的聚苯乙烯微球，用于食品安全、环境保护、污水处理和工农业生产中的Hg2+检测和分析。
技术介绍
重金属污染是常见污染之一，其中汞离子对人体健康和自然环境是极大的威胁。传统的汞离子检测法往往需要昂贵的仪器，繁琐的操作步骤和较高的成本。汞离子荧光探针是近十来年研究开发的热点，它检测具有简单快速性、高灵敏度、高选择性等优点。但是，这些荧光探针大多是在均相工作，没有分离功能。由于探针与重金属离子结合后，不能与共存的干扰离子分离，因此只能在共存干扰离子的浓度很低的条件下使用。因为在测定实际样品，特别是环境、生物、食品之类的复杂样品中的微量重金属离子时，共存的其它金属离子往往过量数千甚至百万倍，所以，这些重金属离子荧光探针难以直接应用到实际样品，需要先用固相萃取等方法进行样品前处理以尽可能除去干扰的金属阳离子。另外，由于这些荧光探针与汞结合后不能重复使用，而且很难从被测液中分离出来，因此会造成环境二次污染。这种一次性检测是不环保的和不经济的，因此设计一种环保的、经济的和可再生的固相荧光传感器越来越成为趋势。萘酰亚胺衍生物具有较大的共轭体系，较多的可修饰性，较好的刚性共平面性和较大的斯托克斯位移等优点，是个很好的荧光体。聚苯乙烯微球被广泛应用于分析化学、卫生医疗、离子交换和生物化学等领域，其原料优惠易得到，有耐高温、溶剂和酸碱性的性质，最重要的是可进行化学改性，将荧光探针固载到功能化的聚苯乙烯微球上。在荧光聚合物的研究中，一个突出的难点就是荧光物质的固定。文献中报道的大多是采用包埋法，利用高分子材料聚合后形成的致密网状结构阻止荧光物质的流失。但在实际应用中，荧光物质分子较小，稳定性差。如果将游离的荧光分子通过共价键固载到聚苯乙烯微球上，开发对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球，不仅简单易行，而且可以改进实用性能，如可以循环重复使用，固液分离，不受杂质的干扰。因此，开发对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球具有重要意义。
技术实现思路
—种对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球，化学结构如下式中所示的通式1：通式1中代表聚苯乙烯微球。聚苯乙烯微球粒径纳米至微米。亚甲基个数n＝1～8。这种对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法是以氯乙酰化聚苯乙烯微球为载体，将萘酰亚胺衍生物固载到聚苯乙烯微球上，形成一种对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球。为实现本专利技术的目的采用的技术方案如下式：化合物2的制备将化合物3和试剂1溶于有机溶剂1中，其中化合物3和试剂1的摩尔比为1∶1～3，搅拌回流反应0.5～24h，最后经分离提纯得到化合物2。本步骤所述的试剂1为氢氧化钾、碳酸钾、氯化钾、溴化钾、碘化钾、硝酸钾、碳酸氢钾、硫酸钾、磷酸钾、铬酸钾、硫氰酸钾、溴酸钾、氯酸钾或碘酸钾其中一种。本步骤所述的有机溶剂1为乙酸乙酯、乙酸甲酯、二氯甲烷、乙腈、甲酸、乙酸、苯、甲苯、乙苯、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇或正己醇其中一种。聚苯乙烯微球1的制备称取含氯百分数为23％～47％的氯乙酰化聚苯乙烯微球0.1～0.2g溶胀在有机溶剂2中，30～90℃，搅拌，加入0.5～5g化合物2，反应0.5～24h后滤出固体，水洗数次，烘干，制得有荧光响应的聚苯乙烯微球1。本步骤所述的有机溶剂2为四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙苯、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、乙酸乙酯、乙醚或二甲基亚砜其中一种。附图说明图1是聚苯乙烯微球1与氯乙酰化聚苯乙烯微球(PS-Cl)的红外对比图。图2是聚苯乙烯微球1对不同金属离子的选择性图。具体实施方式以下结合附图和实施例来进一步说明本专利技术。实施例11、化合物3(n＝5)的制备将4-溴-1，8-萘酐(0.55g)、6-氨基己酸(0.26g)和乙醇(50mL)的混合物搅拌回流4h后趁热过滤，滤液冷却后得到棕色固体。将棕色固体、哌嗪(0.13g)和乙二醇甲醚(30mL)的混合物搅拌回流4h。减压蒸馏得到黄色固体。将黄色固体、2-氯甲基吡啶(0.60g)和乙腈(25mL)的混合物搅拌回流6h。减压蒸馏得到化合物3(n＝5)。化合物3结构分析如下：1H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.63(d，J＝4.40Hz，1H)，8.49-8.43(q，J＝5,38Hz，2H)，8.36(d，J＝8.40Hz，1H)，7.73(m，1H)，7.63(t，J＝7.86Hz，1H)，7.50(d，J＝7.76Hz，1H)，7.24(s，1H)，7.17(d，J＝8.12Hz，1H)，4.13(t，J＝7.40Hz，2H)，3.85(s，2H)，3.32(s，4H)，2.87(s，4H)，2.38(t，J＝6.82Hz，2H)，1.75-1.72(m，4H)，1.51(m，2H)。ESI-MS：m/z[M+H]+＝487。2、化合物2的制备化合物2的制备方法如下式所示：将化合物3(0.23g)、KOH(0.03g)和60mL甲醇混合物，回流1h，旋蒸除去溶剂，得化合物2。3、聚苯乙烯微球1的制备聚苯乙烯微球1的制备方法如下式所示：将含氯百分数为23％～47％的氯乙酰化聚苯乙烯微球(PS-Cl，粒径200nm)0.1g溶胀在30mL二甲基亚砜中。50℃下加入0.5g化合物2，反应后滤出固体，水洗数次，烘干，得到固载了萘酰亚胺荧光分子的聚苯乙烯微球1。聚苯乙烯微球1与氯乙酰化聚苯乙烯微球(PS-Cl)的红外对比图见图1。聚苯乙烯微球1和氯乙酰化聚苯乙烯微球(PS-Cl)相比，在1739cm-1处出现酯羰伸缩振动的吸收峰；在1285cm-1处的-CH2-Cl吸收峰明显降低，说明萘酰亚胺荧光分子已经固载在聚苯乙烯微球上。聚苯乙烯微球1对不同金属离子的选择性实验。将0.008g聚苯乙烯微球1加入0.5mL无水乙醇中，溶胀过夜后，加入0.5mL pH＝7.0的HEPES缓冲溶液。分别加入10μL的Hg2+溶液(6×10-5mol/L)和其它金属离子溶液(10-3mol/L)，摇匀，静置25min，测定荧光强度。实验结果表明见图2，纵坐标表示在最大发射波长处终点荧光强度(F)和单独聚苯乙烯微球1荧光强度(F0)的比值，可见聚苯乙烯微球1对Hg2+有选择性的荧光响应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球，化学结构如下图中所示的通式1：通式1中PS‑代表聚苯乙烯微球。聚苯乙烯微球的粒径为纳米至微米；亚甲基个数n＝1～8。

【技术特征摘要】
1.一种对Hg2+有荧光响应的聚苯乙烯微球，化学结构如下图中所示的通式1：通式1中PS-代表聚苯乙烯微球。聚苯乙烯微球的粒径为纳米至微米；亚甲基个数n＝1～8。2.聚苯乙烯微球1的制备方法如下图所示：其特征在于包括以下步骤：(1)将化合物3和试剂1溶于有机溶剂1中，其中化合物3和试剂1的摩尔比为1∶1～3，搅拌回流反应0.5～24h，最后经分离提纯得到化合物2。(2)称取含氯百分数为23％～47％的氯乙酰化聚苯乙烯微球0.1～0.2g溶胀在有机溶剂2中，30～90℃，搅拌，加入0.5～5g化合物2，反应0.5～24h后滤出固体，水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方实，潘学春，李壹，刘媛媛，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32