本发明专利技术公开了一种双层静电纺丝薄膜传感器在硝基芳烃类物质检测中的应用，该传感器包括双层膜结构，其底层是明胶静电纺丝薄膜(GEL)，该层作为骨架层置于玻璃片表面；顶层以聚苯乙烯作为载体，与权利要求1所述的荧光传感聚合物P进行混纺制备成静电纺丝薄膜(PS-P)，该层为传感层。优点是：ⅰ)明胶具有大量的氨基和羟基基团的，硝基芳烃和明胶之间通过氢键相互作用力来富集硝基芳烃使得硝基芳烃化合物聚集在P-PS传感层从而达到提高猝灭率的作用。ⅱ)其作为在P-PS层下方的多孔骨架中，明胶层可以允许硝基芳烃分子在P-PS层上下同时扩散，大大改善P-PS层的渗透性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双层静电纺丝薄膜传感器在硝基芳烃类物质检测中的应用。
技术介绍
硝基芳烃如2，4，6-三硝基甲苯(TNT)、2，4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)等都是重要的爆炸物成分，对于爆炸物的使用和运输必须严格管理，否则不仅严重影响社会稳定、国家安全，同时还因其具有生物毒性和潜在的致癌作用而对人类健康造成危害。因此爆炸物的检测问题已经引起各国的高度关注，很多国家投入了大量的资金进行科学研究。荧光传感法具有灵敏度高、可采集参数(如荧光强度、荧光光谱形貌、荧光各向异性、荧光寿命等)多、响应时间快及仪器设计相对成熟等特点成为最具有开发前景的探测方法。目前的荧光传感器一般是把荧光化合物通过旋涂的方法制备成薄膜，形成荧光薄膜传感器。为了保证薄膜具有一定的荧光强度，聚合物膜必须具有一定的厚度，而普通薄膜的致密结构往往使待测物在膜中的扩散较慢，因而响应速度较慢。人们采用多种方法改善聚合物结构，增加薄膜的通透性，以增大硝基芳烃在膜中的扩散速度，提高猝灭效率。静电纺丝技术是一种简单的制备纳米材料的方法，可以获得高通透性的薄膜材料。静电纺丝薄膜具有众多优点：大的比表面积，高的孔隙率，渗透性好以及可控制的形态。这些优点都有利于分析物与探针之间的相互接触。近年来以静电纺丝技术制备薄膜传感材料逐渐被应用在多种物质的检测中，如各种金属离子的检测、硝基芳烃的检测，等等。普通的静电纺丝薄膜传感器是将荧光传感材料在固体基质表面形成静电纺丝薄膜。在检测气体待测物时，气体分子从膜的上方渗透进膜，引起传感材料的荧光变化。目前，并没有发现双层静电纺丝薄膜传感器材料在硝基芳烃类物质检测中的应用。
技术实现思路
本专利技术在玻璃表面首先以明胶制备了一层静电纺丝薄膜，在此膜的表面又以传感材料制备了一层静电纺丝薄膜。这种双层膜荧光传感器与单层膜相比，具有优越的传感性能。其中底层的明胶静电纺丝膜可以允许气体待测物可以同时从传感层的上方和下方同时渗透进入，提高了传感速率。另一方面，明胶分子含有大量的羟基、氨基等富电子基团，能够与硝基芳烃产生氢键作用，因而对硝基芳烃有富集作用，可以提高传感器的灵敏度。具体而言：本专利技术的目的是提供一种双层静电纺丝薄膜传感器在硝基芳烃类物质检测中的应用。本专利技术为实现上述目的而采用以下技术方案：一种双层静电纺丝薄膜传感器在硝基芳烃类物质检测中的应用。硝基芳烃类物质为2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2,4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)、2,4-二硝基苯酚(DNP)或其衍生物。所述双层静电纺丝薄膜传感器是由双层膜结构组成，其底层是明胶静电纺丝薄膜(GEL)，该层作为骨架层置于玻璃片表面；顶层以聚苯乙烯作为载体，与荧光传感聚合物P进行混纺制备成静电纺丝薄膜(PS-P)，该层为传感层。其中，所述明胶静电纺丝薄膜(GEL)中的纤维直径为20～35微米，所述静电纺丝薄膜(PS-P)是聚苯乙烯掺杂荧光传感聚合物P的静电纺丝薄膜，纤维成串珠状结构，所述串珠状结构的直径为5～15微米，纤维的直径为180nm～220nm，优选200nm。与单独的PS-P静电纺丝薄膜传感器相比，引入明胶静电纺丝层GEL作为骨架层具有许多优点：ⅰ)明胶分子中含有大量的氨基和羟基的富电子基团，可以通过它们与硝基芳烃之间的氢键相互作用而有效地吸引硝基芳烃分子，从而使硝基芳烃分子在传感材料周围富集，提高传感器的灵敏度。ⅱ)明胶静电纺丝膜是多孔的，它允许硝基芳烃分子同时从P-PS薄膜层的上方和下方同时进入，提高了P-PS传感膜的通透性；而普通的P-PS单层膜传感器只允许硝基芳烃分子从上方渗透进入。本专利技术双层静电纺丝薄膜传感器用PS-P/GEL表示。其中的荧光传感聚合物P为荧光共轭聚合物，所述荧光共轭聚合物优选为基于聚芴乙炔撑类聚合物的共聚物，但是其保护范围不仅仅是基于聚芴乙炔撑类聚合物的共聚物。进一步优选为上述荧光传感聚合物P，结构式如式1所示，经过实验验证与分析，采用上述荧光传感聚合物P制备得到的双层静电纺丝薄膜传感器的性能更加优异。所述荧光传感聚合物P，其结构式如式1：其中x：(0.1～2)，y：(0.1～2)，z：(0.1～2)。所述荧光传感聚合物P的制备方法，包括如下步骤：以2,5-二溴噻吩、聚苯乙炔撑类聚合物和2,7-二溴-9,9-二苯基芴为原料，进行聚合制得结构式如式1的聚合物。具体的制备方法如下：2,5-二溴噻吩、聚苯乙炔撑类聚合物和2,7-二溴-9,9-二苯基芴溶于无水二异丙胺(DIPA)和无水甲苯，氩气保护下，加入PdCl2(PPh3)2,PPh3和CuI，90～110℃反应18～36h，然后提纯制得荧光传感聚合物P。聚苯乙炔撑类聚合物的结构式如式2：其中，所述聚苯乙炔撑类聚合物、2,5-二溴噻吩和2,7-二溴-9,9-二苯基芴的摩尔比为1：(1～4)：(1～4)，优选摩尔比为1:1:1。经过实验验证与分析，此条件下得到的荧光传感聚合物P的产率较高。所述无水二异丙胺(DIPA)和无水甲苯作为溶剂将原料进行溶解以利于反应物的顺利反应，其用量根据原料的用量而定。优选的，2,5-二溴噻吩、无水二异丙胺(DIPA)和无水甲苯的添加比例为1g：(5～15)ml：(100～200)ml，进一步优选的比例为1g：10ml：150ml。经过实验验证与分析，此条件下更加有利于进行反应。所述PdCl2(PPh3)2，PPh3和CuI作为催化剂进行催化反应，其用量根据原料的用量而定。优选的，2,5-二溴噻吩、PdCl2(PPh3)2、PPh3和CuI的质量比为1：0.1～0.2:1～1.5：0.1～0.3。经过实验验证与分析，此条件下更加有利于催化剂进行催化反应。优选的，通入氩气的时间为30分钟，在100℃回流反应24h，经过实验验证与分析，此条件为优化后的实验参数，在此条件下得到的荧光传感聚合物P的产率较高。在聚苯乙炔撑类聚合物中引入9,9-二苯基芴单元，由于其刚性的空间位阻，可以减弱骨架之间的π-π堆叠，提高聚合物的渗透性。同时引入噻吩单元使聚合物具有富电子性，可促进聚合物与硝基芳烃之间的电子转移，促进荧光猝灭的发生。合成方程如下：一种采用所述荧光传感聚合物P的静电纺丝薄膜P-PS的制备方法，将所述荧光传感聚合物P与聚苯乙烯(PS)溶解在DMF和THF的混合溶液中，搅拌，将得到的溶液进行静电纺丝，干燥，得到静电纺丝纳米纤维膜(静电纺丝薄膜P-PS)。其中，荧光传感聚合物P与聚苯乙烯(PS)的质量比例为1:1000～1500，优选为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双层静电纺丝薄膜传感器在硝基芳烃类物质检测中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种双层静电纺丝薄膜传感器在硝基芳烃类物质检测中的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征是：所述双层静电纺丝薄膜传感器是由双层膜结构
组成，其底层是明胶静电纺丝薄膜(GEL)，该层作为骨架层置于玻璃片表面；顶层以聚苯乙
烯作为载体，荧光传感聚合物P进行混纺制备成静电纺丝薄膜(PS-P)，该层为传感层。
3.如权利要求2所述的应用，其特征是：所述明胶静电纺丝薄膜(GEL)中的明胶纤维的
直径为20～35微米，所述静电纺丝薄膜(PS-P)是聚苯乙烯掺杂荧光传感聚合物P的静电纺
丝薄膜，纤维成串珠状结构，所述珠状结构的直径为5～15微米，纤维的直径为180nm～
220nm。
4.如权利要求1所述的应用，其特征是，双层静电纺丝薄膜传感器的制备方法，包括如
下步骤：
(1)制备明胶静电纺丝薄膜：将明胶溶解在2,2,2-三氟乙醇和THF的混合溶液中，搅拌，
将得到的溶液进行静电纺丝，以玻璃片为载体用来接收静电纺丝的膜，即制得负载在玻璃
片上的明胶膜；
(2)将荧光传感聚合物P与聚苯乙烯(PS)溶解在DMF和THF混合溶液中，搅拌，将得到的
溶液进行静电纺丝，以步骤(1)中的覆盖明胶膜的玻璃片用来接收静电纺丝的膜，纺丝完成
后，进行干燥，即得双层静电纺丝薄膜传感器。
5.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔月芝，王洁美，陶芙蓉，李天铎，牛庆芬，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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