一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针及制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针及其制备方法，并将其应用于纯水相中单独及选择性区分识别铜离子和铝离子。该罗丹明基离子液体探针由水杨醛咪唑氯化盐离子液体与罗丹明B酰肼脱水缩合而成，具有原料廉价易得、制备简便及水溶性良好等优势，不仅能够在纯水环境中实现对痕量铜和铝的高效检测，而且利用铜离子和铝离子响应时间上的显著差异可以实现铜铝共存环境下的选择性区分识别。

A water soluble Luo Dan BenQ ionic liquid probe with selective identification of bimetallic ion and its preparation method and Application

The invention discloses a water-soluble Luo Dan BenQ ionic liquid probe and its preparation method, which is selective recognition and recognition of bimetallic ions, and applies it to separate and selectively identify copper ions and aluminum ions in pure water phase. The Luo Dan BenQ ionic liquid probe by salicylaldehyde chloride imidazole ionic liquid and Luo Danming B hydrazide dehydration condensation, with cheap raw materials, simple preparation and good water solubility and other advantages, not only can realize the efficient detection of trace amounts of copper and aluminum in water environment, and the use of copper and aluminum the response time of the ion difference can be achieved under the coexistence of copper selective recognition.

【技术实现步骤摘要】
一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针及制备方法、应用
本专利技术涉及多金属离子检测领域，尤其涉及一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针及制备方法、应用。
技术介绍
近年来，基于有机探针分子的光化学传感已发展成为重金属检测领域的一个热门方法。其中，采用单一探针同时检测多个目标离子(即“一对多”检测)因其具有高效率、低成本等突出优点而备受人们关注。并且这种“一对多”检测对发展分子逻辑门、分子键盘锁、分子实验设备等提供了新的可能性。尽管“一对多”检测拥有许多优势，但已报道的各类“一对多”传感体系中不同响应离子之间往往存在显著的相互干扰，导致单一探针难以实现对多个目标离子的区别检测。为了突破该瓶颈问题，目前普遍采用的解决办法是调变探针分子所处的溶剂环境(即使用不同配比的甲醇/水、乙腈/水等双溶剂)，从而使得不同目标离子在各自优化的溶剂配比条件下分别与探针响应，最终达到区别检测的效果。然而，这种调变溶剂的方法必然需要使用有机溶剂，并且由于有机探针分子(如罗丹明类)通常具有强疏水性，以至于所使用的有机溶剂比例一般超过30％，显然不符合当今分析行业所倡导的绿色理念，而且难以满足许多生物样品的检测需要。除此之外，在使用水-有机相共溶剂体系时，随着水相的加入，可能会造成有机探针分子的聚集，从而影响检测效果。因此，研制出一种高水溶性且能够选择性区分识别多金属离子的新型探针，对于实现纯水中选择性区分识别多金属离子具有极大的实际应用价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种具有高水溶性、高选择性、高灵敏度的特点，能在纯水相中选择性区分识别铜离子和铝离子的水溶性罗丹明基离子液体探针及制备方法、应用。本专利技术的实施例提供一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针，结构式如下所示：一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针的制备方法，罗丹明B酰肼与水杨醛咪唑氯化盐离子液体脱水缩合反应，即得到罗丹明基离子液体探针。进一步，所述罗丹明B酰肼与水杨醛咪唑氯化盐离子液体的质量比为(0.9-2.3)g：(0.5-1.3)g。进一步，所述脱水缩合反应的条件为：罗丹明B酰肼与水杨醛咪唑氯化盐离子液体为原料，无水甲醇溶液作为溶剂，在惰性气氛下加热回流反应。进一步，所述加热回流的温度为68-75℃，加热回流的时间为6-12h。一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针的应用，所述罗丹明基离子液体作为在水相铜离子和铝离子探针应用。一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针的应用，所述罗丹明基离子液体作为在水相铜离子和铝离子选择性区分识别探针应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术的罗丹明基离子液体IMI-SARhBH具有高水溶性的特点，可以在纯水相中实现对铜离子和铝离子的检测，且具有高的灵敏度，检出限分别为0.08μM(Cu2+)和0.13μM(Al3+)，远低于世界卫生组织(WHO)规定的31μM(Cu2+)和7.4μM(Al3+)。2.本专利技术的罗丹明基离子液体IMI-SARhBH可以在不使用有机溶剂条件下(即纯水相环境)，利用Cu2+和Al3+识别响应时间的巨大差异，实现双金属离子(Cu2+和Al3+)的选择性区分识别。3.本专利技术的罗丹明基离子液体IMI-SARhBH具有高选择性和优异的抗干扰能力，在Ba2+、Ca2+、Cd2+、Co2+、Cr3+、Cu2+、K+、Mg2+、Mn2+、Na+、Ni2+、Pb2+、Zn2+等离子共存条件下，可以实现对铜离子和铝离子的专一性识别，其它共存金属离子均无明显干扰。4.本专利技术的罗丹明基离子液体IMI-SARhBH合成所需原料廉价易得，合成工艺简单快捷、设备简单、成本低、适合规模化生产，且检测效率高、检测过程绿色环保，应用前景广阔。附图说明图1为本专利技术所述罗丹明基离子液体IMI-SARhBH的合成路线。图2为IMI-SARhBH探针对中Cu2+和Al3+不同时间检测的UV-vis谱图；1min时IMI-SARhBH探针检测Cu2+和铜铝共存溶液中Cu2+在561nm处吸光强度的柱状图。图3为IMI-SARhBH探针加入不同金属离子1min和5h时UV-vis谱图。图4为不同干扰金属离子存在下，所制备的IMI-SARhBH探针中加入Cu2+和Al3+前后在561和554nm处吸光强度的柱状图。图5为所制备的IMI-SARhBH探针中加入不同浓度Cu2+和Al3+后的UV-vis谱图。图6为所制备的IMI-SARhBH探针在561和554nm处吸光强度随Cu2+和Al3+浓度的变化曲线及线性关系。图7为所制备的IMI-SARhBH探针在含铜离子条件下，加入不同浓度Al3+后的UV-vis谱图。图8为所制备的IMI-SARhBH探针在含铜离子条件下，554nm处吸光强度随Al3+浓度的变化曲线及线性关系。图9为所制备的IMI-SARhBH探针在不同pH值下对Cu2+和Al3+的检测的吸光度折线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。本专利技术的实施例提供了一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针，缩写标记为IMI-SARhBH，结构式如下所示：一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针的制备方法，罗丹明B酰肼与水杨醛咪唑氯化盐离子液体脱水缩合反应(如图1所示)；罗丹明B酰肼(RhBH)的制备方法可以为：以罗丹明B(RhB)和水合肼为原料，无水乙醇作为溶剂，加热回流反应，冷却至室温，旋转蒸发，然后加水并调节pH至8-9，抽滤并提纯，真空干燥得到罗丹明B酰肼(RhBH)。优选地，所述RhB和水合肼的质量比为(3-5)g：(7.5-12.5)mL。优选地，所述反应温度为78-85℃，反应时间为1-3h。优选地，所述溶剂与RhB的比例为(80-150)mL：(3-5)g。按上述方案，所述水杨醛咪唑氯化盐离子液体(IMI-SA)的制备方法可以为：以5-氯甲基水杨醛和1-甲基咪唑为原料，乙腈作为溶剂，加热回流反应，冷却到室温，抽滤并提纯，真空干燥得到水杨醛咪唑氯化盐离子液体(IMI-SA)。优选地，所述5-氯甲基水杨醛和1-甲基咪唑的质量比为(1.5-3)g：(0.7-1.4)mL。优选地，所述反应温度为82-90℃，反应时间为6-12h。优选地，所述溶剂与5-氯甲基水杨醛的比例为(20-40)mL：(1.5-3)g。按上述方案，所述5-氯甲基水杨醛的制备方法可以为：以水杨醛和多聚甲醛为原料，浓盐酸作为溶剂，室温条件下反应，抽滤得到固体，然后溶于无水乙醚并用饱和氯化钠溶液洗至pH＝6-7，无水硫酸钠干燥，过滤固体并旋转蒸发除去一定量乙醚，冷却至室温，抽滤并用石油醚重结晶提纯，真空干燥得到5-氯甲基水杨醛。优选地，所述水杨醛和多聚甲醛的比例为(4-20)mL：(3-15)g。优选地，所述室温反应温度为15-25℃，反应时间为18-24h。优选地，所述溶剂用量与水杨醛的比例为(40-200)mL：(4-20)mL。罗丹明B酰肼与水杨醛咪唑氯化盐离子液体的质量比为(0.9-2.3)g：(0.5-1.3)g。脱水缩合反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针，其特征在于，结构式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针，其特征在于，结构式如下所示：。2.一种双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针的制备方法，其特征在于，罗丹明B酰肼与水杨醛咪唑氯化盐离子液体脱水缩合反应，即得到罗丹明基离子液体探针。3.根据权利要求2所述的双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针的制备方法，其特征在于，所述罗丹明B酰肼与水杨醛咪唑氯化盐离子液体的质量比为(0.9-2.3)g：(0.5-1.3)g。4.根据权利要求2所述的双金属离子选择性区分识别的水溶性罗丹明基离子液体探针的制备方法，其特征在于，所述脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，胡策策，常丽丽，周文俊，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42