一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器及其制备方法，传感器包括表面氨基化的玻璃片和传感层，传感层置于氨基化的玻璃片的表面，所述传感层为氨基改性聚苯乙烯与芘通过混纺而制备的静电纺丝薄膜，所述氨基改性聚苯乙烯的结构式为

【技术实现步骤摘要】
一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器及其制备方法
本专利技术涉及一种传感器，具体涉及一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器及其制备方法。
技术介绍
炸药是可以非常快速地燃烧或分解的物质，能在短时间内产生大量的热量和气体。因制备炸药的原材料成本较低，且在施工操作(如废弃楼房爆破或者是采矿等)时具有省时省力等优点，故已在许多领域应用。此外炸药在军事领域也具有不可或缺的重要地位。但炸药给社会发展带来便利的同时也带来了安全隐患。炸药中的主要成分是缺电子的硝基芳烃类化合物(简称NACs，如2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2,4-二硝基甲苯(DNT)和2,4,6-三硝基苯酚(PA)等)具有生物毒性，滞留于环境中会对人或动物的身体健康造成危害。因此，对环境中如土壤、水源中的NACs进行有效的检测，对于预防公共场所中的暴力犯罪与极端恐怖袭击以及环境保护都具有重要意义。为此，研究一种对硝基芳烃类化合物具有高效灵敏检测效果的方法或材料是十分必要的。NACs具有较低的挥发性，例如，常温下，DNT的饱和蒸汽压为1.1×10-4Torr，TNT的饱和蒸压为5.8×10-6Torr，PA的饱和蒸压为5.8×10-9Torr，因而现有传感器对微痕量气相NACs进行检测具有一定的难度。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器，该荧光传感器能够有效地富集硝基芳烃类化合物，对NACs的检测具有更高的灵敏性。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器，包括表面氨基化的玻璃片和传感层，传感层置于表面氨基化的玻璃片的表面，所述传感层为氨基改性聚苯乙烯与芘进行混纺而制备的静电纺丝薄膜，所述氨基改性聚苯乙烯的结构式为，其中，m:n＝8～12:1氨基改性聚苯乙烯的重均分子量为(4～5)×104g/mol，相对质量分布指数为1.3～1.4。本专利技术的目的之二是提供一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器的制备方法，将氨基改性聚苯乙烯和芘混合均匀制备成纺丝溶液，采用静电纺丝的方法在氨基化的玻璃片表面纺制出一层静电纺丝薄膜，从而获得传感器，所述氨基改性聚苯乙烯的结构式为其中，m:n＝8～12:1，本专利技术的有益效果为：1.本专利技术的传感器采用静电纺丝法制备。传感层具有大的比表面积，高的孔隙率，良好的气体渗透性，以及可控制的形态等优点。这些优点都有利于待测物与传感物质之间的快速接触；同时本专利技术制备的传感层为氨基改性聚苯乙烯，且对采用的玻璃片载体进行了表面氨基化，大量的氨基会通过氢键与硝基芳烃类化合物进行作用，从而能有效地将硝基芳烃类化合物在传感器表面富集。这种富集作用使传感器对微痕量的硝基芳烃化合物的响应灵敏度大大提高。2.本专利技术的传感器对于DNT、TNT和PA具有更好的选择性，其对于DNT、TNT和PA的猝灭效率分别为91％、82％和36％，而对于其他有机或无机干扰物如3,5-二硝基苯胺、商业香料、尿素、硝酸铵和亚硝酸钠等，本专利技术的传感器几乎没有响应。3.本专利技术的传感器具有良好的重复利用性。4.本专利技术能够对空气中微痕量的硝基芳烃类化合物进行检测，当在10ppb的TNT蒸气中放置150s时，其猝灭率可达65.4％。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为玻璃片载体的功能化的步骤示意图；图2为氨基官能团化的聚苯乙烯合成路线图；图3氨基化的玻璃片载体经不同处理过程后的二次水的接触角，G：空白的玻璃片，G-OH：羟基化的玻璃片，G-NH2：氨基化的玻璃片为二次水的接触角；图4为氨基化的玻璃片载体经不同处理过程后的XPS光电子能谱，G：空白玻璃片，G-NH2：表面氨基化的玻璃片；图5为红外光谱图，(a)4-乙烯基苄胺和苯乙烯；(b)PS-NH2和PS；图6为核磁共振氢谱图，(a)4-乙烯基苄基邻苯二甲酰胺(b)，4-乙烯基苄胺，(c)PS-NH2；图7为PS和PS-NH2的热稳定性分析图，(a)TGA，(b)DTG图8为PS-NH2静电纺丝纳米纤维膜电镜照片，(a)SEM，(b)TEM；图9为不同接收时间的(PS-NH2/pyrene)静电纺丝膜所制备的传感器对TNT气体的猝灭效率对比图(λex＝333nm)；图10为(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器在空气中的荧光稳定性(λex＝333nm)；图11a为(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器对TNT荧光猝灭谱图(λex＝333nm)，图11b为(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器对TNT猝灭前的荧光图像，图11c为(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器对TNT猝灭后的荧光图像，图11d为(PS/pyrene)/G、(PS/pyrene)/G-NH2、(PS-NH2/pyrene)/G和(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器对TNT猝灭效率对比图；图12为不同传感器在饱和TNT蒸气中放置150s，猝灭之前和之后的荧光图像，其中，a为(PS/pyrene)/G传感器，b为为(PS/pyrene)/G-NH2传感器，c为(PS-NH2/pyrene)/G传感器，d为(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器，(1)为猝灭前，(2)为猝灭后；图13为PS-NH2/pyrene静电纺丝纳米纤维薄膜的猝灭性能照片，其中，a为传感器对DNT的猝灭表征，b为传感器对TNT的猝灭表征，c为传感器对PA的猝灭表征，1和3为紫外光(λex＝254nm)，2和4为日光灯；图14为(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器对不同待测物的荧光猝灭柱状图；图15为(PS-NH2/pyrene)/G-NH2传感器对饱和TNT检测的重复利用对比图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在现有传感器难以对NACs进行微痕量气相检测的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器及其制备方法。本申请的一种典型实施方式，提供了一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器，包括氨基化的玻璃片和传感层，传感层置于氨基化的玻璃片的表面，所述传感层为氨基改性聚苯乙烯与芘通过混纺而制备的静电纺丝薄膜，所述氨基改性聚苯乙烯的结构式为其中，m:n＝8～12:1，。优选的，所述传感层的厚度为0.5～1.5μm。进一步优选的，所述传感层的厚度为1.0μm。优选的，氨基改性聚苯乙烯与芘的质量比为2～10:1。本申请的另一种实施方式，提供了一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器的制备方法，将氨基改性聚苯乙烯和芘混合均匀制备成纺丝溶液，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器，其特征是，包括氨基化的玻璃片和传感层，传感层置于氨基化的玻璃片的表面，所述传感层为氨基改性聚苯乙烯与芘通过混纺制备的静电纺丝薄膜，所述氨基改性聚苯乙烯的结构式为

【技术特征摘要】
1.一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器，其特征是，包括氨基化的玻璃片和传感层，传感层置于氨基化的玻璃片的表面，所述传感层为氨基改性聚苯乙烯与芘通过混纺制备的静电纺丝薄膜，所述氨基改性聚苯乙烯的结构式为其中，m:n＝8～12:1，氨基改性聚苯乙烯的重均分子量为(4～5)×104g/mol，相对质量分布指数为1.3～1.4。2.如权利要求1所述的传感器，其特征是，所述传感层的厚度为0.5～1.5μm；优选的，所述传感层的厚度为1.0μm。3.如权利要求1所述的传感器，其特征是，氨基改性聚苯乙烯与芘的质量比为2～10:1。4.一种基于氨基改性聚苯乙烯的荧光传感器的制备方法，其特征是，将氨基改性聚苯乙烯和芘混合均匀制备成纺丝溶液，将纺丝溶液采用静电纺丝的方法在氨基化的玻璃片表面纺制出静电纺丝薄膜，从而获得传感器，所述氨基改性聚苯乙烯的结构式为其中，m:n＝8～12:1。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，将氨基改性聚苯乙烯和芘加入至N,N-二甲基甲酰胺与四氢呋喃的混合溶液中，室温下搅拌12±1h，即可获得纺丝溶液。6.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，静电纺丝的条件为：纺丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔月芝，任金瓶，陶芙蓉，李天铎，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37