一种亚铜配合物发光材料及其制备方法和在2-甲基吡嗪、嘧啶VOCs传感中的应用技术

本发明专利技术公开了一种亚铜配合物发光材料及其制备方法和在2

【技术实现步骤摘要】
一种亚铜配合物发光材料及其制备方法和在2
‑
甲基吡嗪、嘧啶VOCs传感中的应用


[0001]本专利技术涉及发光材料
，涉及光致发光材料领域，特别是涉及荧光传感材料领域。

技术介绍

[0002]根据世界卫生组织(WHO)的定义，VOCs(volatile organic compounds)是在常温下，沸点50℃
‑
260℃的各种有机化合物。在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物。通常分为非甲烷碳氢化合物(简称NMHCs)、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。在室外VOCs主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等；而在室内VOCs主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、汽车内饰件生产、清洁剂和人体本身的排放等。大多数VOCs都具有毒性、刺激性、致畸形和致癌作用，可经呼吸道、皮肤、消化道等途径进入人体，进入人体内的VOCs超过一定浓度时会对人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成损伤。例如甲醛(HCHO)，为较高毒性的物质，对皮肤粘膜有强烈的刺激作用。当室内甲醛达到一定浓度时，人就有不适感，浓度大于0.08mg/m3时即可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等症状。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。又如吡啶(Py)，有强烈刺激性，能麻醉中枢神经系统，对眼及上呼吸道有刺激作用。吸入浓度过高，轻者有欣快或窒息感，继之出现抑郁、肌无力、呕吐；重者意识丧失、大小便失禁、强直性痉挛、血压下降，误服可致死。苯类化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质，人在短时间内吸入高浓度的甲苯、二甲苯，可出现中枢神经系统麻醉作用，轻者出现头晕、胸闷、乏力、意识模糊，严重者可致昏迷以致呼吸、循环衰竭而死亡。由于挥发性有机化合物对人体健康和环境的严重危害，VOCs气体的高效、快速、实时检测在工业生产和家庭安全、室内外环境监测、及生物医疗等研究领域显得尤为重要。
[0003]目前，检测VOCs气体的方法有很多种，有气相色谱法(GC)、气相色谱一质谱法(GC
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MS)、高效液相色谱法(HPLC)、荧光分光光度法、在线检测试验舱、原位实时监测等大型分析仪器。这些大型分析仪器对检测环境条件要求较高、所需费用昂贵、不便于进行现场分析和难以大规模地展开应用。因此，开发具有实时、高效，成本低、响应快、灵敏度高、低耗便携、测量精度高、测量范围广的VOCs传感器受到广泛的关注，将有助于VOCs气体的实时预警和环境污染气体的有效治理等。传感器是指能够对物理或者化学刺激响应并产生可检测信号的策略或者装置。一般由目标识别单元(如敏感膜、微珠等)和信号转换单元(如电极、光极、压电晶体、热敏电阻、场效应晶体管等)组成。目标识别单元就是从复杂样品中识别目标物时，会产生物理或化学响应，目标物可以是任何生物或者化学物质，如有机小分子、金属离子、蛋白、核酸、碳水化合物甚至是整个细胞。信号转换单元主要是在目标物被识别后转换
成一个可定量的输出信号，如荧光信号、颜色信号、电信号、磁共振信号的变化等，通过监测输出信号的变化从而实现对待测物的分析。对于荧光传感器而言，荧光化学传感器就是依靠荧光信号的变化为检测手段，通常通过荧光的增强、猝灭或者发射波长的移动等方式进行检测，具有操作简便、灵敏度高、响应快与抗干扰强的优点。
[0004]荧光传感器的基础和核心是识别元件中的敏感材料。敏感材料是传感器至关重要的部分，传感器的响应效能取决于敏感材料。常用于VOCs传感器的敏感材料主要包括：有机敏感材料、无机敏感材料、有机
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无机敏感材料等。其中，有机
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无机敏感材料弥补了有机敏感材料和无机敏感材料的单一组分性能方面的缺陷，既具有有机敏感材料的荧光量子效率高和多色发光的优点，又拥有无机敏感材料稳定性好的优良特性，通过选取不同性质的无机过渡金属原子为中心，与有机配体进行组装，合成结构多样及发光性能丰富的金属有机荧光配合物，为不同对象的灵敏传感提供了丰富的选择。过渡金属配合物中，相比金、铂等贵金属配合物，铜(I)配合物因具有资源丰富、价格低廉、环境友好、响应灵敏等优点。是一个极有前景的荧光传感材料，有望制成小型设备应用于室内和室外环境中VOCs的实时检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种新的亚铜配合物材料及其制备方法以及它对2
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甲基吡嗪、嘧啶VOC的传感应用。以吡啶为氮配体、4
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甲氧基三苯基膦为磷配体与碘化亚铜自组装，采用溶液挥发法制备了一种热稳定性能良好的双核亚铜配合物材料，配合物晶体专利技术亮的蓝光。该配合物晶体、薄膜、掺杂PMMA的薄膜、试纸在2
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甲基吡嗪、嘧啶VOC中响应后，发光颜色发生明显的变化，具有良好的荧光响应特性,可以用于检测2
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甲基吡嗪、嘧啶VOC。
[0006]本专利技术的技术方案之一，是提供一种新的双核亚铜配合物材料，由碘化亚铜与配体依次发生配位反应得到，其分子结构为Cu2I2[Py]2[TPP(4
‑
OMe)]2。所述亚铜配合物材料为三斜晶系，P
‑1空间群，晶胞参数为α＝108.4024(11)
°
，β＝105.4650(10)
°
，γ＝102.0974(12)
°
，Z＝12，Dc＝1.5917g/cm3,该材料为电中性配合物，配合物中心亚铜离子采用Cu2I2四面体配位模式，是一种双核亚铜配合物，其分子结构如式(I)：
[0007][0008]所属配合物为无色透明方块状晶体，在365nm紫外灯下该配合物材料发蓝光。
[0009]本专利技术的技术方案之二，是提供一种亚铜配合物Cu2I2[Py]2[TPP(4
‑
OMe)]2晶体的制备方法。该制备方法是由CuI与TPP(4
‑
OMe)和Py的乙腈溶液混合自组装，采用溶液挥发法，在室温下挥发12h得到配合物晶体。其具体实施方案分为五步骤：
[0010](1)室温下将CuI溶解在乙腈中；
[0011](2)室温下将TPP(4
‑
OMe)和Py溶解在乙腈中；
[0012](3)将上述(1)和(2)两种溶液混合，得到无色透明澄清溶液，室温下将混合溶液搅拌，使溶液混合均匀；
[0013](4)将所得混合均匀的无色透明澄清溶液过滤，在室温下挥发，得到无色透明方块状晶体即为目标产物；上述三种反应物的摩尔比CuI:TPP(4
‑
OMe):Py为1:1:1。
[0014]本专利技术的技术方案之三，是提供一种亚铜配合物Cu2I2[Py]2[TPP(4
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚铜配合物发光材料，其特征在于：发光材料的结构式为Cu2I2[Py]2[TPP(4
‑
OMe)]2，式中Py为吡啶配体，TPP(4
‑
OMe)为三(4
‑
甲氧苯基)膦；其晶体结构如(I)：2.根据权利要求1所述亚铜配合物发光材料，其特征在于：所述亚铜配合物发光材料为三斜晶系，P
‑
1空间群，晶胞参数为α＝108.4024(11)
°
，β＝105.4650(10)
°
，γ＝102.0974(12)
°
，Z＝12，Dc＝1.5917g/cm3，材料的晶体颜色为无色；发蓝光；该发光材料结构表现为电中性配合物；该配合物为双核亚铜配合物，其中心亚铜离子采用Cu2I2四面体配位模式。3.一种权利要求1所述亚铜配合物发光材料的制备方法，其特征在于：其方法包括以下步骤：(1)室温下将CuI溶解在乙腈中；(2)室温下将TPP(4
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OMe)和Py溶解在乙腈中；(3)将上述(1)和(2)两种溶液混合均匀，得到无色透明澄清溶液；其中，三种反应物的摩尔比CuI:TPP(4
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OMe):Py为1:1:1。(4)将所得混合均匀的无色透明澄清溶液过滤，在室温下挥发，得到无色透明方块状晶体即为目标产物。4.一种权利要求1所述亚铜配合物发光材料的应用，其特征在于，具体为：所述发光材料、由所述发光材料制成的荧光传感薄膜、试纸对2
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋莉，李雪，王建腾，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：