基于磷光-荧光强度比值的氧浓度检测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磷光

【技术实现步骤摘要】
基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于气体检测传感器
，具体涉及一种基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]氧气测量在航空航天、环境检测、生物医学、食品安全等诸多领域有重要意义。随着现代科技的发展以及人们在生产生活中对氧测量的要求越来越高，逐渐向着氧气探测高灵敏度、高选择性、响应快、稳定、集成、低成本及易操作等方向发展。
[0004]检测氧气的光学方法分为两种，分别是基于氧气本身的吸收光谱以及基于氧气对指示剂发光的室温磷光法。
[0005]吸收光谱法是目前常用的光学方法。但是，由于氧气是非极性分子，吸收截面小，直接测量时信号较弱，因此为提高灵敏度需要采用延长光程的办法。并且由于吸收是和气体浓度成正比的，在低浓度氧气测量中，气体吸收很小，为了提高信噪比，需要放大信号和抑制噪声以防止信号被噪声淹没。
[0006]基于指示剂发光的室温磷光法可以克服吸收光谱法的这两个缺点。目前，基于磷光的检测方法主要有：直接强度法以及寿命法。但是利用磷光的强度进行直接定标的方法，虽简便快捷，却会受到材料光稳定性、激发光与探测器稳定性的影响，不适合实际测量。而基于磷光寿命的方法，可有效避免材料光漂白、激发光波动等因素的干扰，但寿命测量系统更为复杂，价格昂贵，限制了实际的生产和推广。

技术实现思路
r/>[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器及其制备方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器，其分子式如式(I)所示：
[0010][0011]第二方面，本专利技术提供所述基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0012]以原卟啉二甲酯为原料合成4
‑
(1
‑
羟乙基)
‑2‑
乙烯基次卟啉二甲酯HVD；
[0013]将HVD和钆源采用溶剂热法，将钆离子引入卟啉环，得到Gd
‑
HVD；
[0014]将Gd
‑
HVD和HVD通过醚键键连，合成GdHVD
‑
HVD；
[0015]以GdHVD
‑
HVD和Pr源为原料，以咪唑为热溶剂，采用热溶剂法将Pr离子引入另一卟啉环中，合成GdHVD
‑
PrHVD；
[0016]将GdHVD
‑
PrHVD与氢氧化钠反应，制得含有四个羧酸钠基团的最终产物Pr
‑
Gd
‑
DVDMS。
[0017]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0018]本专利技术的双环稀土金属卟啉，其中双稀土金属的存在使得我们的材料能够做到平衡磷光和荧光的发射，既可以保留荧光较强的荧光发射，也能使得分子具有强度相当的磷光/荧光双发射，并基于磷光/荧光强度比值实现了氧浓度检测。
[0019]在检测氧浓度过程中，磷光被氧淬灭，精确显示环境中痕量氧的存在，但会受干扰光影响；而利用荧光消除背景干扰光的影响，且荧光不对氧气有反应，稳定性强，所以通过磷光/荧光比值研究可以避免激发光强度波动等干扰，有效提高测量精度的同时，稳定性也大大增强。
[0020]基于双发射或者双激发的比值法系统，既能有效避免外界环境的干扰，又无需价格昂贵的测量设备，是目前最为理想的基于磷光的检测方法。该检测方法简便、快捷、易操作，不会受到材料光稳定性、激发光与探测器稳定性等因素的影响，适合实际测量，且系统集成化程度高，价格适宜，在实际的生产和推广中显示出较大的优势。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1中，A是本专利技术实施例的Gd
‑
HVD合成路线图；B是Pr
‑
Gd
‑
DVDMS化学结构；
[0023]图2是本专利技术实施例1的Pr
‑
Gd
‑
DVDMS的发光光谱图；
[0024]图3是本专利技术实施例1中Pr
‑
Gd
‑
DVDMS在不同浓度下的发光光谱图。
[0025]图4是本专利技术实施例1中Pr
‑
Gd
‑
DVDMS的紫外可见吸收光谱。
具体实施方式
[0026]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0027]针对现有技术中存在的利用磷光的强度进行直接定标的方法，虽简便快捷，却会受到材料光稳定性、激发光与探测器稳定性的影响，不适合实际测量；而基于磷光寿命的方法，可有效避免材料光漂白、激发光波动等因素的干扰，但寿命测量系统更为复杂，价格昂贵，限制了实际的生产和推广等问题。
[0028]为了解决以上问题，本专利技术的设计思路是：基于掺杂有两种不同稀土离子的双环金属卟啉诱导磷光/荧光双发射。
[0029]实现方法如下：(1)在一个卟啉环中引入稀土离子钆，诱导磷光发射；(2)通过醚键将钆卟啉和卟啉键连成只有一个环中含有金属的双环金属卟啉；(3)在双环的另一个环中引入另一种稀土离子，诱导磷光发射的同时，保留卟啉部分荧光，以实现磷光荧光比值探测，以磷光为氧传感信号，荧光为参考信号，实现对氧浓度的实时检测。
[0030]第一方面，本专利技术提供了一种基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器，其分子式如式(I)所示：
[0031][0032]专利技术人通过对不同稀土进行了筛选，结果发现，稀土金属镨(Pr)和钆的共掺杂，能够获得磷光和荧光的双发射，且磷光强度和荧光强度在同一个数量级，可以将荧光作为参考信号，将磷光作为分析信号，进行比率检测。
[0033]第二方面，本专利技术提供所述基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0034]以原卟啉二甲酯为原料合成4
‑
(1
‑
羟乙基)
‑2‑
乙烯基次卟啉二甲酯HVD；
[0035]将HVD和钆源采用溶剂热法，将钆离子引入卟啉环，得到Gd
‑
HVD；
[0036]将Gd
‑
HVD和HVD通过醚键键连，合成GdHVD...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器，其特征在于：其分子式如式(I)所示：2.权利要求1所述的基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：以原卟啉二甲酯为原料合成4
‑
(1
‑
羟乙基)
‑2‑
乙烯基次卟啉二甲酯HVD；将HVD和钆源采用溶剂热法，将钆离子引入卟啉环，得到Gd
‑
HVD；将Gd
‑
HVD和HVD通过醚键键连，合成GdHVD
‑
HVD；以GdHVD
‑
HVD和Pr源为原料，以咪唑为热溶剂，采用热溶剂法将Pr离子引入另一卟啉环中，合成GdHVD
‑
PrHVD；将GdHVD
‑
PrHVD与氢氧化钠反应，制得含有四个羧酸钠基团的最终产物Pr
‑
Gd
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DVDMS。3.根据权利要求2所述的基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器的制备方法，其特征在于：所述钆源为氯化钆或硝酸钆。4.根据权利要求2所述的基于磷光
‑
荧光强度比值的氧浓度检测传感器的制备方法，其特征在于：HVD和钆源的溶剂热反应的温度为180
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220℃，时间为1.5
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2.5。5.根据权利要求4所述的基于磷光
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王会宾，王书敏，臧立新，赵慧敏，殷俊悦，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：