【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及共轭聚合物制备，具体涉及四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子及其制备方法和应用。采用suzuki-细乳液聚合法以四溴芴基硅烷，苯并噻二唑双硼酯为单体制备了新型共轭微孔聚合物纳米粒子，这种共轭聚合物纳米粒子可作为荧光传感材料，用于水相介质中灵敏检测硝基芳烃爆炸物，属于功能高分子材料。
技术介绍
1、2,4,6-三硝基苯酚(tnp)是一种具有低安全系数、高爆速的强烈爆炸物，被广泛使用于开采、军事等领域，很可能污染土壤和地下水，危害人身健康。快速和有选择性地检测痕量硝基爆炸物对国家安全及环境保护至关重要。因此，迫切需要开发出一种高灵敏度，高选择性的可靠水相tnp检测的方法。
2、到目前为止，已经研究出多种硝基芳烃爆炸物的检测方法，如核磁共振、能量色散x射线衍射谱、离子迁移率谱、质谱、电化学方法和各种基于荧光材料(如共轭聚合物)的光致发光传感。基于有机发光材料的荧光传感法因具有高灵敏度、低成本、易实现便携式设备等优点被广泛应用于硝基爆炸物检测中。
3、交联共轭聚合物由于其扩展的共轭框架和可调谐的光电特性，在荧光传感领域得到广泛了应用。然而，由于其高度的疏水交联结构，导致在水中分散性很差，难以实现水相中稳定、高效率荧光传感。而通过制备交联微孔聚合物纳米粒子则很好的解决了这一问题，不仅保留了聚合物本身合成的灵活性和多功能性外，还赋予材料良好的水分散性和在生物环境中的稳定性，为水相环境中检测硝基芳烃爆炸物提供了新思路。
技术实现思路
1、本专利技术所
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、本专利技术的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其特征在于，采用具有扭曲几何构象的四芴基硅烷和具有平面结构以及良好电子传输能力的苯并噻二唑基团为骨架，结构式如下：
4、
5、该纳米粒子呈粒径相近的球形颗粒状、粒子直径为83–105nm；具有微孔性，孔径集中在0.86nm处，为微孔聚合物。
6、作为一个总的专利技术构思，本专利技术另一方面提供了上述四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
7、以4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑和四(7-溴-9,9-二甲基-9h-芴-2-基)硅烷为单体、以碳酸钾为碱、四(三苯基膦)钯为催化剂、十二烷基硫酸钠为表面活性剂，采用suzuki-细乳液偶联法在甲苯及水中合成四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子。
8、优选上述制备方法，具体包括以下步骤：
9、步骤1：将四(7-溴-9,9-二甲基-9h-芴-2-基)硅烷、4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑和四(三苯基膦)钯加入反应瓶中，再向反应瓶中加入甲苯，制备有机相。将碳酸钾和十二烷基硫酸钠置于烧杯中，加去离子水溶解，通过超声波细胞破碎仪进行超声处理15分钟完成预乳化，制备水相。
10、步骤2：将预乳化水相添加到有机相中，并将混合物通过超声波细胞破碎仪进行超声处理10分钟，得到稳定的细乳液。反应在氮气保护下进行，将细乳液缓慢加热到85℃搅拌24小时完成聚合反应。
11、步骤3：反应结束后，蒸发掉残留的甲苯，对溶液进行透析(mn 3500g/mol)除去表面活性剂、未反应单体及低分子量齐聚物，离心收集(10000rpm，15分钟)产物，干燥后得到四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子。
12、上述制备方法中，优选的，所述反应单体四(7-溴-9,9-二甲基-9h-芴-2-基)硅烷和4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑的摩尔比为1：2。
13、上述制备方法中，优选的，所述碳酸钾的加入量与4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑摩尔量比为6：1。
14、上述制备方法中，优选的，所述四(三苯基膦)钯的加入量为4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑摩尔量的3.33％。
15、本专利技术还提供一种四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子的应用，所述共轭微孔聚合物纳米粒子作为荧光传感材料，用于纯水介质中硝基芳烃爆炸物的检测。
16、本专利技术其技术效果在于：
17、与现有技术相比，本专利技术提供的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子pfsibt具有微孔性、较大比表面积、粒径均匀、良好化学稳定性和良好水分散性等优点，可以作为荧光传感器用于在纯水介质中硝基芳烃爆炸物的高灵敏度、高选择性荧光传感检测。从材料选择上考虑，四芴基硅烷具有扭曲的几何构象，引入四芴基硅烷的聚合物可显示能量最低的基团发射，而苯并噻二唑具有平面结构以及良好电子传输能力；从结构方面考虑，聚合物形成的微孔结构有利于分析物的吸附和扩散；同时，聚合物材料的纳米粒子特性使其可以很好的分散在水中，而不需要任何有机溶剂，因此可实现在纯水介质中痕量硝基芳烃爆炸物的高灵敏性检测。图1为本专利技术实施例1所得到的pfsibt的红外光谱图，从图中可以观察到在1103、1003，816cm–1处的吸收峰归因于苯环的c–h振动，而在1601和1460cm–1处的峰则是c＝c的伸缩振动，在2956、1394和1250cm–1的峰归属于苯并噻二唑的c＝n振动。以上结果证明pfsibt已成功获得。图2和图3分别为本专利技术实施例1所得到的pfsibt对应单体4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑和四(7-溴-9,9-二甲基-9h-芴-2-基)硅烷的核磁氢谱图，图中我们可以很清晰的对化合物进行质子峰归属，表明已经成功制备这两种单体。上述结果表明本专利技术已经成功制备了pfsibt。图4为本专利技术实施例1所得到的pfsibt的氮气等温吸附曲线和孔径分布图，聚合物纳米粒子具有微孔性，孔径集中在0.86nm处。图5为本专利技术实施例1所得到的pfsibt的扫描电镜图和粒径分布图，图中显示聚合物粒子呈粒径相近的球形颗粒状，粒子直径为83–105nm。
18、本专利技术提供的聚合物pfsibt是以四芴基硅烷和苯并噻二唑为骨架，采用suzuki偶联法在甲苯和水的细乳液中合成的结构新颖、具有良好水分散性的共轭微孔聚合物纳米粒子，该聚合物可以作为荧光传感材料，用于检测硝基芳烃化合物，并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其特征在于，采用具有扭曲几何构象的四芴基硅烷和具有平面结构以及良好电子传输能力的苯并噻二唑基团为骨架，化学式为PFSiBT，结构式如下：
2.根据权利要求1所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其特征在于，其形貌呈粒径相近的球形颗粒状、粒子直径为83–105nm，可以很好的分散在水中。
3.根据权利要求1所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其特征在于，其结构具有微孔性，孔径集中在0.86nm处，为微孔聚合物。
4.根据权利要求1所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其制备方法的特征在于，步骤如下：
5.根据权利要求4所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤如下：
6.根据权利要求4或5所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述反应单体四(7-溴-9,9-二甲基-9H-芴-2-基)硅烷和4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯
7.根据权利要求4或5所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述碳酸钾的加入量与4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑摩尔量比为6：1。
8.根据权利要求4或5所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子的制备方法，其特征在于，四(三苯基膦)钯的加入量为4,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑摩尔量的3.33％。
...【技术特征摘要】
1.四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其特征在于，采用具有扭曲几何构象的四芴基硅烷和具有平面结构以及良好电子传输能力的苯并噻二唑基团为骨架，化学式为pfsibt，结构式如下：
2.根据权利要求1所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其特征在于，其形貌呈粒径相近的球形颗粒状、粒子直径为83–105nm，可以很好的分散在水中。
3.根据权利要求1所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其特征在于，其结构具有微孔性，孔径集中在0.86nm处，为微孔聚合物。
4.根据权利要求1所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子，其制备方法的特征在于，步骤如下：
5.根据权利要求4所述的四芴基硅烷-苯并噻二唑共轭微孔聚合物纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤如下：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：董文月，赵海旭，梁晨，欧阳天文，李艳伟，段潜，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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