一种树枝状分子有机荧光材料及其应用以及一种荧光薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种树枝状分子有机荧光材料及其应用以及一种荧光薄膜及其制备方法和应用，属于荧光传感领域。本发明专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料具有式I所示结构，其中单元A作为树枝状分子的中心核；单元B为树枝状分子的支化单元，单元C为树枝状分子的外围活性基团，具有电化学活性；本发明专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料分子结构精确，重复性好，对碘离子、汞离子和三价铁离子同时具有荧光响应和比色响应；本发明专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料以及使用该材料制备的荧光薄膜能够实现碘离子、汞离子和三价铁离子的荧光/比色双通道检测，检测精度高，误差小。

A dendritic molecular organic fluorescent material and its application as well as a fluorescent film and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种树枝状分子有机荧光材料及其应用以及一种荧光薄膜及其制备方法
本专利技术涉及荧光传感
，特别涉及一种树枝状分子有机荧光材料及其应用以及一种荧光薄膜及其制备方法。
技术介绍
重金属和卤素的检测一直是科学家研究的热点，因为它们对自然生态系统和人类的体内平衡具有重要的作用。其中，Fe3+、Hg2+和I-的低浓度检测一直被科学家们的持续研究。Hg2+是最危险、最普遍的污染物之一，它与身体各种功能息息相关。Hg2+不能被生物降解，而且可以很容易地穿透皮肤、呼吸系统和胃肠道组织，因此，一旦Hg2+被吸收，它就会积累并引起许多疾病，如脑损伤、认知和情感障碍、肾衰竭、水俣病等。I-作为人体内一种重要微量元素，与人体的生长和新陈代谢密切相关。缺乏I-会诱生甲状腺肿大、甲状腺功能减退等，而I-的过度则会导致甲状腺功能紊乱和自身免疫性疾病的紊乱。Fe3+是人体的必需元素，在人体内参与多种酶和免疫系统的组成并在监测人类健康和环境方面发挥着关键作用。Fe3+可以促进血红素的生成，而血红素可以运输和储存氧气，并在许多酶促反应中起到辅因子的作用。然而，过量或缺乏Fe3+也会导致许多疾病，如贫血、皮肤疾病和免疫系统功能失调，从而诱发某些癌症。目前重金属和卤素检测技术主要有原子吸收光谱法(AAS)、离子色谱法、发射光谱法(AES)、分光光度法、高效液相色谱电感耦合等离子法、荧光分光光度法等。然而这些方法普遍存在高成本、操作复杂、检测耗时长、仪器大型化等缺点，限制了其在现场检测中的应用。与以上多种检测技术相比较，荧光传感凭借其具有选择性好，灵敏度高，操作步骤简单以及成本低廉等独特的优势脱颖而出。目前用于Fe3+、Hg2+和I-传感的荧光材料主要包括共轭聚合物、小分子荧光材料以及高分子自组装材料等，但是共轭聚合物通常毒性较高，且稳定较差，小分子荧光材料及高分子自组装材料则存在灵敏度低的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种树枝状分子有机荧光材料及其应用以及一种荧光薄膜及其制备方法。本专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料毒性低、稳定性好、灵敏度高、发光效率高，用于Fe3+、Hg2+和I-的荧光检测中具有极高的精确度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种树枝状分子有机荧光材料，具有式I所示结构：式I中，A为中心核，B为支化单元，C为外围活性基团，n表示支化单元的重复次数，n≥1；A选自式Ⅱ所示结构中的一种：B选自式III所示结构中的一种：C选自式IV所示结构中的一种：优选的，所述树枝状分子有机荧光材料具有式V所示结构：本专利技术提供了上述方案所述树枝状分子有机荧光材料在碘离子、汞离子和三价铁离子检测中的应用。本专利技术提供了一种荧光薄膜，由上述方案所述的树枝状分子有机荧光材料制备得到。本专利技术提供了上述方案所述荧光薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将上述方案所述的树枝状分子有机荧光材料、电解质和有机溶剂混合，得到沉积液；(2)以基底作为工作电极在所述沉积液中进行电化学聚合，得到荧光薄膜。优选的，所述沉积液中树枝状分子有机荧光材料的浓度为0.4～0.6mg/mL，电解质的浓度为0.1～0.2mol/L。优选的，所述电化学聚合的聚合电位为-0.2V～1.5V，扫描速度为50～300mv/s，聚合圈数为4～16圈。本专利技术还提供了上述方案所述荧光薄膜的另一种制备方法，包括以下步骤：(i)将权利要求1或2所述的树枝状分子有机荧光材料溶解于有机溶剂中，得到树枝状分子有机荧光材料溶液；(ii)将所述树枝状分子有机荧光材料溶液在基底表面旋涂后干燥，得到荧光薄膜。优选的，所述旋涂的转速为1200～1800转/秒。本专利技术提供了一种具有式I所示结构的树枝状分子有机荧光材料，其中单元A作为树枝状分子的中心核，具有较高的载流子传输能力，且荧光量子效率高、荧光寿命长；单元B为树枝状分子的支化单元，具有光化学稳定性好、热稳定性好、给电子能力强的特点，单元C为树枝状分子的外围活性基团，具有电化学活性，使本专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料能够形成电聚合薄膜。本专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料分子结构精确，重复性好，且树枝状分子具有高度支化的拓扑形态，在三维空间具有近似球状的结构，其尺寸在纳米范围，属典型的纳米材料；本专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料对碘离子、汞离子和三价铁离子同时具有荧光响应和比色响应，能够实现碘离子、汞离子和三价铁离子的荧光/比色双通道检测，检测精度高，误差小。实施例结果表明，本专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料应用于碘离子、汞离子和三价铁离子的荧光/比色双通道检测中时灵敏性高，检测精度高，对碘离子、汞离子和三价铁离子的最低检测限分别可以达到9.3×10-9M、2.2×10-8M和3.7×10-8M。本专利技术还提供了一种荧光薄膜，由上述方案所述的树枝状分子有机荧光材料制备得到。本专利技术提供的荧光薄膜具有实用、便携、成本低的优点，且具有高孔穴和高比表面积，将其应用于碘离子、汞离子和三价铁离子的检测中，可以使检测更加方便，容易实施。本专利技术提供的荧光薄膜可以采用电聚合法或旋涂法进行制备，制备方法简单，容易操作。附图说明图1为实施例2中树枝状分子溶液的紫外吸收光谱和荧光发射光谱图；图2为实施例2中G2的质谱图；图3为实施例2中不同I-浓度下树枝状分子溶液的荧光发射光谱及照片；图4为实施例2中树枝状分子溶液的荧光淬灭率与I-浓度关系的点线图；图5为实施例2中不同Fe3+浓度下树枝状分子溶液的荧光发射光谱及照片；图6为实施例2中树枝状分子溶液的荧光淬灭率与Fe3+浓度关系的点线图；图7为实施例2中不同Hg2+浓度下树枝状分子溶液的荧光发射光谱及照片；图8为实施例2中树枝状分子溶液的荧光淬灭率与Hg2+浓度关系的点线图；图9为实施例3中向树枝状分子溶液中加入不同阴离子和阳离子的荧光淬灭率柱形图；图10为实施例4不同水质中树枝状分子溶液检测Fe3+、Hg2+和I-的荧光淬灭率柱形图；图11为实施例5中的电聚合循环伏安曲线；图12为实施例5中不同Fe3+浓度下电聚合荧光薄膜的荧光发射光谱；图13为实施例6中不同Fe3+浓度下旋涂荧光薄膜的荧光发射光谱；图14实施例7对线虫中Fe3+、Hg2+和I-进行检测的共聚焦显微镜照片。具体实施方式本专利技术提供了一种树枝状分子有机荧光材料，具有式I所示结构：式I中，A为中心核，B为支化单元，C为外围活性基团，n表示支化单元的重复次数，n≥1，优选为1～6，更优选为1～3；在本专利技术中，A选自式Ⅱ所示结构中的一种：B选自式III所示结构中的一种：C选自式IV所示结构中的一种：本专利技术提供的树枝状分子有机荧光材料由中心核A，支化单元B和外围活性基团C组成，其中中心核A具有较高的载流子传输能力，且荧光量子效率高、荧光寿命长；单元B具有光化学稳定性好、热稳定性好、给电子能力强的特点，单元C具有电化学活性。在本专利技术中，所述树枝状分子有机荧光材料优选具有式V所示结构：在本专利技术中，式V所示结构的树枝状分子有机荧光材料结构中采用芘为中心核，芘的载流子传输能力好，荧光量子效率高，荧光寿命长；支化单元B和外围活性基团C都采用苯咔唑，苯咔唑既是分子结构中树枝又是受体单元(活性基团)，具有高度对称的结构，且苯咔唑是一个全芳环的刚性结构，光化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树枝状分子有机荧光材料，其特征在于，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种树枝状分子有机荧光材料，其特征在于，具有式I所示结构：式I中，A为中心核，B为支化单元，C为外围活性基团，n表示支化单元的重复次数，n≥1；A选自式Ⅱ所示结构中的一种：B选自式III所示结构中的一种：C选自式IV所示结构中的一种：2.根据权利要求1所述的树枝状分子有机荧光材料，其特征在于，所述树枝状分子有机荧光材料具有式V所示结构：3.权利要求1或2所述树枝状分子有机荧光材料在碘离子、汞离子和三价铁离子检测中的应用。4.一种荧光薄膜，其特征在于，由权利要求1或2所述的树枝状分子有机荧光材料制备得到。5.权利要求4所述荧光薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将权利要求1或2所述的树枝状分子有机荧光材料、电解质和有机溶剂混合，得到沉积液；(2)以基底作为工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，张曌霞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22