一种用于检测Fe制造技术

本发明专利技术公开了一种用于检测Fe

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及荧光探针
，特别是涉及一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近几十年来，随着工业的快速发展和生活水平的不断提高，二氧化碳排放量逐年递增，全球变暖日益严重。与此同时，二氧化碳(CO2)也是一种廉价、无毒、丰富、可再生的C1资源。因此，在节能减排政策下，如何合理化利用二氧化碳是当前面临的最主要问题。研究者们从创新入手，积极探索综合利用二氧化碳的新途径，变废为宝。早在1969年Inoue等首次报道了CO2与环氧化物共聚生成聚碳酸亚丙酯(PPC)，使CO2作为合成高分子的原料成为可能。其中合成的PPC因其良好的气体阻隔性、生物降解性和透明性等，在粘合剂、覆盖地膜、包装、聚合物电解质、增韧剂、生物医学材料等领域中具有潜在的应用价值。不仅实现合理化利用二氧化碳的目的，而且可以替代传统塑料制品，有效解决因传统石油化工塑料制品而带来的能源与环境问题，被认为是最具潜力的绿色聚合工艺之一。
[0003]然而，与传统的聚烯烃材料相比，PPC的热性能和机械性能并不理想，鉴于此科研工作者提出改性一般为物理改性和化学改性。其中引入第三单体进行三元共聚改性，因其性能改善效果明显是研究的热重点。
[0004]2013年，Gao等在二氧化碳和环氧丙烷(PO)反应中加入第三单体均苯四甲酸二酐进行三元共聚，生成具有半互穿网络结构的聚合物，测试表明加入第三单体生成的聚合物热稳定性和力学性能明显提高。2016年，Song等报道了以负载戊二酸锌为催化剂，催化二氧化碳、环氧丙烷及L
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丙交酯(L
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LA)三元共聚生产脂肪族聚碳酸酯(PPCLA)，表征结果表明在PPCLA中，CO2、PO和L
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LA的具有交替聚合的结构。研究了分子量和L
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LA含量对PPCLA性能的影响。测量结果表明，PPCLA的玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度(Td)均远高于PPC，PPCLA的高力学性能是由于L
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LA在共聚物中的引入所致。2013年，Wang等人为了提高PPC的亲水性，将合成的具有亲水基团的第三单体(ME3MO)加入到二氧化碳(CO2)和环氧丙烷(PO)反应中，在Salen Co(III)
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Cl/PPNCl为催化体系下进行三元聚合，对生成的产物测试显示生成的共聚物具有更好的亲水性，而且产物具有温敏生物降解特性。2017年，Shaarani等成功将天然环氧化大豆油(ESO)与二氧化碳和环氧丙烷三者进行共聚，反应催化剂为：Co
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Zn双金属氰化物，在反应条件为：反应压力为4MPa，反应温度为80℃，反应时间为6h。对生成的产物进行分析，得到的产物的数均分子量达到6498g/mol。反应成功将绿色生物基环氧化物第三单体引入共聚反应中，为PPC改性的第三单体提供更多选择。2021年，wang我们通过在羟基改性的四苯基乙烯(tpe
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oh)存在下，CO2和低聚乙二醇单甲基醚官能化环氧化物的共聚，聚合了荧光信号“自报告”可生物降解的热响应聚碳酸酯。
[0005]现如今，人们对材料的功能性也提出了要求，同时我们也将目光放在了研究功能型聚碳酸酯上，在提高物化性能的同时，也赋予材料一定的功能。荧光聚合物因在医学、生物学和环境中扮演重要角色而备受研究关注。高灵敏的荧光聚合物由于其高灵敏度和可测
试性而获得越来越多的认可。高度敏感的荧光聚合物可以潜在地用作探针。
[0006]早期利用二氧化碳生成聚碳酸酯的过程中，第三单体的选择仅仅改善了热性能和力学性能，但其功能性的研究很少，且应用在细胞中作为探针更是少之又少。因此，本专利技术提出了在聚合过程中引入荧光素共聚合制备出具有荧光特性的探针材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针及其制备方法和应用，提供一种功能化的二氧化碳基聚碳酸酯，在聚合过程中引入荧光素，共聚合形成具有荧光特性的探针材料，不仅在改善物化性能的同时，还赋予材料一定的荧光功能，将强而稳定的荧光与二氧化碳基聚酯优秀的生物性能相结合具有广泛的应用前景。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针，化学结构如式(1)所示：
[0009][0010]一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针的制备方法，采用一锅法制备，具体的步骤为：
[0011](1)将催化剂和一定比例荧光素(F)放入装有磁力搅拌器的高压釜反应器中，在70℃下真空干燥7
‑
9h；
[0012](2)干燥完成后，用氮气吹扫高压釜反应器，向高压釜反应器中注入环氧丙烷(PO)，然后再向高压釜反应器中充入CO2直至压力为3MPa；
[0013](3)步骤(2)完成后，在50～80℃下共聚反应20～24小时后，停止反应，将反应物冷却至室温，释放压力，收集产物，产物为粘稠状液体；
[0014](4)将步骤(3)得到的粘稠状液体先加入到含有5％盐酸溶液的三氯甲烷中终止反应，然后将其倒入剧烈搅拌的甲醇中沉淀，最终得到荧光功能型二氧化碳基聚碳酸酯PPCF。
[0015]具体的反应方程式如式(2)所示：
[0016][0017]优选的，步骤(4)中使用乙醇结晶三次，除去少量副产物。
[0018]优选的，环氧丙烷与荧光素的摩尔比为100:(1～5)，荧光素与催化剂的摩尔比为1000:(1～5)。
[0019]优选的，催化剂为戊二酸锌(ZnGA)、戊二酸锌和锌钴双金属氰化配合物复合催化剂(ZnGA/Zn
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Co DMC)、salen钴配合物(salen[Co(III)TFA]2)、稀土催化剂中的一种。
[0020]一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针的应用，应用于制备荧光着色剂、光致发光器件和生物探针。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022](1)本专利技术在CO2和PO的共聚反应中引入第三单体荧光素，使得CO2和荧光素竞争插入，更有助于聚合反应的顺利进行。制备出荧光功能型聚碳酸酯，可实现对Fe
3+
的检测，对Fe
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具有灵敏度高和选择性好的优点，在生物医学材料领域中具有潜在的应用价值，可作为聚合物荧光生物探针等。
[0023](2)本专利技术中PO在催化剂作用下开环形成金属烷氧键，游离的亲核烷氧键可以进攻CO2，形成CO2/PO增长链，CO2/PO增长链的末端烷氧基阴离子可以亲核攻击F分子中的羟基基团，使其键断开并转化为末端羧酸根阴离子传播链，末端羧酸根阴离子攻击PO并再次转化为末端醇盐阴离子传播链，然后可以与CO2与荧光素反应，制备出共聚新型荧光型聚合物具有制备方法简单、对Fe
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针，其特征在于：化学结构如式(1)所示：2.一种如权利要求1所述的一种用于检测Fe
3+
的聚合物荧光探针的制备方法，其特征在于：采用一锅法制备，具体的步骤为：(1)将催化剂和一定比例荧光素放入装有磁力搅拌器的高压釜反应器中，在70℃下真空干燥7
‑
9h；(2)干燥完成后，用氮气吹扫高压釜反应器，向高压釜反应器中注入环氧丙烷，然后再向高压釜反应器中充入CO2直至压力为3MPa；(3)步骤(2)完成后，在50～80℃下共聚反应20～24小时后，停止反应，将反应物冷却至室温，释放压力，收集产物，产物为粘稠状液体；(4)将步骤(3)得到的粘稠状液体先加入到含有5％盐酸溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文珍，赵晨，刘芸，李磊磊，贾新刚，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：