[发明专利]对硝基芳烃敏感的单分子层聚硅烷荧光传感薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于共轭荧光高分子荧光传感薄膜材料技术领域，具体涉及到对硝基芳烃敏感的单分子层聚硅烷荧光传感薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着反恐、反化学生物武器、非金属地雷探测、环境质量监测等需求的增加，世界各国对各类高性能薄膜传感器的研究愈来愈重视。相对于均相(溶液)传感器，薄膜传感器具有可重复使用、基本不污染待测体系、易于器件化等优点，因此，备受人们重视。在光学传感薄膜中已有的多是半导体薄膜、荧光高分子薄膜，以及染料掺杂(或染料修饰)高分子或氧化物薄膜等。其中以荧光高分子，特别是共轭荧光高分子作为传感元素的研究备受人们重视。作为传感元素，共轭荧光高分子具有一系列突出的优点。例如：摩尔消光系数可达10⁶M^-1cm^-1，具有很强的集光能力；因整个分子主链为共轭结构，允许光激发电子在链上迅速流动，具有所谓的“分子导线效应”，对被测量分子表现为“一点接触、多点响应”，呈现出显著的信号放大效应；共轭荧光高分子的光诱导电子转移或者能量转移是一个超快过程，一般可在数百个飞秒内完成，较之正常的辐射衰变快4个数量级，因此与猝灭剂作用时，可表现为“超级猝灭”。基于共轭荧光高分子的这些特点，可以建立高效、高灵敏分析传感平台，并将其用于基因检测、蛋白质酶活性测定、抗原抗体识别以及细菌测定等。对此，共轭荧光高分子研究先驱，Heeger等给予了高度评价。将共轭荧光高分子固定于基质表面，实现传感器薄膜化或者颗粒化是解决传感器重复使用、阵列化、芯片化的关键所在，也是共轭荧光高分子传感应用研究的一个重要方向。就共轭荧光高分子的基质表面固定化，人们所采取的均是旋涂、层层组装以及Langmuir-Blodgett膜等物理方法，以共价键结合的研究尚未见报道。一般来讲，以物理方法制备的薄膜，均存在化学稳定性和热稳定性问题，在溶液中使用时易于发生泄漏、污染待测体系。特别是以旋涂法和层层组装法所制备的薄膜在使用时还存在分析物在薄膜中的通透性问题。本发明的发明人所在的研究小组近年来一直致力于此类传感薄膜材料的制备和性能研究。研究结果表明，将共轭荧光高分子化学键合到玻璃等基质表面上是一种有效的制备共轭荧光高分子传感薄膜材料的方法，通过该方法所制备得到的荧光传感薄膜，除了具有共轭荧光高分子特有的超猝灭等特点外，还具有灵敏度高、选择性好、不污染待测体系、性质稳定、使用寿命长、易于器件化等优点，并对硝基芳烃类化合物蒸气表现出极高的检测灵敏度和选择性。

目前，国际上只有为数不多的几个实验室在从事用共轭荧光高分子作为传感元素对硝基芳烃类化合物蒸气敏感的薄膜的制备和研究。其中以美国麻省理工学院的Swager小组最具代表，该小组在有机高分子链上引入大体积基团，以期在制备的薄膜中减小共轭荧光高分子自身的π堆积以及自猝灭，并在薄膜中形成分子通道，提高分析物在膜中的通透性，改善薄膜的传感性能，实现了对2，4，6-三硝基甲苯等含硝基芳烃类化合物蒸气的灵敏传感。Trogler小组以主链为硅原子，侧链带有多环芳烃的无机共轭荧光高分子为材料，制成传感薄膜，提高了薄膜的抗干扰性，实现了对硝基芳烃类爆炸物的传感。Fujiki小组以主链为硅原子，侧链带有烷氧基氟的无机共轭荧光高分子为材料，制成传感薄膜，对硝基芳烃类化合物实现了灵敏检测。但将共轭荧光高分子共价结合到玻璃基质表面，实现对含微痕量硝基芳烃类化合物蒸气检测的荧光传感薄膜材料的研究，还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于提供了一种设计合理、工艺可行、操作简便、反应条件温和的对硝基芳烃敏感的单分子层聚硅烷荧光传感薄膜的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是化学结构式为