[发明专利]荧光共轭聚合物氧化硅纳米粒子的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及化学传感材料领域，尤其涉及一种荧光共轭聚合物氧化硅纳米粒子的制备方法及其用途。

背景技术

当今社会，和平发展是世界各国的共同主题。然而，近年来恐怖分子活动猖獗，利用爆炸物进行恐怖袭击是恐怖分子的常用手段，严重威胁着国家安全。对爆炸物传感器的研究不仅对战场上多种爆炸性武器的检测有重要意义，在和平社会对保卫国家和人民的安全尤其是反恐方面也有着深远的意义。

爆炸物种类很多，绝大多数炸药等危险品都含有硝基化合物，其中三硝基甲苯(TNT)的使用最为广泛，它是多种爆炸物所含的成分或附带产物和降解物。现已经发展出多种可用于爆炸物TNT检测的方法，如波谱探测技术、化学传感技术、生物传感技术、微电子机械系统(MEMS)传感器技术等。基于荧光化合物的传感器具有灵敏度高、选择性好、成本低、便捷等特点，可迅速、有效地检测出痕量爆炸物，因此荧光化合物传感器用于爆炸物检测的技术迅速发展。

荧光物质作为传感材料，可通过荧光光强的变化，来实现对被检测物的检测与信号的传递。共轭聚合物作为一类传感材料，近十几年来越来越受到关注。这主要因为它们显示出的一些独特光电性质，可在新一代光电器件制作和化学生物荧光传感器研究中获得多样的应用。共轭聚合物具有很强的吸光性能，摩尔消光系数甚至可高达10⁶M^-1cm^-1，而且，具有“分子导线”的性质，即电子或激发态能量能在共轭主链上快速迁移。一个淬灭剂分子仅能淬灭一个小分子荧光团的荧光，而一个淬灭剂分子与共轭聚合物链上的任何一个位置结合都可能使电子或能量传递受阻，淬灭整条链的荧光，即荧光淬灭信号被放大。共轭聚合物的这种“淬灭放大”效应，使得其相对于小分子的荧光传感物质对周围环境中极微量的淬灭剂显示出更迅速、群体的响应性能。这样就能简便的实现对多种有机、无机及生物分子的纳摩尔甚至皮摩尔级快速检测。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足提供了一种荧光共轭聚合物氧化硅纳米粒子的制备方法及其用途。

荧光共轭聚合物纳米粒子传感材料是以氧化硅纳米粒子为核，在其表面修饰上4-碘苯后，再直接引发聚合，使其表面接枝上聚苯撑乙炔撑或聚苯撑二乙炔基噻吩撑水溶性荧光共轭聚合物，制得荧光共轭聚苯撑乙炔撑氧化硅纳米粒子传感材料和荧光共轭聚苯撑二乙炔基噻吩撑氧化硅纳米粒子传感材料，其中，荧光共轭聚苯撑乙炔撑氧化硅纳米粒子传感材料的结构如下所示：

式中R为-(CH₂)₃SO₃Na

荧光共轭聚苯撑二乙炔基噻吩撑氧化硅纳米粒子传感材料的结构如下所示：

式中R为-(CH₂)₃SO₃Na。

荧光共轭聚合物纳米粒子传感材料的制备方法包括如下步骤：

1)将50～200mg 4-碘-N-(3-三甲氧基硅基丙基)苯甲酰胺溶于5～15mL四氢呋喃，缓慢滴加到分散了200mg氧化硅纳米颗粒的无水甲苯10～100mL中，在氩气气氛中110℃回流20小时，反应液经高速离心，所得沉淀依次用无水甲苯、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺洗涤，最后分散到12mLN，N-二甲基甲酰胺中备用；

2)将6mL步骤1)中制得的经修饰的氧化硅纳米颗粒的N，N-二甲基甲酰胺分散液，0.2mmol～15mmol的二乙炔基苯、0.2mmol～15mmol 2，5-二碘-1，4-二(3-磺酸基丙基)苯，1～15mg碘化亚铜，4～150mg双(三苯基磷)二氯化钯在氩气保护下加入反应器中，再滴加除氧的30～70mL N，N-二甲基甲酰胺、20～50mL三乙胺和20～60mL水作溶剂，在氩气气氛下，升温到50～90℃反应48～72小时，所得反应产物冷却到室温，高速离心得红棕色沉淀，依次用甲醇、四氢呋喃、水、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜洗涤，最后分散到二甲基亚砜溶液中，制得荧光共轭聚苯撑乙炔撑氧化硅纳米粒子传感材料；