[发明专利]一种对摩擦力和挥发性有机物具有荧光响应的插层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机-有机复合荧光材料制备技术领域，特别是提供了一种对摩擦力和挥发性有机物具有荧光响应的插层材料及其制备方法。

背景技术

近年来，存在于大气中的有毒有害污染物严重的影响了人类的生存环境，人们生活环境空气质量的日益下降，人们对大气污染物有了明显关注。室内环境污染物（如甲醛、丙酮、苯等挥发性有机物（volatile organic compounds,简称VOC）以及大气污染物（如氮氧化物、硫氧化物等）不仅在短时间内对人体、环境造成很重大的影响，在长期看来，还会对气候造成恶劣的影响，如：形成酸雨、危害生态系统或造成严重疾病。因此，环境污染物的及时、有效和快速检测已成为了许多行业领域关注的重要问题。

环境污染物的检测技术主要有气相色谱、液相色谱、气相色谱-质谱联用、电化学法和荧光法等。其中荧光法检测由于具有灵敏度高，响应速度快，设备简便等优点得到了化学，化工，生物以及环境科学等领域高度的重视。近期，含共轭结构的有机荧光分子由于具有可设计性强、发光颜色可调、原料来源广泛、价格低廉等优点特性近期成为检测环境污染物的理想材料之一，其检测污染物常见的原理主要是基于不同的污染物对有机分子的选择性荧光淬灭或增强。然而，众多的文献报道的用于环境污染物识别的有机荧光体系多数为溶液状态，这对材料的操作性和可回收性造成不便，同时，多数用于环境污染物识别的荧光染料溶液也会造成环境污染甚至操作危害，而不利于操作人员身体健康。因此，发展新型的固态荧光传感体系有利于整合材料高敏感性和可操作性。

目前，荧光传感器的设计和构建已构成化学和材料科学中较为活跃的领域之一，相对于液态荧光传感器，固态荧光传感器具有使用寿命长、可以反复使用、对待测体系基本无污染、操作方便、易于器件化等优点。构建固态荧光传感器的关键因素是选取合适的主体基质材料实现荧光物质的固定化或薄膜化。从这个意义上讲，层状复合金属氢氧化物(又称水滑石或类水滑石)是一类典型的阴离子型层状主体基质材料，二价和三价金属离子在羟基氧离子形成的空隙中均匀分布，形成带正电的主体层板，层间阴离子有序排布，以静电力平衡主体层板电荷，将具有外界刺激-响应的荧光分子组装到水滑石层间，有利于其在二维纳米限域空间内实现定向排列，提升其对外界刺激的系统响应特性，同时，水滑石二维有序的晶体结构特征以及其层板带正电荷的特点利于其实现多种有序薄膜材料的构筑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对摩擦力和挥发性有机物具有荧光响应的插层材料及其制备方法。尼氟灭酸，即2-[(3-三氟甲基)苯基]氨-3-吡啶羧酸，简写为NFCA，离子形式简写为NFC。庚烷磺酸钠，简写为HPS。

本发明是将尼氟灭酸阴离子，或尼氟灭酸阴离子和表面活性剂庚烷磺酸钠经共沉淀法插层进入水滑石层间，构成均匀分散的尼氟灭酸阴离子插层的阴离子型超分子层状材料，实现了尼氟灭酸阴离子在水滑石层间的有序排列和固定化，优化发光性质，达到增强物质荧光效应的目的。（1）此类材料能够对不同的挥发性有机物实现不同程度的荧光响应，有效地拓展了水滑石类材料在挥发性有机化物检测的应用范围，并且通过调变尼氟灭酸阴离子层间插入量实现其对外界挥发性有机化合物响应的调控；（2）该材料能充分利用水滑石层板的空间限域作用及表面活性剂的柔性，摩擦该粉体材料可致使层间表面活性剂分子发生形变而导致层间分子排列方式发生变化进而产生荧光变色特性，即得到了具有摩擦变色特点的荧光变色材料；（3）采用溶剂快速蒸发法将粉体制备成膜，该类薄膜对不同挥发性有机物也具有不同程度的荧光响应。

本发明所述的对摩擦力和挥发性有机物具有荧光响应的插层材料的制备方法一，其具体制备步骤如下：

a.配制可溶性二价金属盐和可溶性三价金属盐的混合盐溶液，其中二价金属阳离子和三价金属阳离子的摩尔比为2.0-4.0，二价金属阳离子的浓度为0.01-0.5mol/L，溶剂为去CO₂去离子水和乙醇的混合溶剂，去CO₂去离子水和乙醇的体积比为（10:1）-（1:1）；

b.配制浓度为0.01-0.5mol/L的尼氟灭酸溶液，其中尼氟灭酸与步骤a中的三价金属阳离子的摩尔比例范围为0.17-1.0，然后加入与尼氟灭酸等同物质的量的NaOH溶解后，与步骤a配制的混合盐溶液混合，最后倒入四口烧瓶中；

c.配置浓度为0.1-0.2mol/L的NaOH溶液，NaOH的加入量为步骤a中二价金属阳离子和三价金属阳离子摩尔数之和的1.7-2.2倍，通过恒压漏斗，在氮气保护条件下，滴加入步骤b中的四口烧瓶中；