[发明专利]一种荧光识别氟离子传感器及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于阴离子检测领域，涉及一种氟离子传感器，尤其涉及一种高选择性荧光识别氟离子的传感器；本发明同时还涉及该氟离子传感器的合成和在识别氟离子中的应用。 

背景技术

氟广泛存在于土壤、自然水、动植物中。在自然环境中氟主要是以萤石的形式存在，其主要成分是氟化铝、氟化钙、氟化钠、氟磷酸钙等氟合物，同时我们所饮用的食品中大多数都含有一定量的氟。由于氟是人体必需的微量元素之一，在形成牙齿釉质、骨骼组织以及钙磷的代谢等方面都起着无可替代的作用，所以适量的氟是维持骨骼和牙齿发育必不可少的，但是人体对氟含量十分敏感，从满足人体对氟的需要到氟过多而导致中毒的量之间相差很小，因此氟对人体的安全范围比其他微量元素窄的多。由于氟化物易溶于水，其在水中形成氟离子，所以经地下水侵蚀后溶出，造成地表水及地下水的氟污染，同时氟离子也是大气降水中的主要阴离子之一。目前，全世界仍有很多人饮用高氟水，地方性氟中毒事件逐渐引起世界各国的注意。

氟中毒严重危害着人们的健康，研究氟的检测方法对氟污染和科学实验都有着切实的实用价值，氟离子的检测受到人们的广泛关注，不断探讨其检测方法。其中通过比色或荧光分子的化学传感方法尤为引人注目。

发明内容

本发明的目的是提供一种荧光识别氟离子的传感器；

本发明的另一目的是提供一种该荧光识别氟离子传感器的制备方法；

本发明还有一个目的，就是提供该荧光识别氟离子传感器在检测氟离子中的应用。

一、氟离子传感器的制备

本发明氟离子传感器的结构如下：

上述氟离子传感器的制备方法，是以对苯二甲酸和邻苯二胺为底物，多聚磷酸为催化剂，磷酸为脱水剂，在氮气保护下，于160~200℃下搅拌反应5~6h，使反应溶液呈墨绿色，产物倾入蒸馏水中，用碱液调节pH值至8~9，抽滤，水洗，干燥，得到浅绿色固体粗产品；再用DMF和水重结晶，得到土黄色目标产物。

底物对苯二甲酸和邻苯二胺的摩尔比为1:2~1:2.5；多聚磷酸的用量为对苯二甲酸、邻苯二胺摩尔总量的2.0~2.5%，磷酸的用量为对苯二甲酸、邻苯二胺摩尔总量的15~20%。

上述合成产物的表征数据如下：

¹H NMR (DMSO–d6, 400 MHz) δ: 13.58(s, 2H, N-H); δ: 7.29–7.75 (d, 8H, Ar–H); IR (KBr)v: 3391.15 cm^-1(NH), 1627.35 cm^-1 (CH＝N); MS/(EI): m/z: 311.5 (L+H⁺)⁺; Anal. calcd for C₂₀H₁₄N₄,C 77.40, H 4.55, N 18.05; found C 77.48, H 4.51, N 18.01。 

二、传感器对氟离子的识别性能

1、传感器对F^-的荧光识别

将上述传感器分子（简称M）溶于DMSO中配置成主体溶液（c = 2.0×10^-5mol/L）；分别加入50倍当量的F^-、Cl^-、Br^-、I^-、AcO^-、H₂PO₄^-、HSO₄^-、ClO₄^-和SCN^-的DMSO溶液。发现，只有F^-的加入使得主体溶液在紫外灯下发出显著的蓝色荧光。在相应的荧光光谱中，只有F^-的加入使得主体溶液在458nm处出现最大荧光发射峰（λex=380nm）并产生了红移（见图1）。因此，传感器M可用于F^-的荧光快速检测。

2、传感器识别F^-的抗干扰性能