CN102942934B - 一种表面包裹氨基官能团的上转换发光材料及其对tnt检测的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于纳米材料制备技术领域的一种表面包裹氨基官能团的上转换发光材料的制备方法及其对三硝基甲苯（TNT）检测的应用。本发明改进了之前报道过的纳米材料制备方法，合成了表面包裹氨基官能团的上转换发光材料，该方法更加简单易操作。合成的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料为大小均一的单分散纳米颗粒，在水相中分散性稳定，荧光强度高，发光稳定。该材料通过氨基官能团对TNT的特异性识别，形成TNT阴离子使绿色荧光显著淬灭，进而对TNT进行高选择性高灵敏度的定性及定量检测，尤其可以排除三硝基苯酚（TNP）对检测的影响。

Description

一种表面包裹氨基官能团的上转换发光材料及其对TNT检测的应用
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种表面包裹氨基官能团的上转换发光材料的制备方法及其对TNT检测的应用。
技术背景
目前为止，很多TNT检测方法，如LC-MS，GC-MS，HPLC，固相微萃取及表面增强拉曼光谱等方法得到快速发展，这些方法均需要复杂的仪器，检测成本昂贵。而荧光检测法，因其灵敏度高，方法简便，被广泛应用于炸药分子检测领域。常用的荧光材料，如有机染料及量子点，无法区分TNP的干扰，很大程度上影响了TNT检测的选择性。
上转换发光材料荧光强度高，发光稳定，激发光为980nm；没有光漂白并且在组织内穿透深度高，可很好的用于生物领域检测。由于其激发光在近红外区域，可避免其他芳香硝基化合物的吸收淬灭，但迄今为止，上转换发光材料用于TNT的检测尚未有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面包裹氨基官能团的上转换发光材料的制备方法，并将其应用在三硝基甲苯（TNT）的检测中，结果对TNT具有良好的选择性，尤其可以排除三硝基苯酚（TNP）的干扰。
本发明合成的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料，为大小均一的单分散纳米颗粒，直径为100-130nm，纳米颗粒的内核组成为NaYF4：Yb3+-Er3+，表面包裹氨基官能团，可稳定分散在水相中，在980nm激发光下，发射出绿色荧光。
一种表面包裹氨基官能团的上转换发光材料的制备方法，其具体制备步骤为：
a.分别配制浓度为0.40-0.50mol/L的Y(NO3)3、Yb(NO3)3、Er(NO3)3稀土盐溶液；配制浓度为1-2mol/L的HCl溶液；配制浓度为1-2mol/L的NaF溶液；
b.向反应釜中加入0.05-1.0g分子量为1790-1810的聚丙烯酸、10-20ml无水乙醇，5-15mL乙二醇，磁力搅拌至溶液均匀；继续向反应釜中加入1.70-2.10ml的Y(NO3)3稀土盐溶液、200-250μl的Yb(NO3)3稀土盐溶液、100-125μl的Er(NO3)3稀土盐溶液，搅拌10-35分钟；
c.再向反应釜中加入3.5-5mLNaF溶液，搅拌均匀；最后向溶液中加入0.5-1.0mLHCl溶液，磁力搅拌10-35分钟；
d．将反应釜在185-195℃反应24-72h，自然冷却后用去离子水离心洗涤，得到的产物记为NaYF4：Yb3+-Er3+PAA；
e．取140-160mg步骤d制备的NaYF4：Yb3+-Er3+PAA、13-17μL的氨丙基三乙氧基硅烷、48-52μL的乙二醇二甲基丙烯酸酯及48-52mg的偶氮二异丁腈，溶于28-32mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，乙腈和乙醇的体积比为(1:1)-(1:3)，44-46℃水浴加热条件下，搅拌5-7h；
f．离心收集产物，并用乙醇洗涤，即得到表面包裹氨基官能团的上转换发光材料，然后将其分散在48-52mL缓冲溶液中，缓冲溶液的pH=12-14，由NaOH和NaHCO3配制而成。
将上述合成的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料应用于三硝基甲苯的定性及定量检测，即通过表面包裹的氨基官能团对三硝基甲苯的特异性识别，形成三硝基甲苯阴离子使绿色荧光显著淬灭，对三硝基甲苯进行选择性地定性及定量检测。
本发明的有益效果：本发明改进了之前报道过的纳米材料制备方法，合成了表面包裹氨基官能团的上转换发光材料，该方法更加简单易操作。合成的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料为大小均一的单分散纳米颗粒，在水相中分散性稳定，荧光强度高，发光稳定。该材料通过氨基官能团对TNT的特异性识别，形成TNT阴离子使绿色荧光显著淬灭，进而对TNT进行高选择性高灵敏度的定性及定量检测，尤其可以排除TNP对检测的影响。
附图说明
图1为实施例1制备的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料的TEM照片。
具体实施方式
实施例1
a.分别配制浓度为0.50mol/L的Y(NO3)3、Yb(NO3)3、Er(NO3)3稀土盐溶液；配制浓度为1mol/L的HCl溶液；配制浓度为1mol/L的NaF溶液；
b.向反应釜中加入0.1g分子量为1790-1810的聚丙烯酸、15ml无水乙醇，10mL乙二醇，磁力搅拌至溶液均匀；继续向反应釜中加入1.7ml的Y(NO3)3稀土盐溶液、200μl的Yb(NO3)3稀土盐溶液、100μl的Er(NO3)3稀土盐溶液，搅拌10分钟；
c.再向反应釜中加入4mLNaF溶液，搅拌均匀；最后向溶液中加入600μlHCl溶液，磁力搅拌10分钟；
d．将反应釜在190℃反应72h，自然冷却后用去离子水离心洗涤，得到的产物记为NaYF4：Yb3+-Er3+PAA；
e．取150mg步骤d制备的NaYF4：Yb3+-Er3+PAA、15μL的氨丙基三乙氧基硅烷、50μL的乙二醇二甲基丙烯酸酯及50mg的偶氮二异丁腈，溶于30mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，乙腈和乙醇的体积比为1:1，45℃水浴加热条件下，搅拌6h；
f．离心收集产物，并用乙醇洗涤，即得到表面包裹氨基官能团的上转换发光材料，然后将其分散在50mL缓冲溶液中，缓冲溶液的pH=12，由NaOH和NaHCO3配制而成。
上述制备的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料为大小均一的单分散纳米颗粒，直径为100-130nm，纳米颗粒的内核组成为NaYF4：Yb3+-Er3+，表面包裹氨基官能团，可稳定分散在水相中，在980nm激发光下，发射出绿色荧光。其TEM照片如图1所示。
将上述合成的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料应用于三硝基甲苯的定性及定量检测，即通过表面包裹的氨基官能团对三硝基甲苯的特异性识别，形成三硝基甲苯阴离子使绿色荧光显著淬灭，对三硝基甲苯进行高选择性地定性及定量检测。实验测试结果：将表面包裹氨基官能团的上转换发光材料与TNT混合，荧光显著淬灭；将表面包裹氨基官能团的上转换发光材料与2，4—二硝基甲苯（DNT）、硝基苯、2,4,6—三硝基苯酚分别混合，荧光强度均没有改变，说明此材料对TNT具有良好的选择性。

Claims (2)

1.一种表面包裹氨基官能团的上转换发光材料的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤为：
a.分别配制浓度为0.40-0.50mol/L的Y(NO3)3、Yb(NO3)3、Er(NO3)3稀土盐溶液；配制浓度为1-2mol/L的HCl溶液；配制浓度为1-2mol/L的NaF溶液；
b.向反应釜中加入0.05-1.0g分子量为1790-1810的聚丙烯酸、10-20ml无水乙醇，5-15mL乙二醇，磁力搅拌至溶液均匀；继续向反应釜中加入1.70-2.10ml的Y(NO3)3稀土盐溶液、200-250μl的Yb(NO3)3稀土盐溶液、100-125μl的Er(NO3)3稀土盐溶液，搅拌10-35分钟；
c.再向反应釜中加入3.5-5mLNaF溶液，搅拌均匀；最后向溶液中加入0.5-1.0mLHCl溶液，磁力搅拌10-35分钟；
d．将反应釜在185-195℃反应24-72h，自然冷却后用去离子水离心洗涤，得到的产物记为NaYF4：Yb3+-Er3+PAA；
e．取140-160mg步骤d制备的NaYF4：Yb3+-Er3+PAA、13-17μL的氨丙基三乙氧基硅烷、48-52μL的乙二醇二甲基丙烯酸酯及48-52mg的偶氮二异丁腈，溶于28-32mL乙腈和乙醇的混合溶剂中，乙腈和乙醇的体积比为(1:1)-(1:3)，44-46℃水浴加热条件下，搅拌5-7h；
f．离心收集产物，并用乙醇洗涤，即得到表面包裹氨基官能团的上转换发光材料，然后将其分散在48-52mL缓冲溶液中，缓冲溶液的pH=12-14，由NaOH和NaHCO3配制而成。
2.根据权利要求1所述的方法制备得到的表面包裹氨基官能团的上转换发光材料在三硝基甲苯的定性及定量检测中的应用，其特征在于，通过该上转换发光材料表面包裹的氨基官能团对三硝基甲苯的特异性识别，形成三硝基甲苯阴离子使绿色荧光显著淬灭，对三硝基甲苯进行选择性地定性及定量检测。
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