CN109916874B - 一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，包括如下步骤：（1）取对称四甲基六元瓜环，将其溶于稀硫酸中，冷却静置直至晶体析出，过滤得晶体；（2）取硫黄素T，将其溶于乙腈溶液中，得混合溶液；（3）将步骤（1）的晶体置于步骤（2）的混合溶液中，静置，然后将晶体滤出后烘干，得甲醛气体检测用荧光材料。本发明是一种新型的荧光固体材料，具有生产成本低，利于量产的特点。

Description

一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种荧光材料的制备方法，特别是一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法。
背景技术
六元瓜环又称为葫芦脲（CB[6]或者Q[6]）,在1908年被德国化学家Behrend和他的合作者得到，到1981年Moke研究组通过一系列实验认清该结构为12个亚甲基桥联6个苷脲单体构成。自从瓜环被发现后近些年来在瓜环的合成、瓜环的主客体化学、瓜环的配位化学等方面得到很大发展。
甲醛，化学式HCHO或CH2O，分子量30.03，又称蚁醛。无色，对人眼、鼻等有刺激作用。气体相对密度1.067（空气=1），液体密度0.815g/cm³（-20℃）。熔点-92℃，沸点-19.5℃。易溶于水和乙醇。水溶液的浓度最高可达55%，通常是40%，称做甲醛水，俗称福尔马林（formalin），是有刺激气味的无色液体。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，将甲醛放在一类致癌物列表中。
现目前，甲醛的检测是众多课题组研究的方向，但是大多数的甲醛检测剂的使用都比较麻烦，为此，有人研究了一种甲醛检测用的荧光固体材料，这种荧光材料为固体的形状，检测结果可以通过荧光的变化直接反应出来，因此，使得检测更加方便。但是，现目前此类固体荧光材料是基于十元瓜环来做的，其存在的问题是十元瓜环在制备时，获得率非常低，成本非常高，不利于量产。因此，如何开发一种成本更低，更利于量产的固体荧光材料尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于，一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法。本发明制得的是一种新型的荧光固体材料，具有生产成本低，利于量产的特点。
本发明的技术方案：一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取对称四甲基六元瓜环，将其溶于稀硫酸中，冷却静置直至晶体析出，过滤得晶体；
（2）取硫黄素T，将其溶于乙腈溶液中，得混合溶液；
（3）将步骤（1）的晶体置于步骤（2）的混合溶液中，静置，然后将晶体滤出后烘干，得甲醛气体检测用荧光材料。
前述的甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，步骤（1）所述稀硫酸的浓度为3-4M。
前述的甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，步骤（1）所述静置的时间为6-15h。
前述的甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，所述静置的时间为12h。
前述的甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，所述乙腈溶液为分析纯。
前述的甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，所述乙腈溶液中乙腈的质量浓度为99.5%。
前述的甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，步骤（3）所述静置的时间10-20h。
前述的甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，所述静置的时间为12h。
本发明的有益效果
本发明通过以对称四甲基六元瓜环为原料，来制备荧光固体材料所需的框架，与十元瓜环相比，本发明的对称四甲基六元瓜环更加易得，成本更低，更加利于荧光固体材料的量产。
但是，本发明并不仅仅是将十元瓜环替换成了对称四甲基六元瓜环，由于不同瓜环本身的特性的不同，所以不同的瓜环在做成框架材料后，其所附带的性能也是完全不同的，比如本课题组研究的对称四甲基六元瓜环通过盐酸处理后形成框架材料，并以该框架材料来制备荧光固体材料，在负载硫黄素T后形成的荧光材料具有吸附检测三氯甲烷的作用，而不具备吸附检测甲醛的作用，但是，本发明同样以对称四甲基六元瓜环为原料进行制备荧光固体材料，同样负载硫黄素T，但是通过不同浓度的不同的酸进行处理，获得了对三氯甲烷没有吸附检测功能，却对甲醛具备吸附检测功能荧光材料。发明人通过深入研究，发现采用不同的工艺处理后，其形成的晶体的晶体结构不同，这才导致了其具备的性能各不相同，而酸的种类和浓度的选择是关键。
实验例：发明人取本发明的荧光材料均分成11份，分别置于丙酮、苯、甲苯、甲醛、甲醇、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、四氢呋喃、乙醇和乙醚这11种气体中，过一夜，测其荧光变化，除了甲醛气体之外的10种气体碰到此材料荧光均无明显变化，但是甲醛碰到此材料会产生荧光猝灭。即可知此材料是对甲醛气体有独特响应的荧光探针，结果如附图3所示。
附图说明
附图1为本发明的对称四甲基六元瓜环形成的晶体的过程示意图；图1中的（a）为5个对称四甲基六元瓜环利用作用力组合的5个单体结合模式，在硫酸溶液中形成（d）、（e）、（f）具有孔道的框架材料，图1中（a）、（b）、（c）为阴离子和瓜环之间的作用模式，图1（e）为作用力形成的框架材料，也是此发明材料制备的关键，图1（d）和图1（f）为框架材料的拓扑结构，清晰的可以看到圆形和三角形孔道，利用此孔道来检测和吸附甲醛气体；
附图2为硫黄素T（FG3）和本发明荧光材料（FG3@A）的荧光强度对比。说明加入了晶体后荧光强度明显增强；
附图3为本发明荧光固体材料在检测不同气体时的荧光变化。说明只有在检测到甲醛时，荧光强度才有明显变化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1：一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，步骤如下：
（1）取对称四甲基六元瓜环，将其溶解在3M的稀硫酸中，冷却静置12h析出晶体（此时的析出率最大，为70%左右），过滤得晶体；
（2）取硫黄素T，将其溶于乙腈溶液中，得混合溶液；
（3）将步骤（1）的晶体置于步骤（2）的混合溶液中，静置12h，然后将晶体滤出后烘干，得甲醛气体检测用荧光材料。
实施例2：一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，步骤如下：
（1）取对称四甲基六元瓜环，将其溶解在3M的稀硫酸中，冷却静置6h析出晶体，过滤得晶体；
（2）取硫黄素T，将其溶于乙腈溶液中，得混合溶液；
（3）将步骤（1）的晶体置于步骤（2）的混合溶液中，静置10h，然后将晶体滤出后烘干，得甲醛气体检测用荧光材料。
实施例3：一种甲醛气体检测用荧光材料的制备方法，步骤如下：
（1）取对称四甲基六元瓜环，将其溶解在4M的稀硫酸中，冷却静置15h析出晶体，过滤得晶体；
（2）取硫黄素T，将其溶于乙腈溶液中，得混合溶液；
（3）将步骤（1）的晶体置于步骤（2）的混合溶液中，静置20h，然后将晶体滤出后烘干，得甲醛气体检测用荧光材料。

Claims (4)

1.一种荧光材料在甲醛气体检测中的应用，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取对称四甲基六元瓜环，将其溶于稀硫酸中，冷却静置直至晶体析出，过滤得晶体；所述稀硫酸的浓度为3-4M，其中，所述静置的时间为6-15h；
(2)取硫黄素T，将其溶于乙腈溶液中，得混合溶液，其中，所述乙腈溶液为分析纯；
(3)将步骤(1)的晶体置于步骤(2)的混合溶液中，静置，然后将晶体滤出后烘干，得甲醛气体检测用荧光材料，其中，所述静置的时间10-20h；
（4）取所述荧光材料置于甲醛气体中，过一夜，测其荧光变化，所述荧光材料在甲醛气体中产生荧光猝灭。
2.根据权利要求1所述的荧光材料在甲醛气体检测中的应用，其特征在于：所述步骤（1）静置的时间为12h。
3.根据权利要求1所述的荧光材料在甲醛气体检测中的应用，其特征在于：所述乙腈溶液中乙腈的质量浓度为99.5％。
4.根据权利要求1所述的荧光材料在甲醛气体检测中的应用，其特征在于：所述步骤（3）静置的时间为12h。
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