CN110006870B - 一种高效检测二乙胺的荧光传感器及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于荧光分析检测技术领域，涉及一种高效检测二乙胺的荧光传感器及其制备方法和应用，旨在解决现有技术不能高效选择性检测单一种类二乙胺的问题。本发明的技术方案为：首先配制荧光探针溶液，然后将所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其两面覆盖同样大小的盖玻片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构，即高效检测二乙胺的荧光传感器。本发明制备得到的一种高效检测二乙胺的荧光传感器，稳定性好，灵敏度高，抗干扰能力强，选择性好，响应速度快，可用于实时监测，而且所用的荧光探针简单易得，不涉及任何的有机合成。

Description

一种高效检测二乙胺的荧光传感器及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于荧光分析检测技术领域，具体涉及一种高效检测二乙胺的荧光传感器及其制备方法和应用。
背景技术
二乙胺是一种常见的有机胺类化合物，是非常重要的化工原料和药物中间体，在农药、医药、汽车化工、化妆品和食品等行业有着广泛的应用。在生产使用的过程中，二乙胺也以各种形式排放到大气、土壤和水体中，造成了严重的环境污染。二乙胺具有刺激性气味,会对人体的皮肤、眼睛和呼吸系统等造成很大危害，同时能够导致肠胃、肺、泌尿生殖等方面的某些疾病。因此，选择性高效检测二乙胺对环境污染监测和控制、食品的质量控制以及某些疾病的医学诊断至关重要。有机胺荧光传感器的设计开发一直是化学和材料科学等学科的一个活跃研究领域。目前，许多荧光传感器在检测有机胺方面取得了很大的成功，但在高效选择性检测单一的某种胺，例如二乙胺，仍然是个巨大的挑战。因此，制备一种能够实现对二乙胺高效选择性检测的荧光传感器具有重要的现实意义和应用价值。
光子晶体，又被称为光子带隙材料，是美国的E. Yablonovitch和S.John在1987年分别同时提出的一个新概念，它的本质是通过至少两种介电材料的周期性排列而对特定波长光的传播起到选择性阻碍或者限域作用。在不同介电常数的介质材料随空间呈周期性的变化时，某个频率的电磁波在其中的传播会因破坏性干涉而呈指数衰减，无法进行传播，相当于在频谱上形成能隙，色散关系也就呈带状结构，即所谓的光子能带，而能带之间的带隙即光子带隙。由于具有独特的带边效应和慢光子效应，光子晶体可以使内部的荧光信号放大，而信号放大不仅能够实现检测灵敏度大大增加，而且会使信号的差异性放大，从而有望实现选择性的检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效检测二乙胺的荧光传感器及其制备方法和应用，在空心球光子晶体基底上渗入荧光探针溶液，在一定浓度范围内滴加二乙胺溶液时，荧光强度明显增强，同样条件下滴加其他有机胺时，荧光强度会发生猝灭或没有变化，从而实现了对二乙胺的高效选择性检测。
为了达到上述目的，本发明提供的一种高效检测二乙胺的荧光传感器的制备方法，依次包括以下步骤：
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于有机溶剂中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-7~10-3mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其两面覆盖同样大小的盖玻片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构，即高效检测二乙胺的荧光传感器。
上述步骤一中，所述荧光染料为罗丹明6G。
上述步骤一中，所述有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、水或其混合物。
上述步骤二中，所述空心球光子晶体基底为二氧化硅空心颗粒、二氧化钛空心颗粒、四氧化三铁空心颗粒、硫化锌空心颗粒。
如上述制备方法制得的一种高效检测二乙胺的荧光传感器。
如述制备方法制得的一种高效检测二乙胺的荧光传感器用于检测二乙胺的应用，具体步骤为：
将玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构，即高效检测二乙胺的荧光传感器水平放置，在激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
上述激发光波长为365nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
基于光子晶体技术和荧光检测技术的结合，制备得到的荧光传感器稳定性好，灵敏度高，抗干扰能力强，选择性好，响应速度快，可用于实时监测，而且所用的荧光探针简单易得，不涉及任何的有机合成。
附图说明
图1是实施例1的荧光光谱图；
图2是实施例2的荧光光谱图；
图3是实施例3的荧光光谱图；
图4是实施例4的荧光光谱图；
图5是实施例5的荧光光谱图；
图6是实施例6的荧光光谱图；
图7是实施例7的荧光光谱图；
图8是对比例1的荧光光谱图；
图9是对比例2的荧光光谱图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式包括但不限于以下实施例表示的范围。
本发明的目的是提供一种高效检测二乙胺的荧光传感器及其制备方法和应用，在空心球光子晶体基底上渗入荧光探针溶液，在一定浓度范围内滴加二乙胺溶液时，荧光强度明显增强，同样条件下滴加其他有机胺时，荧光强度会发生猝灭或没有变化，从而实现了对二乙胺的高效选择性检测。
实施例1
以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测5.0mg/L的二乙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于乙醇中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加5.0mg/L的二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
其荧光光谱如图1所示，当以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测5.0mg/L的二乙胺时，荧光增强了6%。
实施例2
以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测0.5mg/L的二乙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于乙醇中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加0.5mg/L的二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
其光谱如图2所示，当以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测0.5mg/L的二乙胺时，荧光增强了18%。
实施例3
以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测0.05mg/L的二乙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于乙醇中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加0.05mg/L的二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
其光谱如图3所示，当以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测0.05mg/L的二乙胺时，荧光增强了22%。
实施例4
以空心硫化锌颗粒光子晶体为基底（带隙波长为515nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测0.05mg/L的二乙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于甲醇中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加0.05mg/L的二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
其光谱如图4所示，当以空心硫化锌颗粒光子晶体为基底（带隙波长为515nm），10- 5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测0.05mg/L的二乙胺时，荧光增强了11.4%。
实施例5
以空心二氧化钛颗粒光子晶体为基底（带隙波长为526nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测0.05mg/L的二乙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于丙酮中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加0.05mg/L的二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
其光谱如图5所示，当以空心二氧化钛颗粒光子晶体为基底（带隙波长为526nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测0.05mg/L的二乙胺时，荧光增强了20%。
实施例6
以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-6mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测5.0mg/L的二乙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于甲醇中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-6mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加5.0mg/L的二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
其光谱如图6所示，当以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-6mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测5.0mg/L的二乙胺时，荧光增强了7.2%。
实施例7
以空心四氧化三铁颗粒光子晶体为基底（带隙波长为510nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测5.0mg/L的二乙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于丙酮中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加5.0mg/L的二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
其光谱如图7所示，当以空心四氧化三铁颗粒光子晶体为基底（带隙波长为510nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测5.0mg/L的二乙胺时，荧光增强了10%。
对比例1
以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测5.0mg/L的正丙胺。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于乙醇中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加5.0mg/L的正丙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对正丙胺的检测。
其光谱如图8所示，当以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测5.0mg/L的正丙胺时，荧光减少了15%，说明其没有荧光增强效果，不会对二乙胺检测产生影响，传感器具有很好的选择性。
对比例2
以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光染料，检测5.0mg/L的苯酚。
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于乙醇中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-5mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其表面覆盖同样大小的有机玻璃片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构。
检测步骤如下：
将所得的玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构水平放置，在365nm激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加5.0mg/L的苯酚，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对苯酚的检测。
其光谱如图9所示，当以空心二氧化硅颗粒光子晶体为基底（带隙波长为520nm），10-5mol/L罗丹明6G为荧光探针，检测5.0mg/L的苯酚时，荧光几乎没有改变，说明其没有荧光增强效果，不会对二乙胺检测产生影响，传感器具有良好的抗干扰能力。
由上述实施例与对比例的结果可以看出，本发明的一种高效检测二乙胺的荧光传感器对于对二乙胺的检测具有高效选择性，稳定性好，灵敏度高，而且所用的荧光探针简单易得。

Claims (6)

1.一种高效检测二乙胺的荧光传感器的制备方法，依次包括以下步骤：
步骤一：配制荧光探针溶液，将荧光染料溶于有机溶剂中，超声混合均匀，定容使其浓度为10-7~10-3mol/L；
步骤二：将步骤一所得的荧光探针溶液渗入空心球光子晶体基底中，并在其两面覆盖同样大小的盖玻片，组成玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构，即高效检测二乙胺的荧光传感器；
步骤一中，所述荧光染料为罗丹明6G。
2.根据权利要求1所述的一种高效检测二乙胺的荧光传感器的制备方法，其特征在于：
步骤一中，所述有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、水或其混合物。
3.根据权利要求2所述的一种高效检测二乙胺的荧光传感器的制备方法，其特征在于：
步骤二中，所述空心球光子晶体基底为二氧化硅空心颗粒、二氧化钛空心颗粒、四氧化三铁空心颗粒、硫化锌空心颗粒。
4.如权利要求1所述制备方法制得的一种高效检测二乙胺的荧光传感器。
5.如权利要求1所述制备方法制得的一种高效检测二乙胺的荧光传感器用于检测二乙胺的应用，具体步骤为：
将玻璃/光子晶体基底/玻璃的“三明治”结构，即高效检测二乙胺的荧光传感器水平放置，在激发光照射下记录初始荧光发射光谱，接着滴加二乙胺，观察荧光增强效果，记录荧光发射光谱图，完成对二乙胺的检测。
6.根据权利要求5所述的一种高效检测二乙胺的荧光传感器用于检测二乙胺的应用，其特征在于：所述激发光波长为365nm。
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A BODIPY dye as a reactive chromophoric/fluorogenic probe for selective and quick detection of vapors of secondary amines;Fu, Yanyan;《CHEMICAL COMMUNICATIONS》;20131231;第49卷(第96期);第11266-11268页 *
Photo-responsive photonic crystals for broad wavelength shifts;Yang, Bingquan;《CHEMICAL COMMUNICATIONS》;20180325;第54卷(第24期);第3057-3060页 *
Recent progress in thin film fluorescent probe for organic amine vapour;Fu, Yanyan;《SCIENCE CHINA-CHEMISTRY》;20160131;第59卷(第1期);第3-15页 *
一个基于NBD-NH2荧光团的增强型pH荧光探针及其细胞造影研究;李静;《无机化学学报》;20131231;第29卷(第12期);第2528-2534页 *
两类荧光可调碳点的制备及在防伪油墨上的应用;聂辉;《高等学校化学学报》;20150228;第36卷(第2期);第293-298页 *
新型罗丹明类荧光标记探针的研究——氨基标记产物的质子化互变异构;郁美娟;《染料与染色》;20040831;第41卷(第4期);第187-190页 *

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