CN111982341A - 一种发光型温度探针及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种发光型温度探针及其应用，属于分子探针技术领域。本发明所述发光型温度探针为吖啶基1，2‑二氧杂环丁烷，基于探针分子内的一个不稳定的四元环结构，当环境温度升高时，高温会使得分子变得更加不稳定从而导致四元环的发生开环反应，并产生发光现象。随着温度升高，探针分子的发光信号越强。该发光型温度探针具有灵敏度高、线性范围宽、分辨率好、设备简单、检测速度快等优点，将探针分子涂抹在待测物表面，利用光信号采集装置可直接读出数据。该发光型温度探针可广泛应用于隔热材料的保温性能的快速筛查。

Description

一种发光型温度探针及其应用
技术领域
本发明属于分子探针技术领域，具体涉及一种发光型温度探针及其应用。
背景技术
目前，温度计的种类主要分为充液玻璃温度计、热电耦和光学传感器。因为测量精度高，制造工艺成熟等优点，工业中大量使用的是热电耦温度计。热电耦温度传感器因为其体积较大和测温过程中会吸收热量的原因在应用中受到了很大的限制。与前两种温度计相比，光学传感器具有非接触式测量和大规模成像的特点。但是目前光学温度传感器领域还存在灵敏度差、响应范围窄、分辨率不够好难满足实际需求等问题。因此，迫切需要一种光学温度探针，实现对温度的高灵敏度、宽线性范围、较高分辨率的快速响应。
本发明的方法是基于吖啶基1，2-二氧杂环丁烷作为发光型温度探针，对温度进行快速响应，可用于隔热材料保温性能的快速筛查，并可拓展于其他温度待测环境中。本方法具有灵敏度高、线性范围宽、分辨率好、设备简单、检测速度快等优点，为温度可视化研究奠定了基础。
发明内容
基于热致发光原理，本发明提供了发光型温度探针及其应用。本发明提供的发光型温度探针测温区范围为85～130℃，灵敏度为2.2％K-1，分辨率为0.03K。
本发明采取的详细技术方案如下：
一种发光型温度探针，所述探针为一种含有二氧杂环丁烷基的吖啶酯衍生物的探针，进一步所述的含有二氧杂环丁烷基的吖啶酯衍生物为吖啶基1，2-二氧杂环丁烷，其具有如下式(I)
Figure BDA0002590342080000011
Figure BDA0002590342080000021
本发明所述发光型探针应用于温度检测中：所述探针滴涂在待测物表面，以测得待测物表面温度。进一步是根据发光强度与温度的关系，先测定发光强度再得到温度。
利用所述发光型探针的温度检测方法，具体包括如下步骤：
(1)用二氯甲烷作为溶剂配制浓度为100-300mmol/L的吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液；
(2)用移液枪吸取吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液滴于待测物表面；
(3)将滴有温度探针的待测物置于黑暗中，记录其发光强度；优选采用光电倍增管(PMT)或电荷耦合器件(CCD)测定发光强度；
(4)根据吖啶基1，2-二氧杂环丁烷发光强度与温度的关系曲线，得到对应的温度。
本发明基于探针分子中的一个四元环结构，它会储存比较大的化学能，同时也使得分子本身处在一个不稳定的状态。当环境温度升高时，高温会使得分子变得更加不稳定从而导致四元环的打开。四元环中储存的化学能也转移给了分解反应的产物并使产物分子处在激发态。当产物分子从激发态落到基态时，会产生光信号。温度越高，光信号强度越大。本方法无需外加光源，只需将探针分子滴涂在待测物表面，即可获取待测物表面温度，具有灵敏度高、线性范围宽、分辨率好、设备简单、检测速度快等优点。本发明实现了一种发光型温度探针及其应用研究，为快速筛选隔热材料的保温性能提供了依据。
附图说明
图1为本发明实施例样品在不同温度下的发光强度图。
图2为本发明实施例样品的发光强度随温度变化图。
图3为本发明实施例样品用于不同厚度的发泡聚苯乙烯保温板的发光强度随时间变化关系图。
图4为本发明实施例样品用于不同厚度的发泡聚氨酯保温板的发光强度随时间变化关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：
(1)吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液的配置
称取吖啶基1，2-二氧杂环丁烷0.0043g溶于0.1mL二氯甲烷溶液中，得到浓度为100mmol/L的溶液。
(2)发光强度与温度的关系
用移液枪吸取1μL步骤(1)中配备的吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液滴于固定在加热板上的石英载玻片表面，并将其倒置放于PMT视窗的正上方。关闭暗箱保证不漏光，开启加热板，使其加热到设置好目标温度，最后通过电脑记录设定温度下探针发光强度(图1)。选取不同温度下，发光信号平台区的强度均值，得到发光强度随温度变化情况(图2)。
(3)不同厚度的发泡聚苯乙烯保温板表面温度测量
将发泡聚苯乙烯保温板剪裁成不同厚度：1、3、5和7mm。用移液枪吸取1μL步骤(1)中配备的吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液滴于某一厚度的发泡聚苯乙烯保温板表面，将加热板固定在保温板的另一侧，将其置于暗箱内，开启加热板，使其加热到设置好目标温度，利用PMT检测光信号，通过电脑记录发光强度(图3)。当测量时间到160s后，停止测量，打开暗箱，取出保温板。再按照上述过程用移液枪吸取1μL步骤(1)中配备的吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液滴于另一厚度的发泡聚苯乙烯保温板表面，依次进行检测。
为了证明该方法的通用性，该发光型探针还用于不同厚度发泡聚氨酯保温板表面温度的测量。从图4中观察，同种隔热材料随着厚度的增加，发光信号强度越小。当隔热材料相同厚度时(图3和图4)，探针分子在不同种的隔热材料表面的发光信号值随材料导热系数的增加而增大，表明该方法可以用于快速筛选隔热材料的保温性能。

Claims (5)

1.含有二氧杂环丁烷基的吖啶酯衍生物吖啶基1，2-二氧杂环丁烷的应用，其特征在于，应用于发光型温度探针中；所述吖啶基1，2-二氧杂环丁烷的结构式如下：
Figure FDA0002590342070000011
2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于，所述探针滴涂在待测物表面，以测得待测物表面温度。
3.按照权利要求2所述的应用，其特征在于，根据发光强度与温度的关系，先测定发光强度再得到温度。
4.按照权利要求1所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用二氯甲烷作为溶剂配制浓度为100-300mmol/L的吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液；
(2)用移液枪吸取吖啶基1，2-二氧杂环丁烷溶液滴于待测物表面；
(3)将滴有温度探针的待测物置于黑暗中，记录其发光强度；优选采用光电倍增管(PMT)或电荷耦合器件(CCD)测定发光强度；
(4)根据吖啶基1，2-二氧杂环丁烷发光强度与温度的关系曲线，得到对应的温度。
5.一种发光型温度探针，其特征在于，包括权利要求1所述的吖啶基1，2-二氧杂环丁烷。
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