RU2703227C1 - Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости - Google Patents

Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости Download PDF

Info

Publication number
RU2703227C1
RU2703227C1 RU2018124468A RU2018124468A RU2703227C1 RU 2703227 C1 RU2703227 C1 RU 2703227C1 RU 2018124468 A RU2018124468 A RU 2018124468A RU 2018124468 A RU2018124468 A RU 2018124468A RU 2703227 C1 RU2703227 C1 RU 2703227C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
luminescent material
water
water content
wavelength
terbium
Prior art date
Application number
RU2018124468A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Александрович Белоусов
Виктория Евгеньевна Гончаренко
Евгений Анатольевич Дроздов
Илья Викторович Тайдаков
Андрей Николаевич Лобанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН)
Priority to RU2018124468A priority Critical patent/RU2703227C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2703227C1 publication Critical patent/RU2703227C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6402Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Изобретение относится к созданию аналитических приборов для определения содержания воды в тяжелой воде и апротонных растворителях. Описывается сенсорный люминесцентный материал, люминесцирующий при возбуждении ультрафиолетовым излучением в диапазоне 220-395 нм и являющийся смешанно-металлическим комплексом европия (Eu) и тербия (Tb) с азолкарбоновой кислотой. Указанный материал имеет формулу EuxTb1-x (A), где 0,1<х<0,66 - мольная доля тербия в смеси с европием в составе комплекса, A - азолкарбоновая кислота, одна из которой: 1,2,3-триазол-4,5-дикарбоновая, 1Н-имидазол-4,5-дикарбоновая, 1Н-пиразол-3,5-дикарбоновая кислота. Описываются также: способ получения указанного материала, способ определения содержания воды в исследуемой жидкости, такой как тяжелая вода. Изобретение обеспечивает упрощение и удешевление способа определения содержания воды в тяжелой воде при расширении арсенала технических средств для создания и использования сенсорного люминесцентного материала. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к созданию аналитических приборов для определения содержания воды в тяжелой воде (D2O) и апротонных растворителях и может быть использовано для количественного определения примесной воды в различных органических растворителях и их смесях, трансформаторном масле, моторном топливе.
Уровень техники
Известны различные материалы, пригодные для определения наличия воды в смесях, композициях и т.п.
Так, определение воды в органических растворителях обычно проводят с использованием титрования по Карлу Фишеру [Mitchell, J. (1951). Karl Fischer reagent titration. Anal. Chem. 23, 1069-1075]. В этом способе используются две химические реакции: B*I2+BSO2+B+H2O=2BHI+BSO3; BSO3+ROH=BHROSO3, где В-органическое основание, обычно пиридин, а ROH - спирт, обычно метанол.
Согласно этому методу для определения примеси воды в органических растворителях отделение реакционной ячейки заполняют электролитом для определения воды согласно инструкциям изготовителя, следы влаги удаляют путем предварительного электролиза. Далее, жидкую пробу, объемом не более 10 мл (обычно от 0,5 до 5 мл) вводят в колбу прибора для амперометрического или кулонометрического титратора Фишера при помощи шприца, прокалывая резиновую пробку-септу. Реакционную смесь перемешивают при помощи магнитной мешалки в течение необходимого по инструкции времени (обычно 30 с). Далее, включают цепь прибора и ведут электролиз раствора, причем образующийся в результате электролиза молекулярный йод реагирует с водой и сернистым газом в среде электролита. Конечную точку титрования определяют кулонометрическим способом, после чего вычисляют содержание воды по протекшему через раствор току.
К недостаткам указанного метода относятся: низкая экспрессность, работа с токсичными, ду рнопахнущими и коррозионно-активными реагентами, быстро портящимися во влажном воздухе. Кроме того, указанным способом невозможно определить примесь легкой воды H2O в тяжелой воде D2O из-за их полной химической эквивалентности. Стоимость аппарата для титрования по Фишеру начинается от 300000 рублей.
Другой способ определения воды в органических растворителях - спектроскопия ЯМР на ядрах 1Н. Этот способ позволяет (при использовании внешнего стандарта) определить примесь воды не только в обычных органических растворителях - хлороформе, ацетонитриле, толуоле, диок-сане - но и в дейтерированных растворителях, включая D2O [Creasy, W.R., McGarvey, D.J., Rice, J.S., O'Connor, R., Durst, il. D. (2003). Study of detection limits and quantitation accuracy using 300 MHz NMR. ADA482893. www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA482893]. Однако стоимость ЯМР-спектрометра начинается от 1 миллиона рублей - при использовании постоянных магнитов, обеспечивающих низкую точность и воспроизводимость измерений - и от нескольких десятков миллионов при использовании сверхпроводящих магнитов. Кроме того, к работе на ЯМР-спектрометрах могут быть допущены только высококвалифицированные операторы, и в работе прибор потребляет много электричества и хладагентов - жидкого азота и жидкого гелия.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является люминесцентный сенсор [Samuel G. Dunning, Ana J. Nun~ ez, Matthew D. Moore, Alexander Steiner, Vincent M. Lynch, Jonathan L. Sessler, Bradley J. Holliday, and Simon M. Humphrey. С hem 2, 579-589, April 13, 2017]. Принцип действия сенсора связан с селективным тушением люминесценции иона европия при использовании тербия как внутреннего стандарта; для улучшения сенсорного отклика выбран пористый материал типа MOF (Metal Organic Frameworks). Смесь сенсора с исследуемым объектом облучается ультрафиолетовым излучением лазера или светодиода, либо светом ксеноновой или дейтериевой лампы, пропущенным через монохроматор с длиной волны 220-395 нм. Сенсорным откликом выступает отношение интенсивностей люминесценции смешанно-металлического комплекса тербия, европия и гадолиния при длинах волн 546/615 нм после пропитки обезвоженного материала растворителем. Сенсор позволяет определять воду в D2O и различных органических растворителях. Диапазон длин волн возбуждения определяется полосой поглощения сенсора. Вне указанного диапазона интенсивность люминесценции на длинах волн 546/615 нм становится слишком малой для проведения количественных измерений.
Недостатки этого способа определяются недостатками материала, к которым можно отнести следующие: высокая стоимость выбранного трис(п-карбоксилато)трифенилфосфина, легкость окисления последнего в соответствующий фосфиноксид и, как следствие, нестабильность сенсорного отклика, сложная процедура синтеза (включающая применение смеси трех растворителей, термостатирование в течение 3-4 дней в инертной атмосфере), использование третьего лантанида - гадолиния - не демонстрирующего люминесценции.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в преодолении недостатков ближайшего аналога с достижением технического результата в виде расширения арсенала технических средств, а также упрощения и удешевления способа определения содержания воды в тяжелой воде и органических а протонных растворителях.
Для решения указанной задачи и достижения указанного технического результата в первом объекте настоящего изобретения предложен сенсорный люминесцентный материал, люминесцирующий при возбуждении ультрафиолетовым излучением в диапазоне 220-395 нм и являющийся смешанно-металлическим комплексом европия (Eu) и тербия (Tb) с триазолдикарбоновой кислотой (TDA) в соответствии со следующей формулой Eu(1-x)Tbx(TDA), где 0,01<х<0,50 - мольная доля тербия в смеси с европием в составе комплекса.
Особенность материала по первому объекту настоящего изобретения состоит в том, что в качестве триазолдикарбоновой кислоты может быть использована одна из следующих кислот: 3,5-пиразолдикарбоновая, 1,2,3-триазол-4,5-дикарбоновая, 3,4,5-пираюлтрикарбоновая, имидазол-4,5-дикарбоновая, 1-метил-1,2,3-триал-4,5-дикарбоновая.
Для решения той же задачи и достижения того же технического результата во втором объекте настоящего изобретения предложен способ получения сенсорного люминесцентного материала по первому объекту настоящего изобретения, в котором: готовят водный раствор производной триазолдикарбоновой кислоты; добавляют в полученный раствор заданные объемы водных растворов солей TbCl3 и EuCl3; нагревают полученную смесь в автоклаве в заданном режиме до получения суспензии; отделяют полученную суспензию, являющуюся сенсорным люминесцентным материалом.
Особенность способа по второму объекту настоящего изобретения состоит в том, что водный раствор производной триазолдикарбоновой кислоты могут кипятить до ее полного растворения.
Другая особенность способа по второму объекту настоящего изобретения состоит в том, что производная триазолдикарбоновой кислоты может содержать комплексообразующую группу, выбранную из совокупности, включающей 1,2,3-триазол, 1Н-имидазол и 1Н-пиразол.
Еще одна особенность способа по второму объекту настоящего изобретения состоит в том, что суспензию после ее отделения от раствора могут: фильтровать под вакуумом; промывать отфильтрованный осадок; нагревать промытый осадок с одновременной откачкой сосуда вакуумным насосом; охлаждать высушенный осадок в эксикаторе над Р2О5.
При этом отфильтрованный осадок могут промывать последовательно дистиллированной водой, этанолом и диэтиловым эфиром.
Для решения той же задачи и достижения того же технического результата в третьем объекте настоящего изобретения предложен способ определения содержания воды в исследуемой жидкости, в котором: отбирают образец исследуемой жидкости; смешивают отобранный образец с заданным количеством сенсорного люминесцентного материала по первому объекту настоящего изобретения; облучают смешанный образец ультрафиолетовым излучением с длиной волны в диапазоне 220-395 нм; измеряют спектр люминесценции облученного образца на длинах волн 546 и 615 нм; определяют содержание воды в образце по величине отношения интенсивности люминесценции на длине волны 546 нм к интенсивности люминесценции на длине волны 615 нм.
Особенность способа по третьему объекту настоящего изобретения состоит в том, что измеренный спектр люминесценции могут нормировать на единицу по отношению к интенсивности люминесценции на длине волны 615 нм.
Другая особенность способа по третьему объекту настоящего изобретения состоит в том, что в качестве исследуемой жидкости могут выбирать тяжелую воду или органический апротонный растворитель.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан спектр люминесценции сенсорного люминесцентного материала по первому объекту настоящего изобретения при возбуждении ультрафиолетовым излучением.
На Фиг. 2 представлена зависимость соотношения интенсивностей люминесценции излучательных переходов европия и тербия от содержания H2O в D2O.
Подробное описание вариантов осуществления
В настоящем изобретении в качестве сенсорного люминесцентного материала предложено использовать смешанно-металлические комплексы европия (Eu) и тербия (Tb) с триазолдикарбоновой кислотой (TDA) в соответствии с формулой Eu(1-x)Tbx(TDA), где 0,01<х<0,50 - мольная доля тербия в смеси с европием в составе этого комплекса.
В качестве триазолдикарбоновой кислоты (TDA) можно использовать одну из следующих кислот: 3,5-пиразолдикарбоновая, 1,2,3-триазол-4,5-дикарбоновая, имидазол-4,5-дикарбоновая, 1-метил-1,2,3-триазол-4,5-дикарбоновая. Эти соединения синтетически доступны, дешевы, не токсичны и устойчивы при хранении.
В уровне техники известны люминесцентные материалы, содержащие европий и тербий (к примеру, патент РФ №2463304, опубл. 10.10.2012: патент РФ №2657497, опубл. 14.06.2018; патент США №9224082, опубл. 29.12.2015; заявка Китая №103881705, опубл. 25.06.2014). Однако ни в одном из указанных и иных документов не раскрыт люминесцентный материал, соответствующий указанной выше формуле, что позволяет считать его новым. Более того, никакая комбинация сведений из существующих документов не позволяет получить такой материал, что свидетельствует о его соответствии условию «изобретательский уровень».
На Фиг. 1 приведен полученный экспериментальным путем спектр люминесценции такого сенсорного люминесцентного материала. На Фиг. 1 сплошной линией отмечен спектр люминесценции предложенного материала в обычной воде, а точечной линией - в тяжелой воде.
Показанная на Фиг. 2 экспериментально полученная зависимость аналитического сигнала, т.е. соотношения интенсивностей (1) люминесценции излучательных переходов европия (Eu) и тербия (Tb) (интегральные интенсивности в областях 605-625 нм и 535-555 нм, соответственно) от содержания H2O в D2O носит линейный характер для смешанно-металлических полимерных карбоксилатов тербия и европия во всем интервале концентраций от 0 до 100%. Это позволяет определять содержание примесной воды в тяжелой воде как методом градуировочной зависимости, так и методом добавок.
Зависимость аналитического сигнала от содержания H2O в ацетонитриле, диоксане, ацетоне, метилэтилкетоне, диметилсульфоксиде и диметилформамиде носит линейный характер в области концентраций воды (H2O) от 0 до 10%, что позволяет определять содержание воды в указанных растворителях методами градуировочной зависимости и добавок. Анализ воды в растворах с большим ее содержанием возможен при предварительном построении калибровочной кривой.
Для получения предложенного сенсорного люминесцентного материала следует применять чистые химические реактивы. Так, установлено, что примесь марганца в азол-карбоновых кислотах приводит к образованию плохо люминесцирующих комплексных соединений бурого цвета, в то время как в его отсутствие получаются белые, хорошо люминесцирующие порошки. Соли европия и тербия должны содержать возможно меньшее количество примесей иных лантаноидов, особенно люминесцирующих, так как это исказит состав комплексов и приведет к снижению сенсорного отклика.
Способ получения предложенного сенсорного люминесцентного материала включает в себя следующие шаги. Сначала готовят водный раствор производной триазолдикарбоновой кислоты. Эта производная может содержать комплексообразующую группу, выбранную из совокупности, включающей 1,2,3-триазол, 1Н-имидазол и 1Н-пиразол.
В полученный раствор добавляют заданные объемы водных растворов солей TbCl3 и EuCl3 и нагревают полученную смесь в автоклаве в заданном режиме до получения суспензии. В частности, водный раствор производной триазолдикарбоновой кислоты могут кипятить до полного растворения TDA.
На последнем шаге отделяют полученную суспензию, являющуюся предлагаемым сенсорным люминесцентным материалом. При этом суспензию после ее отделения от раствора могут фильтровать под вакуумом, промывать от фильтрованный осадок, нагревать промытый осадок с одновременной от качкой сосуда вакуумным насосом, а затем охлаждать высушенный осадок в эксикаторе над Р2О5. Промывку отфильтрованного осадка могут осуществлять последовательно дистиллированной водой, этанолом и диэтиловым эфиром.
Способ получения сенсорного люминесцентного материала по настоящему изобретению иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
В стеклянный стакан на 100 мл помещали 1,57 г 1,2,3-триазол-4,5-дикаробоновой кислоты, 0,8 г NaOH, добавляли 10 мл дистиллированной воды и кипятили 15 минут на электрической плитке. К полученному раствору добавляли 1,00 мл 1М раствора EuCl3 в воде и 9,00 мл 1М раствора TbCl3 в воде. Смесь перемешивали 15 минут с использованием магнитной мешалки и переносили в тефлоновый контейнер на 20 мл. Контейнер закрывали и помещали в автоклав из нержавеющей стали. Автоклав герметизировали и нагревали со скоростью 10°/ ч до 165°, выдерживали при этой температуре 48 часов и охлаждали со скоростью 3°/ч до комнатной температуры. Автоклав раскрывали, извлекали тефлоновый контейнер, вскрывали его и переносили суспензию на воронку Бюхнера с бумажным фильтром. Суспензию фильтровали под вакуумом и осадок промывали 3 раза по 20 мл дистиллированной водой, 3 раза по 20 мл 96% этанолом и 3 раза по 20 мл диэтиловым эфиром, после чего сушили на фильтре в течение 20 минут. Осадок отделяли от фильтра, переносили в стеклянную пробирку и подключали последнюю к мембранному вакуумному насосу. Пробирку нагревали до 170°С с одновременной откачкой вакуумным насосом в продолжение 6 часов. После этого пробирку отключали от насоса и охлаждали в эксикаторе над P2O5. Высушенный порошок помещали в кварцевые ампулы, герметично запечатывали их и хранили в таком виде до измерения.
Пример 2
В стеклянный стакан на 100 мл помещали 1,56 г 1Н-имидазол-4,5-дикаробоновой кислоты, 0,8 г NaOH, добавляли 10 мл дистиллированной воды и кипятили 15 минут на электрической плитке. К полученному раствору добавляли 1,50 мл 1М раствора EuCl3 в воде и 8,50 мл 1М раствора TbCl3 в воде. Смесь перемешивали 15 минут с использованием магнитной мешалки и переносили в тефлоновый контейнер на 20 мл. Контейнер закрывали и помещали в автоклав из нержавеющей стали. Автоклав герметизировали и нагревали со скоростью 107 ч до 165°, выдерживали при этой температуре 72 часа и охлаждали со скоростью 37 ч до комнатной температуры. Автоклав раскрывали, извлекали тефлоновый контейнер, вскрывали его и переносили суспензию на воронку Бюхнера с бумажным фильтром. Суспензию фильтровали под вакуумом и осадок промывали 3 раза по 20 мл дистиллированной водой, 3 раза по 20 мл 96% этанолом и 3 раза по 20 мл диэтиловым эфиром, после чего сушили на фильтре в течение 20 минут. Осадок отделяли от фильтра, переносили в стеклянную пробирку и подключали последнюю к мембранному вакуумному насосу. Пробирку нагревали до 170°С с одновременной откачкой вакуумным насосом в продолжение 6 часов. После этого пробирку отключали от насоса и охлаждали в эксикаторе над Р2О5. Высушенный порошок помещали в кварцевые ампулы, герметично запечатывали их и хранили в таком виде до измерения.
Пример 3
В стеклянный стакан на 100 мл помещали 1.56 г 1Н-пиразол-3,5-дикаробоновой кислоты, 0,8 г NaOH, добавляли 10 мл дистиллированной воды и кипятили 15 минут на электрической плитке. К полученному раствору добавляли 4,00 мл 1М раствора EuCl3 в воде и 6,00 мл 1М раствора TbCl3 в воде. Смесь перемешивали 15 минут с использованием магнитной мешалки и переносили в тефлоновый контейнер на 20 мл. Контейнер закрывали и помещали в автоклав из нержавеющей стали. Автоклав герметизировали и нагревали со скоростью 10°/ч до 165°, выдерживали при этой температуре 56 часов и охлаждали со скоростью 3°/ч до комнатной температуры. Автоклав раскрывали, извлекали тефлоновый контейнер, вскрывали его и переносили суспензию на воронку Бюхнера с бумажным фильтром. Суспензию фильтровали под вакуумом и осадок промывали 3 раза по 20 мл дистиллированной водой, 3 раза по 20 мл 96% этанолом и 3 раза по 20 мл диэтиловым эфиром, после чего сушили на фильтре в течение 20 минут. Осадок отделяли от фильтра, переносили в стеклянную пробирку и подключали последнюю к мембранному вакуумному насосу. Пробирку нагревали до 170°С с одновременной откачкой вакуумным насосом в продолжение 6 часов. После этого пробирку отключали от насоса и охлаждали в эксикаторе над P2O5. Высушенный порошок помещали в кварцевые ампулы, герметично запечатывали их и хранили в таком виде до измерения.
Измерения содержания воды в исследуемой жидкости с использованием предложенного сенсорного люминесцентного материала проводятся в соответствии со способом определения содержания воды в исследуемой жидкости согласно третьему объекту настоящего изобретения. В этом способе отбирают образец исследуемой жидкости и смешивают его с заданным количеством сенсорного люминесцентного материала, полученного способом по второму объекту настоящего изобретения. Смешанный образец облучают ультрафиолетовым излучением с длиной волны в диапазоне 220-395 нм, измеряя при этом спектр люминесценции облученного образца на длинах волн 546 и 615 нм. В итоге, содержание воды в исследуемом образце определяют по величине отношения интенсивности люминесценции на длине волны 615 нм к интенсивности люминесценции на длине волны 546 нм.
Для удобства измеренный спектр люминесценции могут нормировать на единицу по отношению к интенсивности люминесценции на длине волны 615 нм.
В качестве исследуемой жидкости можно выбирать тяжелую воду или органический растворитель.
Для проведения измерений согласно способу по третьему объекту настоящего изобретения можно заранее построить градуировочную зависимость следующим образом. Сначала готовятся растворы H2O в органических растворителях или D2O с объемной долей H2O в 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100%. Аликвоты указанных растворов (200 мкл) добавляют в ампулы с сенсорным люминесцентным материалом по первому объекту настоящего изобретения, после чего ампулы снова герметично запечатывают. По истечении одного часа регистрируют спектры люминесценции в диапазоне 400-800 нм при длине волны возбуждения 254 нм. Для такой регистрации используют спектрограф Maya 2000 Pro производства компании Ocean Optics. Спектры при помощи программы Microsoft Excel, введенной в персональный компьютер, нормируют на единицу по интенсивности пика в области 605-625 нм. Интегральные интенсивности пиков определяют в области 535-555 нм и строят по ним градуировочную зависимость этой интенсивности от концентрации воды в исследуемом образце. После чего при помощи программы Microsoft Excel проводят линию тренда и определяют уравнение прямой вида у=kx+b.
В качестве примера реализации способа по третьему объекту настоящего изобретения ниже приведен пример построения калибровочной зависимости для определения концентрации воды в тяжелой воде.
Эту экспериментальную работу проводили в сухом аргоновом боксе для предотвращения попадания атмосферной влаги в сенсорный люминесцентный материал и анализируемый раствор, что может привести к снижению точности определения. Ал и квоты исследуемых растворов (200 мкл) добавляли в ампулы с сенсорным материалом, после чего ампулы снова герметично запечатывали. В кварцевые ампулы помещали навески в 10,0 мг сенсорного люминесцентного материала, полученного из 1,2,3-триазол-4,5-дикарбоновой кислоты и хлоридов европия и тербия способом по второму объекту настоящего изобретения. Этот материал содержал хлорид европия и хлорид тербия в мольном соотношении 1:9 (х=0,1 в выражении Eu(1-x)Tbx(TDA)). В ампулы добавляли по 0,1 мл растворов D2O с объемной долей H2O в 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20. 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100%. Ампулы герметично закрывали и оставляли на 1 час. После этого ампулы облучали УФ-излучением с длиной волны 254 nm, одновременно записывая спектры люминесценции при помощи спектрометра. Спектры нормировали на единицу по интенсивности пика в области 605-625 нм. Определяли интегральные интенсивности пиков в области 535-555 нм и строили градуировочную зависимость интенсивности люминесценции от концентрации воды в исследуемом образце. Аналогичные результаты получались при длинах волн возбуждения люминесценции в интервале 220-395 нм, в том числе при возбуждении УФ светодиодами NSHU591B с длиной волны 365 нм (производство фирмы Nichia Corporation).
Следующий пример реализации способа по третьему объекту настоящего изобретения иллюстрирует определение неизвестной концентрации воды в тяжелой воде.
Али квоты исследуемых растворов (200 мкл) добавляли в ампулы с сенсорным материалом, после чего ампулы снова герметично запечатывали. По истечении часа регистрировали спектры люминесценции в диапазоне 400-800 нм при длине волны возбуждения 254 нм. Спектры при помощи персонального компьютера и программы Microsoft Excel нормировали по интенсивности пика в области 605-625 нм. Определяли интегральные интенсивности пиков в области 535-555 нм и подставляли их в качестве переменной х в полученное при градуировке уравнение прямой у=kx+b. По указанной формуле определяли у как содержание воды в исследуемом растворе в объемных процентах.
Таким образом, данное изобретение, помимо расширения арсенала технических средств, обеспечивает также упрощение и удешевление способа определения содержания воды в тяжелой воде и органических апротонных растворителях.

Claims (19)

1. Сенсорный люминесцентный материал, люминесцирующий при возбуждении ультрафиолетовым излучением в диапазоне 220-395 нм и являющийся смешанно-металлическим комплексом европия (Eu) и тербия (Tb) с азолкарбоновой кислотой формулы EuxTb1-x (A), где 0,1<х<0,66 - мольная доля тербия в смеси с европием в составе упомянутого комплекса, A - азолкарбоновая кислота, одна из которой: 1,2,3-триазол-4,5-дикарбоновая, 1Н-имидазол-4,5-дикарбоновая, 1Н-пиразол-3,5-дикарбоновая кислота.
2. Способ получения сенсорного люминесцентного материала по п. 1, в котором:
готовят водный раствор производной упомянутой азолкарбоновой кислоты;
добавляют в полученный раствор заданные объемы водных растворов солей TbCl3 и EuCl3;
нагревают полученную смесь в автоклаве в заданном режиме до получения суспензии;
отделяют полученную суспензию, являющуюся упомянутым сенсорным люминесцентным материалом.
3. Способ по п. 2, в котором упомянутый водный раствор производной азолкарбоновой кислоты кипятят до ее полного растворения.
4. Способ по п. 2, в котором упомянутую суспензию после ее отделения от раствора:
фильтруют под вакуумом;
промывают отфильтрованный осадок;
нагревают промытый осадок с одновременной откачкой сосуда вакуумным насосом;
охлаждают высушенный осадок в эксикаторе над Р2О5.
5. Способ по п. 4, в котором упомянутый отфильтрованный осадок промывают последовательно дистиллированной водой, этанолом и диэтиловым эфиром.
6. Способ определения содержания воды в тяжелой воде, в котором:
отбирают образец упомянутой тяжелой воды;
смешивают отобранный образец с заданным количеством сенсорного люминесцентного материала по п. 1;
облучают смешанный образец ультрафиолетовым излучением с длиной волны в диапазоне 220-395 нм;
определяют содержание воды в упомянутом образце по величине отношения интенсивности люминесценции на длине волны 546 нм к интенсивности люминесценции на длине волны 615 нм.
7. Способ по п. 6, в котором измеренный спектр люминесценции нормируют на единицу по отношению к интенсивности люминесценции на длине волны 615 нм.
RU2018124468A 2018-07-04 2018-07-04 Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости RU2703227C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018124468A RU2703227C1 (ru) 2018-07-04 2018-07-04 Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018124468A RU2703227C1 (ru) 2018-07-04 2018-07-04 Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2703227C1 true RU2703227C1 (ru) 2019-10-15

Family

ID=68280363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018124468A RU2703227C1 (ru) 2018-07-04 2018-07-04 Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2703227C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114805839A (zh) * 2022-05-13 2022-07-29 南开大学 一种基于配位聚合物的紫外线波长检测材料及其应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998035222A1 (en) * 1997-02-12 1998-08-13 University Of Maryland Baltimore County Luminescent transition metal-ligand complex and sensor, probe, system and method based thereon for detecting polar solvents
RU2371434C1 (ru) * 2008-06-04 2009-10-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" 2-(9-антрилметил)амино-1-[2-(1-пирролидинил)этил]бензимидазол - флуоресцентный хемосенсор на катионы н+
RU2463304C1 (ru) * 2011-04-18 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр фотохимии Российской академии наук Трисдикетонатные комплексы лантанидов с лигандами пиридинового ряда в качестве люминофоров и способ их получения
EA021513B1 (ru) * 2009-05-12 2015-07-30 Сикпа Холдинг Са Документ с защитой, содержащий люминесцентные хелаты
US9260957B2 (en) * 2009-12-24 2016-02-16 Total Sa Use of nanoparticles for labelling oil field injection waters
WO2016183053A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Phosphorous-based sensors for detection of multiple solvents
RU2645513C1 (ru) * 2016-12-28 2018-02-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Способ получения металлоорганического каркасного соединения с люминесцентными свойствами
RU2657496C1 (ru) * 2017-07-10 2018-06-14 Сиа Эволед Разнолигандные фторзамещенные ароматические карбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства, и органические светодиоды на их основе

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998035222A1 (en) * 1997-02-12 1998-08-13 University Of Maryland Baltimore County Luminescent transition metal-ligand complex and sensor, probe, system and method based thereon for detecting polar solvents
RU2371434C1 (ru) * 2008-06-04 2009-10-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" 2-(9-антрилметил)амино-1-[2-(1-пирролидинил)этил]бензимидазол - флуоресцентный хемосенсор на катионы н+
EA021513B1 (ru) * 2009-05-12 2015-07-30 Сикпа Холдинг Са Документ с защитой, содержащий люминесцентные хелаты
US9260957B2 (en) * 2009-12-24 2016-02-16 Total Sa Use of nanoparticles for labelling oil field injection waters
RU2463304C1 (ru) * 2011-04-18 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр фотохимии Российской академии наук Трисдикетонатные комплексы лантанидов с лигандами пиридинового ряда в качестве люминофоров и способ их получения
WO2016183053A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Phosphorous-based sensors for detection of multiple solvents
RU2645513C1 (ru) * 2016-12-28 2018-02-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Способ получения металлоорганического каркасного соединения с люминесцентными свойствами
RU2657496C1 (ru) * 2017-07-10 2018-06-14 Сиа Эволед Разнолигандные фторзамещенные ароматические карбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства, и органические светодиоды на их основе

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114805839A (zh) * 2022-05-13 2022-07-29 南开大学 一种基于配位聚合物的紫外线波长检测材料及其应用
CN114805839B (zh) * 2022-05-13 2023-08-18 南开大学 一种基于配位聚合物的紫外线波长检测材料及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shen et al. Near-infrared BODIPY-based two-photon ClO− probe based on thiosemicarbazide desulfurization reaction: naked-eye detection and mitochondrial imaging
Lungwitz et al. New aspects on the hydrogen bond donor (HBD) strength of 1-butyl-3-methylimidazolium room temperature ionic liquids
Yang et al. A reversible ratiometric fluorescence probe for fast detection of trace water in different organic solvents
Xie et al. A transparent, flexible, ion conductive, and luminescent PMMA ionogel based on a Pt/Eu bimetallic complex and the ionic liquid [Bmim][N (Tf) 2]
Algi et al. Triple channel responsive Cu 2+ probe
CN113603701B (zh) 一种检测次氯酸根离子的比色/荧光探针及其制备方法与应用
CN109096311A (zh) 一种检测水的荧光探针、制备方法及其应用
CN108358882B (zh) 一种类罗丹明化合物及其合成方法和用途
CN108587607A (zh) 用于水中硫氰根离子检测的发光金属有机骨架材料及其制备方法和应用
RU2703227C1 (ru) Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости
CN114381258B (zh) 一种比率型铜离子荧光传感体系、双管检测瓶及其应用
CN112920081A (zh) 一种选择性识别次氯酸的荧光探针及其制备方法和应用
Ganjali et al. Selective recognition of Pr3+ based on fluorescence enhancement sensor
CN114106024B (zh) 一种荧光探针及其制备方法和应用
Hong et al. Simple and effective detection of water in hygroscopic organic solvents using smartphone-based device with dithiophene-conjugated benzothiazole
Li et al. NIR squaraine dyes for dual colorimetric and fluorescent determination of Fe 3+, Cu 2+, and Hg 2+ ions
CN107235962B (zh) 一种基于萘酰亚胺的增强型荧光探针、其制备方法及应用
Blanchard Detection of a transient solvent-solute complex using time-resolved pump-probe spectroscopy
CN111795960A (zh) 一种光谱法和比色法检测不同形式碘的分子平台及其制备方法和应用
CN110669505A (zh) 一种用于检测汞离子的红色荧光增强探针制备方法与应用
CN115232152B (zh) 检测次氯酸的荧光探针及其制备方法和应用
Chauvin et al. Fluorinated β‐Diketones for the Extraction of Lanthanide Ions: Photophysical Properties and Hydration Numbers of Their EuIII Complexes
Xin et al. Investigating the AIE and water sensing properties of a concise naphthalimide fluorophore
CN110563609B (zh) 一种检测亚硒酸根的近红外荧光探针的制备方法及应用
CN109574921B (zh) 一种检测醋酸根离子的荧光探针及其制备方法和使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20201113