[發(fā)明專利]用于檢測硝基類爆炸物的熒光傳感聚合物材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610048973.1
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105713184B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 崔月芝;李凱;陶芙蓉;李天鐸;丁云橋
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K11/06;D04H1/4266;D04H1/4382;D04H1/728
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 董潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熒光傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于檢測硝基類爆炸物的熒光傳感聚合物材料及制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會的進步與發(fā)展，恐怖襲擊、環(huán)境問題越來越受到社會的關(guān)注。一些新的材料被用來檢測爆炸物，一種高效的能夠快速檢測出痕量硝基芳烴的材料非常重要。在目前的痕量硝基芳烴檢測方法中，熒光傳感器被公認的認為具有選擇性好，靈敏度高等優(yōu)點。

2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2，4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)等硝基芳烴都是爆炸物中常見的組成成分。這些硝基芳烴都是缺電子的物質(zhì)而熒光共軛聚合物是富電子性物質(zhì)。當硝基芳烴與共軛聚合物傳感器接觸時，電子由共軛聚合物傳導給硝基芳烴引發(fā)熒光猝滅，從而檢測出硝基芳烴。同時由于共軛聚合物具有“分子導線效應”因此對硝基芳烴的靈敏性具有成倍的放大效應。雖然熒光檢測法具有一系列的優(yōu)點，但是依然存在一些問題影響對硝基芳烴的檢測性能。熒光共軛主鏈間容易發(fā)生π-π堆積，這嚴重影響了起熒光強度以及聚合物的溶解性，從而限制了其應用范圍。π-π堆積也會使聚合物自身發(fā)生自猝滅從而影響傳感性能。

目前，許多科研者根據(jù)以上共軛聚合物的缺點設計合成了一系列的熒光共軛聚合物來克服其缺點，但是其在實際應用時效果都不太理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種熒光傳感聚合物材料，該聚合物提高了對硝基芳烴類爆炸物的熒光猝滅效率。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種熒光傳感器聚合物材料，其結(jié)構(gòu)式如式1：

其中，x：(0.1～2)，y：(0.1～2)，z：(0.1～2)。

本發(fā)明還提供一種上述熒光傳感器聚合物材料的制備方法，包括以下步驟：以2,5-二溴噻吩、聚苯乙炔撐類聚合物和2,7-二溴-9,9-二苯基芴為原料，進行聚合制得結(jié)構(gòu)式如式1的聚合物。

具體的制備方法如下：

2,5-二溴噻吩、聚苯乙炔撐類聚合物和2,7-二溴-9,9-二苯基芴溶于無水二異丙胺(DIPA)和無水甲苯，氬氣保護下，加入PdCl₂(PPh₃)₂、PPh₃和CuI，90～110℃反應18～36h，然后提純制得熒光傳感聚合物(P)材料。

聚苯乙炔撐類聚合物的結(jié)構(gòu)式如式2：

其中，所述聚苯乙炔撐類聚合物、2,5-二溴噻吩和2,7-二溴-9,9-二苯基芴的摩爾比為1：(1～2)：(1～2)，優(yōu)選摩爾比為1:1:1。經(jīng)過實驗驗證與分析，此條件下得到的熒光傳感聚合物P的產(chǎn)率較高。

所述無水二異丙胺(DIPA)和無水甲苯作為溶劑將原料進行溶解以利于反應物的順利反應，其用量根據(jù)原料的用量而定。優(yōu)選的，2,5-二溴噻吩、無水二異丙胺(DIPA)和無水甲苯的添加比例為1g：(5～15)ml：(100～200)ml，進一步優(yōu)選的比例為1g：10ml：150ml。經(jīng)過實驗驗證與分析，此條件下更加有利于進行反應。

所述PdCl₂(PPh₃)₂,PPh₃和CuI作為催化劑進行催化反應，其用量根據(jù)原料的用量而定。優(yōu)選的，2,5-二溴噻吩、PdCl₂(PPh₃)₂、PPh₃和CuI的質(zhì)量比為1：0.1～0.2:1～1.5：0.1～0.3。經(jīng)過實驗驗證與分析，此條件下更加有利于催化劑進行催化反應。

優(yōu)選的，通入氬氣的時間為30分鐘，在100℃回流反應24h，經(jīng)過實驗驗證與分析，此條件為優(yōu)化后的實驗參數(shù)，在此條件下得到的熒光傳感聚合物P材料的產(chǎn)率較高。

通過在聚苯乙炔撐類聚合物中引入9,9-二苯基芴單元來減弱骨架之間的π-π堆疊，提高聚合物的滲透性，由于其剛性的空間位阻，同時引入噻吩單元使聚合物具有富電子性促進電子在硝基芳烴的與傳感器之間的電子傳遞功能。合成方程如下：

本發(fā)明還提供一種上述熒光傳感聚合物材料在檢測硝基類爆炸物方面的應用。

優(yōu)選的，所述硝基類爆炸物為2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2，4-二硝基甲苯(DNT)、苦味酸(PA)、2，4-二硝基苯酚(DNP)或其衍生物。