[發(fā)明專利]一種有機(jī)熒光樹枝狀分子薄膜材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911173604.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN110964511B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬洪偉;劉華謙;李曉白
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D209/82
• 分類號(hào): C07D209/82;C09K11/06;G01N21/64;C25D9/02
• 代理公司: 溫州市品創(chuàng)專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 33247
• 代理人: 洪中清

本發(fā)明公開了一種有機(jī)熒光樹枝狀分子薄膜材料及制備方法，涉及熒光傳感技術(shù)領(lǐng)域；樹枝狀分子主鏈骨架由中心核單元A與四個(gè)外圍單元構(gòu)成，薄膜材料分子中心核及外圍基團(tuán)均為剛性結(jié)構(gòu)提供了較大的空間位阻，從而降低了分子間的π?π^*堆積；同時(shí)選用具有較高發(fā)光效率的中心核，保證了薄膜高的發(fā)光性能；本發(fā)明基于旋涂法和電聚合法制備兩種不同的薄膜，基于兩種薄膜對(duì)VOCs蒸氣的不同熒光響應(yīng)，通過線性判別分析(LDA)指紋圖可以特異性區(qū)分18種VOCs；本發(fā)明的熒光薄膜材料具有檢測(cè)成本低、可逆性好、選擇性高、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熒光傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及有機(jī)熒光樹枝狀薄膜材料在苯類、氨類和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸氣檢測(cè)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著科技水平的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，化石燃料、塑料、橡膠和農(nóng)藥在給生活帶來便利的同時(shí)，其生產(chǎn)或使用的過程中所產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)給大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。VOCs是在室溫下易于蒸發(fā)的有機(jī)化合物，一般來源于建筑材料、家具家電、裝飾材料、車輛尾氣及工業(yè)燃燒等。對(duì)于人類的健康而言，VOCs本身具有高毒性、致癌、致畸和致突變性。人體接觸VOCs會(huì)引起急性或慢性疾病，主要的非致癌危害包括哮喘，慢性呼吸道病變，神經(jīng)傳遞受阻和多器官損傷，而導(dǎo)致的癌癥包括肝癌，腎癌，肺癌，血液病變(白血病和非霍奇金淋巴瘤)和膽道癌。常見的芳烴類如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等是毒性較大的VOCs。除上述危害外，還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生輻射、造成胰臟、耳鼻喉?yè)p傷等。此外多數(shù)VOCs均具有光化學(xué)性質(zhì)，在可見光或紫外光的照射下會(huì)與空氣中的氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧，同時(shí)眾多VOCs在紫外光催化下會(huì)增加其毒性且在普通環(huán)境下難以降解和代謝，對(duì)大氣、土壤、水源會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。然而，大多數(shù)VOCs都不能通過人類嗅覺系統(tǒng)高靈敏性的檢測(cè)到。因此，迫切需要開發(fā)具有高靈敏性、快速響應(yīng)、高選擇性及可重復(fù)使用的VOCs檢測(cè)器?，F(xiàn)代儀器技術(shù)如氣相色譜(GC)和紫外光譜(UV)已廣泛用于檢測(cè)VOCs，但是這些技術(shù)需要昂貴的設(shè)備和耗時(shí)繁瑣的操作。熒光傳感器作為簡(jiǎn)單，便攜，高靈敏度的檢測(cè)技術(shù)已受到廣泛的關(guān)注。熒光薄膜作為熒光傳感器的核心，通過熒光材料的合理設(shè)計(jì)和薄膜結(jié)構(gòu)的調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)VOCs的高性能檢測(cè)，然而單一的薄膜傳感器無法實(shí)現(xiàn)多種類VOCs的有效檢測(cè)。于是，本發(fā)明通過電化學(xué)聚合法和旋涂法兩種方式制備樹枝狀熒光薄膜。通過熒光陣列實(shí)現(xiàn)18種VOCs的選擇性檢測(cè)。電化學(xué)聚合方法是指電活性前體材料在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而生成聚合物網(wǎng)狀薄膜，該方法可以有效的調(diào)控薄膜結(jié)構(gòu)，所形成的理想微孔結(jié)構(gòu)有利于VOCs蒸氣的接觸與滲透。旋涂法是制備薄膜的最常用的方法之一，制備熒光旋涂薄膜過程包括：滴加材料、高速旋轉(zhuǎn)、揮發(fā)成膜三個(gè)步驟。通過控制勻膠的時(shí)間、轉(zhuǎn)速、滴液量以及所用溶液的濃度、粘度來控制成膜的質(zhì)量。該方法易于操作、儀器設(shè)備成本低且操作簡(jiǎn)單具有較大的可行性。基于以上兩種方法制備的樹枝狀熒光薄膜對(duì)VOCs具有不同的熒光響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)18種VOCs的選擇性檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)熒光樹枝狀分子薄膜材料及制備方法；通過旋涂法和電聚合法將其制備成薄膜，從而通過熒光法實(shí)現(xiàn)薄膜對(duì)極低蒸氣壓VOCs的選擇性檢測(cè)。

本發(fā)明的一種有機(jī)熒光樹枝狀分子薄膜材料，結(jié)構(gòu)式如下所示：

樹枝狀分子主鏈骨架由中心核單元A與四個(gè)外圍單元構(gòu)成；經(jīng)過優(yōu)化，四苯乙烯和四苯基硅作為中心核A(A與B的連接是通過苯環(huán)與苯環(huán)的碳碳鍵相連或與咔唑的碳氮鍵相連的)。B可以是咔唑、N-苯基咔唑、三苯胺、4-苯基三苯胺和7-(4-三苯胺基)苯并噻二唑等。C和D可以是咔唑、N-苯基咔唑、三苯胺、4-苯基三苯胺和7-(4-三苯胺基)苯并噻二唑等。

一種有機(jī)熒光樹枝狀分子薄膜材料合成路線及方法：