[發明專利]一種用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010795978.7
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112029496B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 崔元靖;關玲玲;錢國棟;楊雨
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;C08G83/00;G01N21/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器及其制備方法。本發明利用金屬?有機框架材料多孔、多發光中心的特性，以每個發光中心作為傳感單元，構建具有多個傳感單元的熒光陣列傳感器；該方法是在金屬?有機框架材料孔道中引入對金屬離子有熒光響應的綠光或黃光染料和稀土離子；所述熒光陣列傳感器的組成及質量比為：金屬?有機框架材料98～99.99％，染料0.005～1％，稀土離子0.005～1％。制備方法包括以下步驟：1.金屬?有機框架材料的制備；2.染料或者稀土離子的裝載。通過在單個材料中構建陣列傳感器不僅解決了傳統特異性傳感器設計復雜、選擇性差的問題，也降低了制備和檢測成本。除此之外，該熒光陣列傳感器可對金屬離子進行快速、高效、準確的區分。

技術領域

本發明涉及陣列傳感技術領域，具體地說涉及一種用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器及其制備方法。

背景技術

水溶液中過量的金屬離子不僅會對生態環境造成很大的污染，更會通過生物鏈在人類身體中積累，給人類健康造成很大的威脅。近年來越來越多的疾病被發現與金屬離子有關。因此對方便、高效、靈敏的金屬離子檢測設備的需求越來越大。

現有的檢測金屬離子的方法包括電感耦合等離子體質譜法、原子吸收光譜法等。這些方法雖然能達到較高的精確度，但是都需要昂貴的設備和繁瑣的操作，更不適用于現場、快速的便攜檢測。目前，也有很多其他相對便攜的傳感器被開發，例如基于熒光檢測、吸收檢測和電化學檢測等，但是這些傳感器的設計方法都是基于“鑰匙-鎖”模型，針對檢測物進行高度精確的特異性設計。這些傳統的特異性設計不僅制備困難，檢測效率也很低，需要針對每種分析物都設計對應的探針。

陣列傳感的方法通過構建一系列傳感單元，利用傳感單元和分析物之間的“交叉反應”，既不需要高特異性的設計，也能實現多種相似物的區分。其中熒光探針由于其快速準確、簡單高效、適用于實時原位的檢測的特點而被廣泛應用，但是合成多個組合的陣列傳感單元不僅制備復雜、檢測成本也很高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器及其制備方法。

本發明采用如下技術方案：

一種用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器，利用金屬-有機框架材料多孔、多發光中心的特性，以每個發光中心作為傳感單元，構建具有多個傳感單元的熒光陣列傳感器，用于區分檢測金屬離子。所述的金屬-有機框架材料具有長程有序的晶體結構以及規則的孔道，在孔道中引入對金屬離子有熒光響應的綠光或黃光染料和發光稀土離子，即可得到用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器。所述熒光陣列傳感器的組成及質量比為：金屬-有機框架材料98～99.99％，染料0.005～1％，稀土離子0.005～1％。

本發明還提供一種用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、金屬-有機框架材料的制備

根據實際情況，將金屬鹽水合物和芳香羧酸配體按照合適的質量比混合溶解于有機溶劑中，得到混合溶液，金屬鹽的濃度范圍為0.001M～0.1M，芳香羧酸配體的濃度范圍為0.001-0.1M。將混合溶液超聲攪拌溶解后，移至反應釜中，在100～130℃下加熱反應1～3天，將得到的產物離心、洗滌、干燥得到金屬-有機框架材料。

步驟二、染料或者稀土離子的裝載

取步驟一中制備的金屬-有機框架材料置于裝有有機溶劑的反應容器中，金屬有機框架材料濃度范圍在1～5mg/mL。然后加入對金屬離子有熒光響應的綠光或黃光染料、稀土鹽，染料和稀土離子的最終濃度范圍分別為10^-4～10^-5M、10^-3～10^-4M。然后將上述反應容器置于60～80℃的烘箱內24h后，用有機溶劑洗滌、干燥后得到用于區分檢測金屬離子的熒光陣列傳感器。