一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器及其製備方法

2023-11-02 04:03:52

專利名稱：一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器及其製備方法
技術領域：
本發明屬於光學pH傳感器製備技術領域，特別涉及一種螢光素和庚烷磺酸鈉共 插層水滑石的光學PH傳感器及其製備方法。
背景技術：
光學傳感器由於其在水運業，血液測試，毒物分析及生物技術領域的廣泛應用，目 前已受到廣大研究者的關注。而螢光指示團的固定是光學pH傳感器獲得穩定壽命和信號 至關重要的因素。大多數光學PH指示團被固定在一種適合的，質子可滲透的溶膠凝膠聚合 基質中。然而，聚合物本身所具有的相對高熱、光不穩定性，毒性等限制了這種材料在實際 中的應用。因此，尋找一種穩定性高、生物相容性好的基質是非常重要的。
目前，由於發光分子與無機材料結合的複合發光材料具有更優異於兩者的性能， 已有相當的研究集中於此複合材料。其中無機層狀的陰離子材料-水滑石是一種二維層狀 材料，由於其具有多因素可調變性，高光、熱穩定性及好的生物相容性得到了廣泛的應用。 發光分子插入到水滑石層間顯示了獨特的優異性能(l)水滑石為發光分子提供了一個限 域、穩定的環境，這是製備固態染料器件的必要條件；(2)發光分子與水滑石的相互作用， 如靜電吸引、氫鍵等，避免了發光分子之間的相互作用而產生的聚集，從而降低了發光分子 的淬滅；(3)水滑石本身所具有的高光、熱穩定性提高了發光分子的光、熱穩定性；(4)水滑 石可以被製備成膠體溶液滿足了其製備光學pH傳感器的條件。 實現固定的發光分子薄膜器件化通常有溶劑蒸發法、層層組裝法及電泳沉積法。 然而，對於前兩種方法分別由於其結合力差和組裝厚度小受到一定的限制。電泳沉積法具 有以下優點(1)薄膜的厚度在納米和微米級可控；(2)成膜快速、連續；(3)可在任意形狀 的面上成膜；(4)薄膜與基底有較強的結合力。

發明內容
鑑於上述現有技術的情況，本發明提供一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的 光學pH傳感器及其製備方法。該傳感器由導電材料和表面鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共 插層水滑石薄膜組成。本發明的技術方案為首先製備水滑石前體膠體溶液，然後進行離子 交換得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石膠體溶液，最後採用電泳沉積法在導電基底鍍 覆成膜，得到具有高取向的光學PH傳感器。 本發明製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器由導電材料和 表面鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜組成，其中螢光素和庚烷磺酸鈉共插層 水滑石的分子式為 (M》x (M2) &x (FLU) y (HES) z (OH) 2 mH20， x = 0. 5-0. 8， 10—5《y/z《10—2， m = 0. 3-1. 5為層間結晶水分子數； HES為庚烷磺酸鈉，FLU為螢光素，M工為二價金屬離子Mg2+、 Zn2+、 Ni2+中的任何一種，M2為三價金屬離子Fe3+、 Al3+中的任何一種。
本發明的製備步驟如下 a.將Mi和M2的可溶性無機鹽溶於去C(^、去離子水中，配成混合鹽溶液，其中Mi和 M2摩爾比為1-3， 1^濃度為0. 01-1. 6M ;用NH3 *H20調節上述混合鹽溶液至pH為7-10，得到 漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於110-15(TC反應8-12h，用去C(^、去離子水離心洗 滌1-6次得到漿狀物；將l-10g漿狀物用100-200ml去0)2、去離子水分散，製備成膠體溶 液，密封保存； b.將螢光素和庚烷磺酸鈉溶於去(A、去離子水中，分別配成濃度為10—5-10—4mol/ 1的A溶液和0. 01-2mol/l的B溶液; c.取a步驟中製得的膠體溶液5-20ml， b步驟得到的A溶液l_20ml和B溶液 l-20ml，三者混合於四口燒瓶中，並加入100-200ml去C02、去離子水；用濃度為0. 1-lmol/l NaOH溶液調節pH為7-9，在N2保護下，20-8(TC攪拌反應24_72h，用去0)2、去離子水離心洗 滌1-6次，乙醇離心洗滌1-6次得到槳狀物，然後將l-10g槳狀物用100-200ml乙醇分散得 到膠體溶液，密封保存； d.取步驟c製得的膠體溶液l-20ml， N2保護下超聲處理2-lOmin後，採用電泳沉 積法在導電材料表面電鍍l-60min，在導電材料表面鋪展成膜，40-8(TC真空乾燥10_50h， 得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器。 所述的M工為二價金屬離子Mg"、Z^+、Ni"中的任何一種；M2為三價金屬離子Fe"、 八13+中的任何一種。 所述的導電材料為ITO玻璃，鋁，銅，金中的任何一種。
本發明製備優選條件為 a.將Mg2+和Al3+的可溶性無機鹽溶於去(A、去離子水中，配成混合鹽溶液，其中 Mg2+和Al3+摩爾比為2， Mg2+濃度為1. OM ;用NH3 H20調節上述混合鹽溶液至pH為8. 5，得 到漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於140°C反應10h，用去0)2、去離子水離心洗滌4次 得到漿狀物；將5g漿狀物用150ml去0)2、去離子水分散，製備成膠體溶液，密封保存；
b.將螢光素和庚烷磺酸鈉溶於去(A、去離子水中，分別配成濃度為2X 10—5mol/l 的A溶液和0. 02mol/l的B溶液; c.取a步驟中製得的膠體溶液15ml，b步驟得到的A溶液10ml和B溶液lOml，三 者混合於四口燒瓶中，並加入150ml去C02、去離子水；用濃度為O. 2mol/l NaOH溶液調節pH 為8. O，在N2保護下，65t:攪拌反應48h，用去0)2、去離子水離心洗滌4次，乙醇離心洗滌2 次得到槳狀物，然後將5g槳狀物用100-200ml乙醇分散得到膠體溶液，密封保存；
d.取步驟c製得的膠體溶液20ml ， N2保護下超聲處理lOmin後，採用電泳沉積法 在ITO玻璃表面電鍍10min，在ITO玻璃表面鋪展成膜，65。C真空乾燥12h，得到螢光素和庚 烷磺酸鈉共插層水滑石的光學PH傳感器。 將d步驟中所製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器
(1)進行XRD、 SEM測定，以證明螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石成功及螢光素 和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜具有垂直於c軸的方向性； (2)進行元素分析，以確定螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜分子式；
(3)在氙燈照射0-7小時，進行光穩定性分析；
(4)在pH值為1-14的溶液中測試其螢光強度。 本發明的優點在於水滑石為發光分子提供了一種穩定、限域的環境；採用電泳 沉積方法使膜的厚度在納米到微米級可控，且成膜快速、連續，並可在任意形狀的面上成 膜，得到的薄膜與基底有較強的結合力；鍍覆的高取向螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石 薄膜使傳感器具有良好的PH響應。


圖1為本發明實施例1製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器的X射線粉末衍射圖；其中橫坐標為2 9 ，單位度；縱坐標為強度；曲線a為鎂鋁硝酸根 水滑石，b為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石粉末，c為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑 石薄膜，曲線c中令為IT0玻璃基底特徵衍射峰。 圖2為本發明實施例1製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器的掃描電鏡圖。 圖3為本發明實施例1製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器在pH值分別為4. 01， 5. 02， 5. 51， 5. 98， 6. 51， 6. 62， 6. 71， 6. 85， 7. 02， 8. 01， 10. 01， 11. 02
和12. 01條件下的螢光光譜圖，其中橫坐標為波長，單位納米；縱坐標為螢光強度。
圖4為本發明實施例1的螢光素溶液、螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石粉末及 螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜在光照時間分別為0， 0. 5， 1， 1. 5， 2， 2. 5， 3， 3. 5， 4， 4. 5， 5， 5. 5和6小時的螢光光譜圖，其中橫坐標為時間，單位小時；縱坐標為螢光強度。
圖5為本發明實施例1製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器分別在pH值5. 02，6. 51和8. 54時，操作循環為1_20次時其螢光強度的變化圖，其中橫 坐標為操作次數；縱坐標為516納米處螢光強度值。 圖6為本發明實施例1製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器交替在pH值為5. 02， 6. 51和8. 54時螢光強度變化圖，其中橫坐標為時間，單位秒；縱坐 標為516納米處螢光強度值。 圖7為本發明實施例2製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器的X射線粉末衍射圖；其中橫坐標為2 e ，單位度；縱坐標為強度；曲線a為鎂鋁硝酸根 水滑石，b為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石粉末，c為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑 石薄膜，曲線c中令為IT0玻璃基底特徵衍射峰。 圖8為本發明實施例3製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器的X射線粉末衍射圖；其中橫坐標為2 e ，單位度；縱坐標為強度；曲線a為鋅鋁硝酸根 水滑石，b為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石粉末，c為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑 石薄膜，曲線c中令為IT0玻璃基底特徵衍射峰。 圖9為本發明實施例4製備的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感 器的X射線粉末衍射圖；其中橫坐標為2 e ，單位度；縱坐標為強度；曲線a為鋅鋁硝酸根 水滑石，b為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石粉末，c為螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑 石薄膜，曲線c中令為IT0玻璃基底特徵衍射峰。
具體實施方式

實施例1 : 步驟A :稱取15. 38g Mg(N03)2 6H20禾P 11. 25g A1(N03)3 9H20， Mg/Al = 2，溶於 150ml去0)2、去離子水配製混合鹽溶液，另取45ml NH3 'H^調節上述混合溶液至pH為8. 5， 得到漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於14(TC反應10h，用去(A、去離子水離心洗滌4 次得到漿狀物；將2g漿狀物用150ml去0)2、去離子水分散，製備成膠體溶液，密封保存；
步驟B :將螢光素和庚烷磺酸鈉溶於去(A、去離子水中，分別配成濃度為 2X10—5mol/l和0. Olmol/1溶液； 步驟C :取步驟A中製得的膠體溶液15ml，步驟B中製備的螢光素溶液10ml，庚烷磺 酸鈉溶液10ml於四口瓶中，加入150ml去CO"去離子水；用0. 2mol/l NaOH溶液滴定至pH值 為8. 0 ;在N2保護下，65t:水浴加熱攪拌反應48h，用脫C02去離子水離心洗滌4次，乙醇離心 洗滌2次得到槳狀物，然後將2g槳狀物用150ml乙醇分散，得到膠體溶液，密封保存；
步驟D :取步驟C中密封保存的膠體溶液20ml ， N2保護下超聲處理5min，採用電泳 沉積方法在ITO玻璃表面電鍍3分鐘，65t:真空乾燥12h，得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層 水滑石的光學pH傳感器。 取步驟D製備的光學pH傳感器分別在pH值為4. 01，5. 02，5. 51， 5. 98， 6. 51， 6. 62， 6. 71， 6. 85， 7. 02， 8. 01， 10. 01， 11. 02， 12. 0的溶液中測試其螢光強度。 圖l表明了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的(003)晶面衍射峰出現在 4. 82° ，對應層間距d。。3為1. 82nm，而鎂鋁硝酸根水滑石層間距d。。3為0. 87nm。這表明熒 光素和庚烷磺酸鈉成功的插入了水滑石層間。圖1中的c曲線(101)和(111)峰消失， 說明螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石膜具有垂直於c軸方向的取向。同時由圖2中 SEM圖也證明鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜具有很好的平行於基底的取 向。元素分析結果給出了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的化學式為[Mg。.67Al。.33(0H)2] (FLU)。.。Q1(HES)。.329 . 51H20。圖3中螢光強度隨pH值的的增加而增加，說明螢光素和庚烷 磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器對pH具有很好的響應。圖4的光穩定性說明螢光素 和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜的光穩定性較其粉體和螢光素溶液都有了較大的提高。通 過圖5所示的重複操作實驗說明同一個膜在同一 pH值，即pH值5. 02， 6. 51和8. 54下其熒 光強度的標準偏差分別為只有1. 35%，0. 65%和0. 84X，說明此pH傳感器具有很好的操作 穩定性。由圖6可以看到此pH傳感器具有2秒鐘較快的響應值。
實施例2 : 步驟A :稱取23. 04g Mg(N03)2 6H20禾P 11. 25g A1(N03)3 9H20， Mg/Al = 3，溶於 150ml去(A、去離子水配製混合鹽溶液，另取45ml NH3 H20調節上述混合溶液至pH為8， 得到漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於13(TC反應10h，用去(A、去離子水離心洗滌3 次得到漿狀物；將3g漿狀物用160ml去0)2、去離子水分散，製備成膠體溶液，密封保存；
步驟B :將螢光素和庚烷磺酸鈉用去(A、去離子水，分別配成濃度為2 X 10—5mol/l 和0. Olmol/1溶液； 步驟C :取步驟A中製得的膠體溶液20ml，步驟B中製備的螢光素溶液15ml，庚烷 磺酸鈉溶液15ml於四口瓶中，加入150ml去0)2、去離子水；用0. 2mol/l NaOH溶液滴定至 pH值為8. 0 ;在N2保護下，65t:水浴加熱攪拌反應48h，用脫C02去離子水離心洗滌5次，乙醇離心洗滌3次得到槳狀物，然後將3g槳狀物用100ml乙醇分散，得到膠體溶液，密封保 存； 步驟D :取步驟C中密封保存的膠體10ml， N2保護下超聲處理5min，採用電泳沉積 方法在IT0玻璃表面電鍍10分鐘，3(TC真空乾燥10h，得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑 石的光學pH傳感器。 取步驟D製備的光學pH傳感器分別在pH值為4. 01，5. 02，5. 51， 5. 98， 6. 51， 6. 62， 6. 71， 6. 85， 7. 02， 8. 01， 10. 01， 11. 02， 12. 0的溶液中測試其螢光強度。 圖7表明了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的(003)晶面衍射峰出現在 4. 72° ，對應層間距d。。3為1. 87線而鎂鋁硝酸根水滑石層間距d。。3為0. 87nm。這表明 螢光素和庚烷磺酸鈉成功的插入了水滑石層間。XRD曲線(101)和(111)峰消失，說 明螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石膜具有垂直於c軸方向的取向。同時由SEM圖也 證明鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜具有很好的平行於基底的取向。元 素分析結果給出了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的化學式為[Mg。.75Al。.25(0H)2] (FLU)。.。Q1(HES)。.329 0.45H20。螢光強度隨pH值的的增加而增加，說明螢光素和庚烷磺酸 鈉共插層水滑石的光學pH傳感器對pH具有很好的響應。通過重複操作實驗說明同一個膜 在同一 pH值，即pH值5. 51， 7. 02和10. 01下其螢光強度的標準偏差分別為只有1. 45%， 0. 85%和0. 94%，說明此pH傳感器具有很好的操作穩定性。pH傳感器具有2秒鐘較快的 響應值。 實施例3: 步驟A :稱取17. 64g Zn(N03)2 6H20禾口 11. 25g A1(N03)3 9H20， Zn/Al = 2，溶於 150ml去0)2、去離子水配製混合鹽溶液，另取45ml NH3 H20調節上述混合溶液至pH為7， 得到漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於12(TC反應10h，用去(A、去離子水離心洗滌3 次得到漿狀物；將3g漿狀物用160ml去0)2、去離子水分散，製備成膠體溶液，密封保存；
步驟B :將螢光素和庚烷磺酸鈉溶於去(A、去離子水中，分別配成濃度為 5X 10—5mol/l和0. 02mol/l溶液； 步驟C :取步驟A中製得的膠體溶液16ml，步驟B中製備的螢光素溶液8ml，庚烷磺 酸鈉溶液8ml於四口瓶中，加入150ml去0)2、去離子水；用0. 2mo1/1 NaOH溶液滴定至pH 值為8. 0 ;在N2保護下，65t:水浴加熱攪拌反應48h，用脫C02去離子水離心洗滌3次，乙醇 離心洗滌3次得到槳狀物，然後將3g槳狀物用150ml乙醇分散，得到膠體溶液，密封保存；
步驟D :取步驟C中密封保存的膠體溶液16ml，N2保護下超聲處理6min，採用電泳 沉積方法在ITO玻璃表面電鍍5分鐘，65t:真空乾燥13h，得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層 水滑石的光學pH傳感器。 取步驟D製備的光學pH傳感器分別在pH值為4. 01，5. 02，5. 51， 5. 98， 6. 51， 6. 62， 6. 71， 6. 85， 7. 02， 8. 01， 10. 01， 11. 02， 12. 0的溶液中測試其螢光強度。 圖8表明了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的(003)晶面衍射峰出現在 4. 60° ，對應層間距d。。3為1. 90線而鎂鋁硝酸根水滑石層間距d。。3為0. 87nm。這表明 螢光素和庚烷磺酸鈉成功的插入了水滑石層間。XRD曲線(101)和(111)峰消失，說 明螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石膜具有垂直於c軸方向的取向。同時由SEM圖也 證明鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜具有很好的平行於基底的取向。元素分析結果給出了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的化學式為[Zn。.67Al。.33(0H)2] (FLU)。.。Q1(HES)。.329 0. 32H20。螢光強度隨pH值的的增加而增加，說明螢光素和庚烷磺酸 鈉共插層水滑石的光學pH傳感器對pH具有很好的響應。通過重複操作實驗說明同一個膜 在同一 pH值，即pH值5. 51， 7. 02和10. 01下其螢光強度的標準偏差分別為只有1. 25%， 0. 75%和0. 96%，說明此pH傳感器具有很好的操作穩定性。pH傳感器具有2秒鐘較快的 響應值。 實施例4 : 步驟A :稱取17. 82g Zn(N03)2 6H20禾口 11. 25g A1(N03)3 9H20， Zn/Al = 3，溶於 150ml去0)2、去離子水配製混合鹽溶液，另取45ml NH3 '!^0調節上述混合溶液至pH為7. 5， 得到漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於13(TC反應llh，用去(A、去離子水離心洗滌5 次得到漿狀物；將lg漿狀物用170ml去(A、去離子水分散，製備成膠體溶液，密封保存；
步驟B :將螢光素和庚烷磺酸鈉溶於去(A、去離子水中，分別配成濃度為 2X 10—5mol/l和0. 2mo1/1溶液； 步驟C :取步驟A中製得的膠體溶液llml，步驟B中製備的螢光素溶液5ml，庚烷磺 酸鈉溶液5ml於四口瓶中，加入160ml去0)2、去離子水；用0. 2mol/l NaOH溶液滴定至pH 值為8. 0 ;在N2保護下，65t:水浴加熱攪拌反應48h，用脫C02去離子水離心洗滌3次，乙醇 離心洗滌3次得到槳狀物，然後將lg槳狀物用150ml乙醇分散，得到膠體溶液，密封保存；
步驟D :取步驟C中密封保存的膠體溶液16ml ， N2保護下超聲處理6min，採用電泳 沉積方法在ITO玻璃表面電鍍7分鐘，6(TC真空乾燥llh，得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層 水滑石的光學pH傳感器。 取步驟D製備的光學pH傳感器分別在pH值為4. 01，5. 02，5. 51， 5. 98， 6. 51， 6. 62， 6. 71， 6. 85， 7. 02， 8. 01， 10. 01， 11. 02， 12. 0的溶液中測試其螢光強度。 圖9表明了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的(003)晶面衍射峰出現在 4. 92° ，對應層間距d。。3為1. 95nm，而鎂鋁硝酸根水滑石層間距d。。3為0. 87nm。這表明 螢光素和庚烷磺酸鈉成功的插入了水滑石層間。XRD曲線(101)和(111)峰消失，說 明螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石膜具有垂直於c軸方向的取向。同時由SEM圖也 證明鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜具有很好的平行於基底的取向。元 素分析結果給出了螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的化學式為[Zn。.75Al。.25(0H)2] (FLU)。.。。Q1 (HES)。.3299 0. 68H20。螢光強度隨pH值的的增加而增加，說明螢光素和庚烷磺酸 鈉共插層水滑石的光學pH傳感器對pH具有很好的響應。通過重複操作實驗說明同一個膜 在同一 pH值，即pH值5. 51， 7. 02和10. 01下其螢光強度的標準偏差分別為只有1. 43%， 0. 96%和0. 94X，說明此pH傳感器具有很好的操作穩定性。pH傳感器具有2秒鐘較快的 響應值。
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權利要求
一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器，其特徵在於，該傳感器由導電材料和表面鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜組成，其中螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的分子式為(M1)x(M2)1-x(FLU)y(HES)z(OH)2·mH2O，x＝0.5-0.8，10-5≤y/z≤10-2，m＝0.3-1.5為層間結晶水分子數；HES為庚烷磺酸鈉，FLU為螢光素。
2. —種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器的製備方法，其特徵在於，其製備步驟如下a. 將1^和M2的可溶性無機鹽溶於去0)2、去離子水中，配成混合鹽溶液，其中Mi和M2摩爾比為1-3， 1^濃度為0. 01-1. 6M ;用NH3 *H20調節上述混合鹽溶液至pH為7-10，得到漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於110-15(TC反應8-12h，用去C02、去離子水離心洗滌1_6次得到漿狀物；將l-10g漿狀物用100-200ml去0)2、去離子水分散，製備成膠體溶液，密封保存；b. 將螢光素和庚烷磺酸鈉溶於去(A、去離子水中，分別配成濃度為10—5-10—4mol/l的A溶液和0. 01-2mol/l的B溶液;c. 取a步驟中製得的膠體溶液5-20ml，b步驟得到的A溶液l_20ml和B溶液l_20ml，三者混合於四口燒瓶中，並加入100-200ml去C02、去離子水；用濃度為O. 1-lmol/l NaOH溶液調節pH為7-9，在N2保護下，20-8(TC攪拌反應24-72h，用去0)2、去離子水離心洗滌1_6次，乙醇離心洗滌1-6次得到槳狀物，然後將l-10g槳狀物用100-200ml乙醇分散得到膠體溶液，密封保存；d. 取步驟c製得的膠體溶液l-20ml， N2保護下超聲處理2-10min後，採用電泳沉積法在導電材料表面電鍍l-60min，在導電材料表面鋪展成膜，40-8(TC真空乾燥10-50h，得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學PH傳感器。
3. 根據權利要求l所述的一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器，其特徵在於，所述的M工為二價金屬離子Mg、Z^+、Ni"中的任何一種，M2為三價金屬離子F^+、八13+中的任何一種。
4. 根據權利要求2所述的一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器的製備方法，其特徵在於，所述的M工為二價金屬離子Mg"、 Zn2+、 Ni2+中的任何一種，M2為三價金屬離子？63+、八13+中的任何一種。
5. 根據權利要求1或3所述的一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器，其特徵在於，所述的導電材料為ITO玻璃，鋁，銅，金中的任何一種。
6. 根據權利要求2或4所述的一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器的製備方法，其特徵在於，所述的導電材料為ITO玻璃，鋁，銅，金中的任何一種。
7. 根據權利要求6所述一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器的製備方法，其特徵在於，其製備條件如下a.將Mg"和Al3+的可溶性無機鹽溶於去(A、去離子水中，配成混合鹽溶液，其中Mg2+和Al3+摩爾比為2， Mg2+濃度為1. OM ;用NH3 H20調節上述混合鹽溶液至pH為8. 5，得到漿狀液；將此漿狀液置於壓力容彈中，於140°C反應10h，用去0)2、去離子水離心洗滌4次得到漿狀物；將5g漿狀物用150ml去0)2、去離子水分散，製備成膠體溶液，密封保存；b. 將螢光素和庚烷磺酸鈉溶於去(A、去離子水中，分別配成濃度為2X10—5mol/l的A 溶液和0. 02mol/l的B溶液;c. 取a步驟中製得的膠體溶液15ml，b步驟得到的A溶液10ml和B溶液10ml，三者混 合於四口燒瓶中，並加入150ml去0)2、去離子水；用濃度為0. 2mol/l NaOH溶液調節pH為 8. O，在N2保護下，65t:攪拌反應48h，用去0)2、去離子水離心洗滌4次，乙醇離心洗滌2次 得到槳狀物，然後將5g槳狀物用100-200ml乙醇分散得到膠體溶液，密封保存；d. 取步驟c製得的膠體溶液20ml，Nj呆護下超聲處理10min後，採用電泳沉積法在ITO 玻璃表面電鍍10min，在ITO玻璃表面鋪展成膜，65。C真空乾燥12h，得到螢光素和庚烷磺酸 鈉共插層水滑石的光學pH傳感器。
全文摘要
本發明公開了屬於光學pH傳感器製備技術領域的一種螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石的光學pH傳感器及其製備方法。該傳感器由導電材料和表面鍍覆的螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石薄膜組成。其製備方法首先製備水滑石前體膠體溶液，然後進行離子交換得到螢光素和庚烷磺酸鈉共插層水滑石膠體溶液，最後採用電泳沉積法在導電基底鍍覆成膜。本發明的優點在於水滑石為發光分子提供了一種穩定、限域的環境，電泳沉積方法使膜的厚度在納米到微米級可控，得到的高取向薄膜使傳感器具有良好的pH響應。
文檔編號G01N21/64GK101793828SQ201010033948
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月7日 優先權日2010年1月7日
發明者衛敏, 史文穎, 段雪, 陸軍 申請人:北京化工大學