一種熒光硅納米粒子修飾光纖及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熒光硅納米粒子修飾光纖及其制備方法，其中熒光硅納米粒子修飾光纖是在待修飾光纖表面將連接有基團(tuán)的硅納米粒子沉積到表面，其中R為熒光基團(tuán)修飾基團(tuán)。本發(fā)明的熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，直接采用四乙氧基硅烷和R-胺(C1-8直鏈烷基)三乙氧基硅烷的醇水溶液浸泡，再采用加入氨水進(jìn)行反應(yīng)直接得到熒光基團(tuán)修飾光纖，對檢測金屬離子方面具有很好的效果。
【專利說明】一種熒光娃納米粒子修飾光纖及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光硅納米粒子修飾光纖及其制備方法，屬于材料化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感技術(shù),是以光波為載體,光纖為媒質(zhì),感知和傳輸外界被測量信號的傳感技術(shù)，作為一種低損，高通量，抗干擾能力強(qiáng)的傳感技術(shù)，其具有其他載體和媒質(zhì)難以相比的優(yōu)點。在各個領(lǐng)域得到了日益廣泛的研究和應(yīng)用，對國民生產(chǎn)和生活也產(chǎn)生了重要意義和影響。熒光法具有靈敏度高、選擇性強(qiáng)、用樣少、方法簡便，易于實現(xiàn)原位、活體、實時、在線分析以及能提供較多的物理參數(shù)等優(yōu)點，隨著科學(xué)工作者不斷研制出各種新型熒光傳感器進(jìn)行離子、分子的測量，熒光法越來越受到人們的關(guān)注。近年來熒光分析方法和技術(shù)取得了重大的進(jìn)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓寬在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥學(xué)、考古學(xué)、礦物學(xué)、環(huán)境檢測等各個方面都有廣泛的應(yīng)用。納米材料具有聞比表面積、聞活性等特點，其中納米二氧化娃的制備和表面修飾技術(shù)已經(jīng)取得了較大成功，使其在醫(yī)學(xué)、化妝品、紡織、粘合劑和涂料等諸多領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。二氧化硅納米微粒，具有良好的生物相容性，高光通量，易于與石英光纖相結(jié)合的特點。將熒光分析法，納米材料與光纖相結(jié)合，利用表面修飾有熒光基團(tuán)的納米顆粒對光纖表面進(jìn)行修飾，是一個十分重要的研究課題，具有重要的應(yīng)用價值。通過表面修飾有熒光基團(tuán)的納米顆粒對光纖進(jìn)行表面修飾可以提高光纖表面修飾熒光基團(tuán)的量，提高光纖傳感的能力，可以大大擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。
[0003]重金屬元素銅是人體內(nèi)必不可少的微量元素，對人體的成長、造血功能、免疫系統(tǒng)和新陳代謝起著重要的作用。如果人體內(nèi)銅缺乏，會導(dǎo)致貧血、動脈硬化、膽固醇升高、膚色素脫失以及出現(xiàn)記憶減退 、反應(yīng)遲鈍等癥狀；而人體內(nèi)銅元素含量超標(biāo)也會產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用。因此，使用光纖傳感方法對這些有毒重金屬實現(xiàn)有效、快速、簡單易行的檢測，對于人類生活和自然環(huán)境都有著極其重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測金屬離子的熒光硅納米粒子修飾光纖。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的熒光硅納米粒子修飾光纖所采用的技術(shù)方案是:一
種熒光硅納米粒子修飾光纖，在光纖表面沉積連接有—k-F{基團(tuán)的硅納米粒子，其中R為熒光基團(tuán)修飾基團(tuán)。
[0007]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述R選自萘磺?；鶊F(tuán)、喹啉胺磺?；鶊F(tuán)、芘磺?；鶊F(tuán)、蒽磺酰基團(tuán)。
[0008]本發(fā)明的熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法包括如下步驟:
[0009]I)將待修飾光纖在濃硫酸和雙氧水溶液的混合溶液中浸泡，清洗干凈，再于氫氟酸溶液中浸泡，清洗干凈，最后在濃硫酸和雙氧水的混合溶液中浸泡，清洗干凈；所述濃硫酸與雙氧水溶液的體積比為2~7:1 ;
[0010]2)在醇水溶液中加入四乙氧基硅烷和R-胺(C1-8直鏈烷基)三乙氧基硅烷混合均勻制成修飾溶液，其中R為連接在氮原子上的具有熒光活性的熒光修飾基團(tuán)；將步驟I)處理后的待修飾光纖插入該修飾溶液中并超聲處理，保持超聲處理條件下加入氨水作為催化劑促進(jìn)表面沉積過程，過程的反應(yīng)溫度控制在10~50°C，時間為20~120分鐘，得到白色渾濁液體和表面修飾后的光纖；[0011]3)將步驟2)制備的表面修飾后的光纖清洗干凈，在120~180°C干燥固化I~12小時得到熒光硅納米粒子修飾光纖。
[0012]本發(fā)明熒光硅納米粒子修飾光纖的纖維材料不作特殊限定，可以選則的材質(zhì)為石英，塑料或其它高分子材料，待修飾光纖的直徑可以選擇120~200 u m。
[0013]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟I)中采用水和乙醇或者水和甲醇對待修飾光纖進(jìn)行清洗。
[0014]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，R可以選自萘磺?；鶊F(tuán)、喹啉胺磺?；鶊F(tuán)、芘磺?；鶊F(tuán)、蒽磺?；鶊F(tuán)。
[0015]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，四乙氧基硅烷與R-胺(C1-8直鏈烷基)三乙氧基硅烷的體積比為 0.2 ~1.2:0.01 ~0.6。
[0016]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟2)所述醇水溶液為甲醇水溶液或乙醇水溶液，其中甲醇或乙醇、水與所述四乙氧基硅烷、R-胺(C1-8直鏈烷基)三乙氧基硅烷的體積比為23.5~100:1 ~10:0.2 ~1.2:0.01 ~0.6。
[0017]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟3)所述氨水的體積濃度為6~28%。
[0018]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟3)采用水、甲醇或乙醇、和丙酮分別進(jìn)行清洗。
[0019]本發(fā)明中利用紅外光譜圖及熒光顯微鏡等手段，對所得表面修飾熒光硅納米粒子的光纖進(jìn)行了表征，同時利用其對金屬離子進(jìn)行了鑒別試驗，如圖1-5所示。
[0020]本發(fā)明熒光硅納米粒子修飾光纖制備方法中的R-胺(C1-8直鏈烷基)三乙氧基
硅烷采用如下結(jié)構(gòu):
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種熒光硅納米粒子修飾光纖，其特征在于；在光纖表面沉積連接有—^-R基團(tuán)的硅納米粒子，其中R為熒光基團(tuán)修飾基團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光硅納米粒子修飾光纖，其特征在于；所述R選自萘磺?；鶊F(tuán)、喹啉胺磺酰基團(tuán)、芘磺?；鶊F(tuán)、蒽磺?；鶊F(tuán)。
3. —種如權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)將待修飾光纖在濃硫酸和雙氧水溶液的混合溶液中浸泡，清洗干凈，再于氫氟酸溶液中浸泡，清洗干凈，最后在濃硫酸和雙氧水的混合溶液中浸泡，清洗干凈；所述濃硫酸與雙氧水溶液的體積比為2~7:1 ; 2)在醇水溶液中加入四乙氧基硅烷和R-胺(C1-8直鏈烷基)三乙氧基硅烷混合均勻制成修飾溶液，其中R為連接在氮原子上的具有熒光活性的熒光修飾基團(tuán)；將步驟I)處理后的待修飾光纖插入該修飾溶液中并超聲處理，保持超聲處理條件下加入氨水作為催化劑促進(jìn)表面沉積過程，過程的反應(yīng)溫度控制在10~50°C，時間為20~120分鐘，得到白色渾池液體和表面修飾后的光纖； 3)將步驟2)制備的表面修飾后的光纖清洗干凈，在120~180°C干燥固化I~12小時得到熒光硅納米粒子修飾光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:所述待修飾光纖的材質(zhì)為石英或塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:所述待修飾光纖的直徑為120~200 u m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:步驟I)中采用水和乙醇或者水和甲醇對待修飾光纖進(jìn)行清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:所述四乙氧基硅烷與R-胺(C1-8直鏈烷基)三乙氧基硅烷的體積比為0.2~1.2:0.01~0.6。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:步驟2)所述醇水溶液為甲醇水溶液或乙醇水溶液，其中甲醇或乙醇、水與所述四乙氧基硅烷、R-胺(Cl-8直鏈烷基)三乙氧基硅烷的體積比為23.5~100:1~10:0.2~1.2:0.01~0.6。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:步驟3)所述氨水的體積濃度為6~28%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光硅納米粒子修飾光纖的制備方法，其特征在于:步驟3)采用水、甲醇或乙醇、和丙酮分別進(jìn)行清洗。
【文檔編號】C03C25/42GK103483612SQ201310192062
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】喻淼, 曹振陽, 張寧, 呂巖, 趙玉紅, 吳莉 申請人:黃淮學(xué)院, 駐馬店市環(huán)境監(jiān)測站