專利名稱：一種熒光檢測氯離子的方法及其裝置和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及光電檢測領域，尤其是涉及一種熒光檢測氯離子的方法及其裝置和應用。
背景技術：
目前，雖然有硝酸銀滴定法、離子色譜法和硝酸銀容量法等氯離子的檢測方法，這些方法多數是只能在實驗室完成，不能在線測量，同時測量對象也有局限性，缺乏在一些特定情況下對氯離子檢測實用和有效的檢測方法。例如，鋼筋混凝土特別是氯鹽腐蝕影響混凝土耐久性的問題，對鋼筋混凝土中氯離子的檢測，尚沒有有效的檢測手段。因此，現有技術還有待于改進和發展。
發明內容
鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種熒光檢測氯離子的方法及其裝置和應用，利用氯離子影響某些熒光物質的熒光特性這一特點，實現對氯離子的測量， 旨在解決現有技術中對氯離子的檢測所存在的問題。本發明的技術方案如下
一種熒光檢測氯離子的方法，其中，將光致發光有機高分子功能材料作為熒光檢測氯離子的熒光試劑，通過測量熒光試劑的特征熒光光譜來鑒別被測物質中的氯離子濃度；
所述光致發光有機高分子功能材料是一種對氯離子敏感的材料，所述光致發光有機高分子功能材料與氯離子反應后，改變了其原有的光學特性。所述的熒光檢測氯離子的方法，其中，所述熒光試劑為四四苯乙烯季銨鹽化合物、 5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]鋅(II)卟啉六氟磷酸鹽或甲基橙一銀膠體系。所述的熒光檢測氯離子的方法，其中，所述熒光檢測氯離子的方法具體為
在光纖端面覆上一層所述用于檢測氯離子的熒光試劑膜，將帶有熒光試劑的光纖端面置于待測的氯離子環境中，光源通過耦合器激發光纖端面的氯離子敏感材料，光纖端面被置于待測的氯離子環境中，被激發的熒光被光纖收集后，通過耦合器導入光譜信號接收單兀。所述的熒光檢測氯離子的方法，其中，所述熒光檢測氯離子的方法具體為
將所述熒光試劑制備成測試液，置于用于檢測氯離子的測試皿中，將待測物質置于所述測試皿中，光通過光纖或直接耦合到所述測試皿中，激發測試皿中的所述熒光試劑，被激發的熒光被光纖收集后，通過耦合器導入光譜接收單元。一種用于熒光檢測氯離子的裝置，其中，所述用于熒光檢測氯離子的裝置由光源， 耦合器，測試單元，光譜信號接收單元組成；所述光源、耦合器、測試單元通過光纖依次連接，所述耦合器和光譜信號接收單元通過光纖連接；
所述測試單元帶有用于檢測氯離子的熒光試劑，所述熒光試劑是對氯離子敏感的光致發光有機高分子功能材料，與氯離子反應后，改變了其原有的光學特性。所述的用于熒光檢測氯離子的裝置，其中，所述測試單元為測試光纖，所述測試光纖的端面覆有一層所述用于檢測氯離子的熒光試劑的膜。所述的用于熒光檢測氯離子的裝置，其中，所述測試單元為裝有測試液的測試皿， 所述測試液為所述用于檢測氯離子的熒光試劑的溶液。所述的用于熒光檢測氯離子的裝置，其中，所述熒光試劑為四四苯乙烯季銨鹽化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]鋅(II)卟啉六氟磷酸鹽或甲基橙一銀膠體系。上述的用于熒光檢測氯離子的裝置的應用，其中，將所述裝置用于在線評估鋼筋混凝土的腐蝕環境或實驗室對氯離子的濃度測量。本發明所提供的一種熒光檢測氯離子的方法及其裝置和應用，利用氯離子影響某些熒光物質的熒光特性這一特點，實現對氯離子的測量。通過將這些熒光物質制備成熒光傳感器，可以測量存在氯離子的環境中氯離子含量等信息。例如通過測量混凝土鋼筋結構中的氯離子濃度，可以在線監測鋼筋腐蝕環境狀態，掌握腐蝕速度及其變化規律，對于確保建筑結構安全運行，有著十分重要的理論意義及實際應用價值。
圖1是本發明中四四苯乙烯季銨鹽化合物在不同濃度的氯離子溶液中的熒光光譜測試圖。圖2是本發明中5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]鋅(II)卟啉六氟磷酸鹽與不同濃度的氯離子作用后溶液綜合熒光比較圖。圖3是本發明中5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]鋅(II)卟啉六氟磷酸鹽與氯離子發生配位作用示意圖。圖4是本發明中甲基橙一銀膠體系包覆結構模型與Cl-加入后的緊密吸附模型示意圖。圖5是本發明中甲基橙一銀膠溶液在不同濃度氯離子時的熒光光譜。圖6是本發明中用于熒光檢測氯離子的裝置的功能框圖。圖7是本發明中制備成氯離子光纖傳感器的測量裝置的結構示意圖。圖8是本發明中制備成測試液的所用測量裝置結構示意圖。
具體實施例方式本發明提供一種熒光檢測氯離子的方法及其裝置和應用，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明所提供的熒光檢測氯離子的方法是利用氯離子影響某些熒光物質的熒光特性這一特點，從而使其發射光譜發生變化，通過測量熒光峰值波長或強度等信息，實現對氯離子的測量。通過將這些熒光物質制備成熒光傳感器，可以測量存在氯離子的環境中氯
1 子含里等fe息。所述熒光檢測氯離子方法是通過測量物質的特征熒光光譜來鑒別被測物質中的氯離子濃度，特征熒光光譜包括熒光強度、波長和壽命等。這類測量方法具有測量精度和靈敏度較高，檢測方便，既可以在實驗室測量，也可以進行在線測量。此方法可以用于在線評估鋼筋混凝土的腐蝕環境或實驗室對氯離子的濃度測量。選擇一種對氯離子敏感的具有光致發光特性的功能高分子材料，該高分子材料與氯離子作用后，改變了其原有的光學特性，所述光學特性的改變可以為吸收光譜或發射光譜特性等的改變；另外一個核心在于該高分子材料可以方便地涂覆于光纖纖芯上，可以方便工程中的應用。在本發明方法中選擇一種光致發光有機高分子功能材料作為熒光檢測氯離子的熒光試劑。在選擇光致發光有機高分子功能材料時，不僅需要考慮其自身要有優良的光致發光特性，還要考慮其對氯離子的敏感性和選擇性，以及易于溶于某些溶劑而便于在光纖表面成膜。選擇四四苯乙烯(化學名為4 ,4 ‘ ,4 ‘ ‘ ,4 ‘ ‘ ‘ -N , N-二乙氨基)季銨鹽化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]鋅(II)卟啉六氟磷酸鹽和甲基橙一銀膠體系等對氯離子敏感的具有光致發光特性的功能高分子材料，該高分子材料與氯離子作用后，改變了其原有的光學特性，如吸收光譜或發射光譜特性的改變。化合物四0，4' ,4 ‘丨,4 ‘丨丨-N , N-二乙氨基)四苯乙烯(TDETE)為芪類化合物衍生物，是利用還原偶聯方法合成出來的，是在烯烴雙鍵兩側連接四個較大的取代基，g卩4-N，N-二乙氨基苯基。四(4，4' ,4' ‘ ,4' ‘ ‘ -N，N-二乙氨基)四苯乙烯 (TDETE)與碘甲烷反應生成具有熒光特性的季銨鹽化合物，其化學分子結構式如式(1)所示，TDETE季銨鹽化合物屬于大ρ鍵(共軛)化合物，當它處于離子環境中時，氯離子的極性強于碘離子，氯離子可以部分取代碘離子，改變了聚合物中的電子云分布和電子能級結構， 從而使其熒光光譜和發射峰值波長發生變化。
權利要求
1.一種熒光檢測氯離子的方法，其特征在于，將光致發光有機高分子功能材料作為熒光檢測氯離子的熒光試劑，通過測量熒光試劑的特征熒光光譜來鑒別被測物質中的氯離子濃度；所述光致發光有機高分子功能材料是一種對氯離子敏感的材料，所述光致發光有機高分子功能材料與氯離子作用后，改變了其原有的光學特性。
2.根據權利要求1所述的熒光檢測氯離子的方法，其特征在于，所述熒光試劑為四四苯乙烯季銨鹽化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]鋅(II)卟啉六氟磷酸鹽或甲基橙一銀膠體系。
3.根據權利要求1所述的熒光檢測氯離子的方法，其特征在于，所述熒光檢測氯離子的方法具體為在光纖端面覆上一層所述用于檢測氯離子的熒光試劑膜，將帶有熒光試劑的光纖端面置于待測的氯離子環境中，光源通過耦合器激發光纖端面的氯離子敏感材料，光纖端面被置于待測的氯離子環境中，被激發的熒光被光纖收集后，通過耦合器導入光譜信號接收單兀。
4.根據權利要求1所述的熒光檢測氯離子的方法，其特征在于，所述熒光檢測氯離子的方法具體為將所述熒光試劑制備成測試液，置于用于檢測氯離子的測試皿中，將待測物質置于所述測試皿中，光通過光纖或直接耦合到所述測試皿中，激發測試皿中的所述熒光試劑，被激發的熒光被光纖收集后，通過耦合器導入光譜接收單元。
5.一種用于熒光檢測氯離子的裝置，其特征在于，所述用于熒光檢測氯離子的裝置由光源，耦合器，測試單元，光譜信號接收單元組成；所述光源、耦合器、測試單元通過光纖依次連接，所述耦合器和光譜信號接收單元通過光纖連接；所述測試單元帶有用于檢測氯離子的熒光試劑，所述熒光試劑是對氯離子敏感的光致發光有機高分子功能材料，與氯離子反應后，改變了其原有的光學特性。
6.根據權利要求5所述的用于熒光檢測氯離子的裝置，其特征在于，所述測試單元為測試光纖，所述測試光纖的端面覆有一層所述用于檢測氯離子的熒光試劑的膜。
7.根據權利要求5所述的用于熒光檢測氯離子的裝置，其特征在于，所述測試單元為裝有測試液的測試皿，所述測試液為所述用于檢測氯離子的熒光試劑的溶液。
8.根據權利要求5所述的用于熒光檢測氯離子的裝置，其特征在于，所述熒光試劑為四四苯乙烯季銨鹽化合物、5，15-二 [3-(2-(3-甲基咪唑)乙氧基)苯基]鋅(II)卟啉六氟磷酸鹽或甲基橙一銀膠體系。
9.一種如權利要求5所述的用于熒光檢測氯離子的裝置的應用，其特征在于，將所述裝置用于在線評估鋼筋混凝土的腐蝕環境或實驗室對氯離子的濃度測量。
全文摘要
本發明公開的一種熒光檢測氯離子的方法及其裝置和應用，所述熒光檢測氯離子的是利用氯離子影響某些光致發光物質中的發光特性，從而使其發射光譜發生變化。將對氯離子敏感的熒光試劑通過在光纖表面成膜和制備成測試液兩種方法，通過測量熒光峰值波長或強度等信息，來檢測氯離子濃度。此方法可以用于在線評估鋼筋混凝土的腐蝕環境或實驗室對氯離子的濃度測量。
文檔編號G01N21/64GK102495032SQ201110361199
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者任祥忠, 倪卓, 吳奕光, 李學金 申請人:深圳大學