專利名稱：一種熒光檢測(cè)氯離子的方法及其裝置和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種熒光檢測(cè)氯離子的方法及其裝置和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
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(cè)方法，這些方法多數(shù)是只能在實(shí)驗(yàn)室完成，不能在線測(cè)量，同時(shí)測(cè)量對(duì)象也有局限性，缺乏在一些特定情況下對(duì)氯離子檢測(cè)實(shí)用和有效的檢測(cè)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(duì)鋼筋混凝土中氯離子的檢測(cè)，尚沒有有效的檢測(cè)手段。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種熒光檢測(cè)氯離子的方法及其裝置和應(yīng)用，利用氯離子影響某些熒光物質(zhì)的熒光特性這一特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氯離子的測(cè)量， 旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)氯離子的檢測(cè)所存在的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種熒光檢測(cè)氯離子的方法，其中，將光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料作為熒光檢測(cè)氯離子的熒光試劑，通過測(cè)量熒光試劑的特征熒光光譜來鑒別被測(cè)物質(zhì)中的氯離子濃度；
所述光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料是一種對(duì)氯離子敏感的材料，所述光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料與氯離子反應(yīng)后，改變了其原有的光學(xué)特性。所述的熒光檢測(cè)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(cè)氯離子的方法，其中，所述熒光檢測(cè)氯離子的方法具體為
在光纖端面覆上一層所述用于檢測(cè)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(cè)的氯離子環(huán)境中，光源通過耦合器激發(fā)光纖端面的氯離子敏感材料，光纖端面被置于待測(cè)的氯離子環(huán)境中，被激發(fā)的熒光被光纖收集后，通過耦合器導(dǎo)入光譜信號(hào)接收單兀。所述的熒光檢測(cè)氯離子的方法，其中，所述熒光檢測(cè)氯離子的方法具體為
將所述熒光試劑制備成測(cè)試液，置于用于檢測(cè)氯離子的測(cè)試皿中，將待測(cè)物質(zhì)置于所述測(cè)試皿中，光通過光纖或直接耦合到所述測(cè)試皿中，激發(fā)測(cè)試皿中的所述熒光試劑，被激發(fā)的熒光被光纖收集后，通過耦合器導(dǎo)入光譜接收單元。一種用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置，其中，所述用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置由光源， 耦合器，測(cè)試單元，光譜信號(hào)接收單元組成；所述光源、耦合器、測(cè)試單元通過光纖依次連接，所述耦合器和光譜信號(hào)接收單元通過光纖連接；
所述測(cè)試單元帶有用于檢測(cè)氯離子的熒光試劑，所述熒光試劑是對(duì)氯離子敏感的光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料，與氯離子反應(yīng)后，改變了其原有的光學(xué)特性。所述的用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置，其中，所述測(cè)試單元為測(cè)試光纖，所述測(cè)試光纖的端面覆有一層所述用于檢測(cè)氯離子的熒光試劑的膜。所述的用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置，其中，所述測(cè)試單元為裝有測(cè)試液的測(cè)試皿， 所述測(cè)試液為所述用于檢測(cè)氯離子的熒光試劑的溶液。所述的用于熒光檢測(cè)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(cè)氯離子的裝置的應(yīng)用，其中，將所述裝置用于在線評(píng)估鋼筋混凝土的腐蝕環(huán)境或?qū)嶒?yàn)室對(duì)氯離子的濃度測(cè)量。本發(fā)明所提供的一種熒光檢測(cè)氯離子的方法及其裝置和應(yīng)用，利用氯離子影響某些熒光物質(zhì)的熒光特性這一特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氯離子的測(cè)量。通過將這些熒光物質(zhì)制備成熒光傳感器，可以測(cè)量存在氯離子的環(huán)境中氯離子含量等信息。例如通過測(cè)量混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)中的氯離子濃度，可以在線監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕環(huán)境狀態(tài)，掌握腐蝕速度及其變化規(guī)律，對(duì)于確保建筑結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行，有著十分重要的理論意義及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)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(cè)試圖。圖2是本發(fā)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(fā)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(fā)生配位作用示意圖。圖4是本發(fā)明中甲基橙一銀膠體系包覆結(jié)構(gòu)模型與Cl-加入后的緊密吸附模型示意圖。圖5是本發(fā)明中甲基橙一銀膠溶液在不同濃度氯離子時(shí)的熒光光譜。圖6是本發(fā)明中用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置的功能框圖。圖7是本發(fā)明中制備成氯離子光纖傳感器的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明中制備成測(cè)試液的所用測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種熒光檢測(cè)氯離子的方法及其裝置和應(yīng)用，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明所提供的熒光檢測(cè)氯離子的方法是利用氯離子影響某些熒光物質(zhì)的熒光特性這一特點(diǎn)，從而使其發(fā)射光譜發(fā)生變化，通過測(cè)量熒光峰值波長(zhǎng)或強(qiáng)度等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)氯離子的測(cè)量。通過將這些熒光物質(zhì)制備成熒光傳感器，可以測(cè)量存在氯離子的環(huán)境中氯
1 子含里等fe息。所述熒光檢測(cè)氯離子方法是通過測(cè)量物質(zhì)的特征熒光光譜來鑒別被測(cè)物質(zhì)中的氯離子濃度，特征熒光光譜包括熒光強(qiáng)度、波長(zhǎng)和壽命等。這類測(cè)量方法具有測(cè)量精度和靈敏度較高，檢測(cè)方便，既可以在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，也可以進(jìn)行在線測(cè)量。此方法可以用于在線評(píng)估鋼筋混凝土的腐蝕環(huán)境或?qū)嶒?yàn)室對(duì)氯離子的濃度測(cè)量。選擇一種對(duì)氯離子敏感的具有光致發(fā)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(xué)特性，所述光學(xué)特性的改變可以為吸收光譜或發(fā)射光譜特性等的改變；另外一個(gè)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(yīng)用。在本發(fā)明方法中選擇一種光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料作為熒光檢測(cè)氯離子的熒光試劑。在選擇光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料時(shí)，不僅需要考慮其自身要有優(yōu)良的光致發(fā)光特性，還要考慮其對(duì)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(xué)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(duì)氯離子敏感的具有光致發(fā)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(xué)特性，如吸收光譜或發(fā)射光譜特性的改變?；衔锼?，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(lián)方法合成出來的，是在烯烴雙鍵兩側(cè)連接四個(gè)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(yīng)生成具有熒光特性的季銨鹽化合物，其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式如式(1)所示，TDETE季銨鹽化合物屬于大ρ鍵(共軛)化合物，當(dāng)它處于離子環(huán)境中時(shí)，氯離子的極性強(qiáng)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(jí)結(jié)構(gòu)， 從而使其熒光光譜和發(fā)射峰值波長(zhǎng)發(fā)生變化。

權(quán)利要求
1.一種熒光檢測(cè)氯離子的方法，其特征在于，將光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料作為熒光檢測(cè)氯離子的熒光試劑，通過測(cè)量熒光試劑的特征熒光光譜來鑒別被測(cè)物質(zhì)中的氯離子濃度；所述光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料是一種對(duì)氯離子敏感的材料，所述光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料與氯離子作用后，改變了其原有的光學(xué)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光檢測(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的熒光檢測(cè)氯離子的方法，其特征在于，所述熒光檢測(cè)氯離子的方法具體為在光纖端面覆上一層所述用于檢測(cè)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(cè)的氯離子環(huán)境中，光源通過耦合器激發(fā)光纖端面的氯離子敏感材料，光纖端面被置于待測(cè)的氯離子環(huán)境中，被激發(fā)的熒光被光纖收集后，通過耦合器導(dǎo)入光譜信號(hào)接收單兀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光檢測(cè)氯離子的方法，其特征在于，所述熒光檢測(cè)氯離子的方法具體為將所述熒光試劑制備成測(cè)試液，置于用于檢測(cè)氯離子的測(cè)試皿中，將待測(cè)物質(zhì)置于所述測(cè)試皿中，光通過光纖或直接耦合到所述測(cè)試皿中，激發(fā)測(cè)試皿中的所述熒光試劑，被激發(fā)的熒光被光纖收集后，通過耦合器導(dǎo)入光譜接收單元。
5.一種用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置，其特征在于，所述用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置由光源，耦合器，測(cè)試單元，光譜信號(hào)接收單元組成；所述光源、耦合器、測(cè)試單元通過光纖依次連接，所述耦合器和光譜信號(hào)接收單元通過光纖連接；所述測(cè)試單元帶有用于檢測(cè)氯離子的熒光試劑，所述熒光試劑是對(duì)氯離子敏感的光致發(fā)光有機(jī)高分子功能材料，與氯離子反應(yīng)后，改變了其原有的光學(xué)特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置，其特征在于，所述測(cè)試單元為測(cè)試光纖，所述測(cè)試光纖的端面覆有一層所述用于檢測(cè)氯離子的熒光試劑的膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置，其特征在于，所述測(cè)試單元為裝有測(cè)試液的測(cè)試皿，所述測(cè)試液為所述用于檢測(cè)氯離子的熒光試劑的溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于熒光檢測(cè)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(quán)利要求5所述的用于熒光檢測(cè)氯離子的裝置的應(yīng)用，其特征在于，將所述裝置用于在線評(píng)估鋼筋混凝土的腐蝕環(huán)境或?qū)嶒?yàn)室對(duì)氯離子的濃度測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種熒光檢測(cè)氯離子的方法及其裝置和應(yīng)用，所述熒光檢測(cè)氯離子的是利用氯離子影響某些光致發(fā)光物質(zhì)中的發(fā)光特性，從而使其發(fā)射光譜發(fā)生變化。將對(duì)氯離子敏感的熒光試劑通過在光纖表面成膜和制備成測(cè)試液兩種方法，通過測(cè)量熒光峰值波長(zhǎng)或強(qiáng)度等信息，來檢測(cè)氯離子濃度。此方法可以用于在線評(píng)估鋼筋混凝土的腐蝕環(huán)境或?qū)嶒?yàn)室對(duì)氯離子的濃度測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102495032SQ201110361199
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者任祥忠, 倪卓, 吳奕光, 李學(xué)金 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)