一种金属离子检测试纸及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及金属离子检测技术领域，尤其涉及一种金属离子检测试纸及其制备方法和应用。

背景技术

近几十年来，随着重工业的快速发展，金属电镀、采矿、化工等工业规模的不断扩大，重金属离子废液泄露或超标排放到自然环境中的事件时有发生。Hg

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供金属离子检测试纸及其制备方法和应用。本发明提供的金属离子检测试纸使水质中金属离子的检测便捷、简单，且成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种金属离子检测试纸，包括基底，和组装在所述基底上的铕配合物。

优选地，所述基底为无机玻璃纤维纸。

优选地，所述铕配合物为有机配体-铕-5-氨基-1,10-邻菲罗啉；

所述有机配体-铕-5-氨基-1,10-邻菲罗啉中的有机配体为2-噻吩甲酰三氟丙酮、三氟乙酰丙酮、苯甲酰三氟乙酰丙酮或萘甲酰三氟丙酮。

本发明还提供了上述技术方案所述的金属离子检测试纸的制备方法，包括以下步骤：

将基底进行活化处理，得到活化基底；

将所述活化基底、5-氨基-1,10-邻菲罗啉、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和溶剂混合，进行接枝处理，得到接枝活化基底；

将有机配体、无机碱和水混合，进行碱化处理，在得到的碱化处理料液中加入铕盐，进行第一配位反应，得到有机配体-铕配合物体系；

将所述接枝活化基底和有机配体-铕配合物体系混合，进行第二配位反应，得到所述金属离子检测试纸。

优选地，所述活化处理的试剂为无机碱溶液，所述无机碱溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述无机碱溶液的浓度为10wt％～40wt％；

所述活化处理的温度为室温，时间为10min～60min。

优选地，所述5-氨基-1,10-邻菲罗啉和异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1：5～10；

所述溶剂为水、乙醇、氯仿和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；所述溶剂和5-氨基-1,10-邻菲罗啉的用量比为20～50mL：1mmol；

所述接枝处理的温度为25～65℃，时间为30min～90min；所述接枝处理在超声的条件下进行。

优选地，所述无机碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述有机配体和无机碱的摩尔比为5：5～1；

所述碱化处理的温度为室温，时间为30min～120min；

所述铕盐为三氯化铕、硝酸铕和三氟甲磺酸铕中的一种或多种；所述有机配体和铕盐中铕的摩尔比为3：1；所述第一配位反应的温度为室温，时间为30min～90min。

优选地，所述第二配位反应的温度为30～75℃，时间为10～50min；所述第二配位反应在超声的条件下进行。

本发明还提供了上述技术方案所述的金属离子检测试纸或上述技术方案所述的制备方法制得的金属离子检测试纸在水中金属离子检测中的应用，所述金属离子为Fe

优选地，包括以下步骤：

将金属离子检测试纸浸泡在水中，取出浸泡后的金属离子检测试纸，并观察浸泡后的金属离子检测试纸在365nm紫外灯下情况。

本发明提供了一种金属离子检测试纸，包括基底，和组装在所述基底上的铕配合物。本发明通过在基底上组装铕配合物，使金属离子检测试纸具有灵敏的荧光传感能力和优异的稳定性。本发明的金属离子检测试纸在365nm紫外灯下呈现靓丽的红色荧光，当将其浸泡在一定浓度的Fe

本发明还提供了上述技术方案所述的金属离子检测试纸的制备方法，本发明提供的制备方法操作简单，便于工业化。

附图说明

图1为实施例1所得条状金属离子检测试纸在不同金属离子溶液中浸泡后在365nm紫外灯下的照片。

具体实施方式

本发明提供了一种金属离子检测试纸，包括基底，和组装在所述基底上的铕配合物。

在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。

本发明提供的金属离子检测试纸包括基底，所述基底优选为无机玻璃纤维纸。

本发明提供的金属离子检测试纸包括组装在所述基底上的铕配合物。在本发明中，所述铕配合物优选为有机配体-铕-5-氨基-1,10-邻菲罗啉；所述有机配体-铕-5-氨基-1,10-邻菲罗啉中的有机配体优选为2-噻吩甲酰三氟丙酮、三氟乙酰丙酮、苯甲酰三氟乙酰丙酮或萘甲酰三氟丙酮，进一步优选为2-噻吩甲酰三氟丙酮或三氟乙酰丙酮。在本发明中，所述铕配合物通过异氰酸丙基三乙氧基硅烷与基底以共价键的方式桥接。

本发明还提供了上述技术方案所述的金属离子检测试纸的制备方法，包括以下步骤：

将基底进行活化处理，得到活化基底；

将所述活化基底、5-氨基-1,10-邻菲罗啉、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和溶剂混合，进行接枝处理，得到接枝活化基底；

将有机配体、无机碱和水混合，进行碱化处理，在得到的碱化处理料液中加入铕盐，进行第一配位反应，得到有机配体-铕配合物体系；

将所述接枝活化基底和有机配体-铕配合物体系混合，进行第二配位反应，得到所述金属离子检测试纸。

本发明将基底进行活化处理，得到活化基底。

在本发明中，所述活化处理的试剂优选为无机碱溶液，所述无机碱溶液优选为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，进一步优选为氢氧化钠溶液。在本发明中，所述无机碱溶液的浓度优选为10wt％～40wt％。

在本发明中，所述活化处理的温度优选为室温，即既不需要额外加热也不需要额外降温；所述活化处理的时间优选为10min～60min。

所述活化处理后，本发明优选还包括将活化处理后的基底洗净，所述洗净的试剂优选为水。

得到活化基底后，本发明将所述活化基底、5-氨基-1,10-邻菲罗啉、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和溶剂混合，进行接枝处理，得到接枝活化基底。

在本发明中，所述5-氨基-1,10-邻菲罗啉和异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔比优选为1：5～10。在本发明中，所述溶剂优选为水、乙醇、氯仿和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或多种，进一步优选为水；所述水优选为去离子水。在本发明中，所述溶剂和5-氨基-1,10-邻菲罗啉的用量比优选为20～50mL：1mmol。

在本发明中，所述接枝处理的温度优选为25～65℃，时间优选为30min～90min；所述接枝处理优选在超声的条件下进行。

所述接枝处理后，本发明优选还包括将接枝处理后的基底进行洗净，所述洗净的试剂优选为水，所述水优选为去离子水。

本发明将有机配体、无机碱和水混合，进行碱化处理，在得到的碱化处理料液中加入铕盐，进行第一配位反应，得到有机配体-铕配合物体系。

在本发明中，所述无机碱优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾，进一步优选为氢氧化钠。在本发明中，所述有机配体优选为2-噻吩甲酰三氟丙酮、三氟乙酰丙酮、苯甲酰三氟乙酰丙酮或萘甲酰三氟丙酮，进一步优选为2-噻吩甲酰三氟丙酮、三氟乙酰丙酮或苯甲酰三氟乙酰丙酮。在本发明中，所述有机配体和无机碱的摩尔比优选为5：5～1。在本发明中，所述水和无机碱优选以无机碱水溶液的形式使用。

在本发明中，所述碱化处理的温度优选为室温，即既不需要额外加热也不需要额外降温；所述碱化处理的时间优选为30min～120min。

在本发明中，所述铕盐优选为三氯化铕、硝酸铕和三氟甲磺酸铕中的一种或多种，进一步优选为三氯化铕或硝酸铕；所述三氯化铕优选为六水合三氯化铕。在本发明中，所述有机配体和铕盐中铕的摩尔比优选为3：1。

在本发明中，所述第一配位反应的温度优选为室温，即既不需要额外加热也不需要额外降温，时间优选为30min～90min；所述第一配位反应优选在搅拌的条件下进行。

所述第一配位反应后，本发明优选不进行任何处理直接进行后续处理。

得到接枝活化基底和有机配体-铕配合物体系后，本发明将所述接枝活化基底和有机配体-铕配合物体系混合，进行第二配位反应，得到所述金属离子检测试纸。

在本发明中，所述第二配位反应的温度优选为30～75℃，时间优选为10～50min；所述第二配位反应优选在超声的条件下进行。

所述第二配位反应后，本发明优选还包括将第二配位反应后的基底进行洗净，所述洗净的试剂优选为水，所述水优选为去离子水。

本发明还提供了上述技术方案所述的金属离子检测试纸或上述技术方案所述的制备方法制得的金属离子检测试纸在水中金属离子检测中的应用，所述金属离子为Fe

在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：

将金属离子检测试纸浸泡在水中，取出浸泡后的金属离子检测试纸，并观察浸泡后的金属离子检测试纸在365nm紫外灯下情况。

在本发明中，所述浸泡的温度优选为室温，即既不需要额外加热也不需要额外降温；所述浸泡的时间优选为10～30min。

在本发明中，所述金属离子检测试纸在365nm紫外灯照射下会呈现红色荧光，金属离子Fe

下面结合实施例对本发明提供的金属离子检测试纸及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种金属离子检测试纸的制备方法如下：

(1)将玻璃纤维纸用10wt％的NaOH溶液于室温活化处理60min，处理完后取出洗净。

(2)将上述处理后的玻璃纤维纸与1mmol的5-氨基-1,10-邻菲罗啉、5mmol的异氰酸丙基三乙氧基硅烷浸于25mL去离子水中，并利用超声波清洗器在25℃下超声处理90min，处理完后取出洗净。

(3)将5mmol的2-噻吩甲酰三氟丙酮、以氢氧化钠计，1mmol的NaOH溶液于室温反应120min，加入5/3mmol的六水合三氯化铕于室温搅拌40min得混合溶液；随后加入上述第(2)步处理好的玻璃纤维纸，并再一次利用超声波清洗器在30℃下超声处理50min，处理完后取出洗净剪裁成条状即可。

实施例2

一种金属离子检测试纸的制备方法如下：

(1)将玻璃纤维纸用40wt％的NaOH溶液于室温活化处理10min，处理完后取出洗净。

(2)将上述处理后的玻璃纤维纸与1mmol的5-氨基-1,10-邻菲罗啉、10mmol的异氰酸丙基三乙氧基硅烷浸于50mL乙醇中，并利用超声波清洗器在65℃下超声处理30min，处理完后取出洗净。

(3)先将5mmol的三氟乙酰丙酮，以氢氧化钠计，5mmol的NaOH溶液反应30min，加入5/3mmol的硝酸铕搅拌后得混合溶液，随后加入上述第(2)步处理好的玻璃纤维纸，并再一次利用超声波清洗器在75℃下超声处理10min，处理完后取出洗净剪裁成条状即可。

实施例3

一种金属离子检测试纸的制备方法如下：

(1)将玻璃纤维纸用40wt％的NaOH溶液于室温活化处理10min，处理完后取出洗净。

(2)将上述处理后的玻璃纤维纸与1mmol的5-氨基-1,10-邻菲罗啉、10mmol的异氰酸丙基三乙氧基硅烷浸于40mLN,N-二甲基甲酰胺中，并利用超声波清洗器在60℃下超声处理60min，处理完后取出洗净。

(3)先将5mmol的苯甲酰三氟乙酰丙酮，以氢氧化钠计，3mmol的NaOH溶液反应60min，加入5/3mmol的三氟甲磺酸铕搅拌后得混合溶液，随后加入上述第(2)步处理好的玻璃纤维纸，并再一次利用超声波清洗器在60℃下超声处理30min，处理完后取出洗净剪裁成条状即可。

应用例

将实施例1所得条状金属离子检测试纸分别在1mmol/L的Li

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。