发明内容

本发明的目的在于，一种杯芳烃-罗丹明超分子共组装体及其制备方法和应用。本发明的超分子共组装体可作为水溶液中铁离子和钯离子的荧光检测试剂，具有检测快速有效、选择性好、敏感度高、检测成本小和对设备要求低的优点。

本发明的技术方案：一种杯芳烃-罗丹明超分子共组装体，其分子式为C₁₁₂H₁₀₃O₅₁N₂S₁₂,化学结构式如附图1所示。

一种制备前述的杯芳烃-罗丹明超分子共组装体的方法，是利用罗丹明和4-磺酰杯[4]芳烃为原料，经过共组装制得。

前述的制备杯芳烃-罗丹明超分子共组装体的方法，所述方法步骤如下：

1)将罗丹明和4-磺酰杯[4]芳烃水合物混合加入盐酸溶液中，搅拌使其溶解，得到溶液A；

2)将溶液A加入高压釜中，加热条件下恒温反应，然后将其冷却至室温，静置结晶，得到晶体B；

3)将步骤2)所述晶体B滤出，该晶体B即为杯芳烃-罗丹明超分子共组装体。

前述的制备杯芳烃-罗丹明超分子共组装体的方法，所述罗丹明和4-磺酰杯[4]芳烃的物质的量的比小于1：3。

前述的制备杯芳烃-罗丹明超分子共组装体的方法，所述罗丹明和4-磺酰杯[4]芳烃的物质的量的比等于1：3。

前述的制备杯芳烃-罗丹明超分子共组装体的方法，步骤1)所述盐酸溶液的浓度为6mol/L。

前述的制备杯芳烃-罗丹明超分子共组装体的方法，步骤2)所述加热的终温为95-105℃，恒温时间为0.5-1.5h；所述静置的时间为1-3d。

前述的制备杯芳烃-罗丹明超分子共组装体的方法，所述晶体B的分子量为2713.17。

一种前述的杯芳烃-罗丹明超分子共组装体作为荧光探针检测水溶液中Fe³⁺的应用。

一种前述的杯芳烃-罗丹明超分子共组装体作为荧光探针检测水溶液中Pb²⁺的应用。

本发明的有益效果

本发明的杯芳烃-罗丹明超分子共组装体可作为荧光检测试剂检测水溶液中的Fe³⁺和Pb²⁺，检测过程具有快速有效、对检测对象的选择性好、检测敏感度高、检测成本小和对设备要求低的优点。

定量分析实验

将本发明制得的杯芳烃-罗丹明超分子共组装体制作成荧光探针标准溶液(浓度为5×10^-6mol/L)，然后加入不同物质的量的Fe³⁺的溶液进行检测，检测结果如图6所示，随着Fe³⁺的浓度不断增加，在582.05处，荧光探针系统的荧光强度持续下降，直到Fe³⁺的浓度达到荧光探针浓度的40倍时，荧光强度变化达到平衡，Fe³⁺检测的线性范围为(0-200μmol/L)，检出限为3.08μmol/L。

将本发明制得的杯芳烃-罗丹明超分子共组装体制作成荧光探针标准溶液(浓度为5×10^-6mol/L)，然后加入不同物质的量的Pd²⁺的溶液进行检测，检测结果如图7所示，随着Pd²⁺的浓度不断增加，在582.05处，荧光探针系统的荧光强度持续下降，直到Pd²⁺的浓度达到荧光探针浓度的100倍时，荧光强度变化达到平衡，Pd²⁺检测的线性范围为(0-500μmol/L)，检出限为7.35μmol/L。

抗干扰实验

配制金属离子溶液，金属离子分别包括：锂(Li⁺)、钠(Na⁺)、钾(K⁺)、铯(Cs⁺)、镁(Mg^{2 +})、锰(Mn²⁺)、锶(Sr²⁺)、钡(Ba²⁺)、铬(Cr³⁺)、铁(Fe³⁺)、钴(Co²⁺)、镍(Ni²⁺)、钙(Ca²⁺)、锌(Zn^{2 +})、钯(Pd²⁺)、铷(Rb²⁺)、铁(Fe²⁺)、铜(Cu²⁺)、汞(Hg²⁺)和镉(Cd²⁺)。配置金属离子溶液的摩尔浓度为0.2mol/L。

取18支荧光探针标准溶液(体积为3mL，浓度为5×10^-6mol/L)，向体系中加入40倍的Fe³⁺溶液(体积为3μL，浓度为0.2mol/L)，使荧光探针体系检测Fe³⁺达到饱和状态，然后向该体系中分别加入18种金属离子溶液[锂(Li⁺)、钠(Na⁺)、钾(K⁺)、铯(Cs⁺)、镁(Mg²⁺)、锰(Mn^{2 +})、锶(Sr²⁺)、钡(Ba²⁺)、铬(Cr³⁺)、钴(Co²⁺)、镍(Ni²⁺)、钙(Ca²⁺)、锌(Zn²⁺)、铷(Rb²⁺)、铁(Fe^{2 +})、铜(Cu²⁺)、汞(Hg²⁺)和镉(Cd²⁺)]，(体积为3μL，浓度为0.2mol/L)，检测结果如图8所示，当荧光体系中加入足量的Fe³⁺，荧光显著降低，继续向体系中分别加入18种金属离子，体系荧光不发生改变，证明其他金属离子不会对体系检测Fe³⁺产生干扰。

取18支荧光探针标准溶液(体积为3mL，浓度为5×10^-6mol/L)，向该体系中分别加入18种金属离子溶液[锂(Li⁺)、钠(Na⁺)、钾(K⁺)、铯(Cs⁺)、镁(Mg²⁺)、锰(Mn²⁺)、锶(Sr²⁺)、钡(Ba²⁺)、铬(Cr³⁺)、钴(Co²⁺)、镍(Ni²⁺)、钙(Ca²⁺)、锌(Zn²⁺)、铷(Rb²⁺)、铁(Fe²⁺)、铜(Cu²⁺)、汞(Hg²⁺)和镉(Cd²⁺)]，(体积为3μL，浓度为0.2mol/L)，保持体系中金属离子的摩尔量：荧光探针的摩尔量＝40：1，然后向该荧光体系中加入40倍的Fe³⁺。检测结果如图9所示，当体系中分别加入18种金属离子时，发射波长在582.05处荧光强度变化值小于7％，继续加入Fe³⁺，荧光强度变化值达到88.38％，表明即使在其他金属离子的存在下，荧光体系也能灵敏的检测出Fe³⁺，明其他金属离子不会对体系检测Fe³⁺产生干扰。

取18支荧光探针标准溶液(体积为3mL，浓度为5×10^-6mol/L)，向体系中加入100倍的Pd²⁺溶液(体积为7.5μL，浓度为0.2mol/L)，使荧光探针体系检测Pd²⁺达到饱和状态，然后向该体系中分别加入18种金属离子溶液[锂(Li⁺)、钠(Na⁺)、钾(K⁺)、铯(Cs⁺)、镁(Mg²⁺)、锰(Mn²⁺)、锶(Sr²⁺)、钡(Ba²⁺)、铬(Cr³⁺)、钴(Co²⁺)、镍(Ni²⁺)、钙(Ca²⁺)、锌(Zn²⁺)、铷(Rb²⁺)、铁(Fe²⁺)、铜(Cu²⁺)、汞(Hg²⁺)和镉(Cd²⁺)]，(体积为7.5μL，浓度为0.2mol/L)，检测结果如图10所示，当荧光体系中加入足量的Pd²⁺，荧光显著降低，继续向体系中分别加入18种金属离子，体系荧光不发生改变，证明其他金属离子不会对体系检测Pd²⁺产生干扰。

取18支荧光探针标准溶液(体积为3mL，浓度为5×10^-6mol/L)，向该体系中分别加入18种金属离子溶液[锂(Li⁺)、钠(Na⁺)、钾(K⁺)、铯(Cs⁺)、镁(Mg²⁺)、锰(Mn²⁺)、锶(Sr²⁺)、钡(Ba²⁺)、铬(Cr³⁺)、钴(Co²⁺)、镍(Ni²⁺)、钙(Ca²⁺)、锌(Zn²⁺)、铷(Rb²⁺)、铁(Fe²⁺)、铜(Cu²⁺)、汞(Hg²⁺)和镉(Cd²⁺)]，(体积为7.5μL，浓度为0.2mol/L)，保持体系中金属离子的摩尔量：荧光探针的摩尔量＝100：1，然后向该荧光体系中加入100倍的Pd²⁺。检测结果如图11所示，当体系中分别加入18种金属离子时，发射波长在582.05处荧光强度变化值小于7％，继续加入Pd²⁺，荧光强度变化值达到79.29％，表明即使在其他金属离子的存在下，荧光体系也能灵敏的检测出Pd²⁺，明其他金属离子不会对体系检测Pd²⁺产生干扰。