一种CNTs修饰的1,4‑二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种CNTs修饰的1,4‑二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜及其制备方法和应用，所述多孔膜由纤维素、1,4‑二羟基蒽醌和CNTs构成，所述纤维素、1,4‑二羟基蒽醌之间的质量比为75~85:1；CNTs修饰的1,4‑二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜的制备方法是采用1,4‑二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜，经壳聚糖水溶液预处理，再浸入CNTs水溶液中；所述CNTs修饰的1,4‑二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜能应用于Cu2+浓度和Cr3+浓度的检测，具有灵敏度高和选择性好的优点。

A modified CNTs 1,4 two hydroxyanthraquinone doped cellulose porous membrane and its preparation method and Application

The invention discloses a CNTs modified 1,4 two hydroxy anthraquinone doped cellulose porous membrane and its preparation method and the application of the porous membrane is composed of cellulose, 1,4 two hydroxyanthraquinone and CNTs, the quality between the cellulose, 1,4 two hydroxyanthraquinone is 75~85:1; preparation method of porous membrane CNTs modified 1,4 two hydroxy anthraquinone doped cellulose is composed of porous membrane by using 1,4 two hydroxy anthraquinone doped cellulose, pretreated chitosan water solution, and then immersed in CNTs solution; the detection of porous membrane modified by CNTs 1,4 two hydroxy anthraquinone doped cellulose composition can be used in Cu2+ the concentration and Cr3+ concentration, has high sensitivity and good selectivity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多孔膜及其制备方法和应用，尤其的说是一种CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
铜对于人类早期文明的进步具有深远影响；同时，铜作为一种生物体的必需元素，它是蛋白质和酶的重要组成部分，在生物体的新陈代谢、生长、发育、免疫和造血等过程中发挥极其重要的作用。然而，这种过量的铜会在肝、脑组织中沉积，引起肝豆状核性变等疾病。此外，人体铜含量超标还会引起胃肠紊乱，同时对肝脏、肾脏造成损伤。因此，对饮用水、食品和环境中存在的痕量铜的快速检测和治理尤为重要。目前Cu2+的检测方法主要有如下三种：(1)电化学检测方法(A.Abbaspour,F.Norouz-Sarvestani,H.Sharghi,F.Moeini.Anal.Methods.2010,2,1522.)；(2)诱导耦合离子质谱检测法(T.Ho,C.Chien,B.Wang,A.Siriraks.Talanta.2010,82,1478.)；(3)比色法检测(T.Li,Z.Yang,Y.Li,Z.Liu,G.Qi,B.Wang.DyesandPigments.2011,88,103.)。与以上分析方法相比，荧光淬灭分析法具有灵敏度高、选择性好和获取数据简单的优势。申请公布号为CN103088554A的专利技术专利“1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜及其制备方法和用途”，公开了一种1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜，其对二价铜离子有着非常好的选择性，能对痕量二价铜离子进行快速检测，但其微孔结构与铜离子的接触仍不够充分，检测的精确性尚待进一步优化。
技术实现思路
本专利技术公开了一种CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜及其制备方法和应用，其表面布满微孔，并均匀修饰了一层CNTs，对铜离子有更高的灵敏度和选择性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜，所述多孔膜为纳米纤维组成的多孔网状结构；所述纳米纤维表面布满微孔，并均匀修饰了一层CNTs；所述多孔膜由纤维素、1,4-二羟基蒽醌和CNTs构成，其中，所述纤维素和1,4-二羟基蒽醌之间的质量比为75~85:1。本专利技术提供了以上所述的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜的优选制备方法，包括以下步骤：S1.将醋酸纤维素、1,4-二羟基蒽醌和溶剂按照重量百分比为7.5~8.5wt％:0.1wt％:91.4~92.4wt％的比例相混合，其中，溶剂为丙酮去离子水混合溶液，得到静电纺丝溶液，再将静电纺丝溶液置于静电纺丝机上进行至少3min的静电纺丝，得到掺杂有1,4-二羟基蒽醌的醋酸纤维素纳米纤维组成的多孔膜；S2.将掺杂有1,4-二羟基蒽醌的醋酸纤维素纳米纤维组成的多孔膜置于氢氧化钠溶液中浸泡至少24h，制得1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜；S3.将1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜置于8~12wt％的壳聚糖水溶液，浸泡20~60min，得到壳聚糖预处理的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜；S4.将CNTs溶于去离子水中，均匀分散得到CNTs水溶液，将壳聚糖预处理的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜浸入CNTs水溶液，浸泡0.8~10min，得到CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜。优选的，所述步骤S3中，壳聚糖水溶液的浓度为10wt％。优选的，所述步骤S4中，CNTs的长度为0.5~2μm,直径为30~50nm。优选的，所述步骤S4中，CNTs与水的质量比0.5~15:2000。本专利技术的目的还在于提供以上所述的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜在检测溶液中Cu2+浓度方面的应用和在检测溶液中Cr3+浓度方面的应用。检测溶液中Cu2+浓度的方法，包括以下步骤：将CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜置于含Cu2+的水溶液中，待6min后，测量CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜的荧光强度，根据荧光强度与Cu2+浓度的线性关系得到二价铜离子的含量。进一步的，上述检测的溶液中，Cu2+浓度为2.3×10―9~11×10―9mol/L方。进一步的，当检测含Cu2+的水溶液中Cu2+浓度时，荧光强度与Cu2+浓度的线性关系如公式（I）所示：I1=6.32-1.95×108C（I）其中，I1表示浸入含Cu2+水溶液6min后CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜在紫外波长为470nm下测得的荧光强度，C表示Cu2+浓度（mol/L）；当检测受Cu2+污染的湖水中的Cu2+浓度时，荧光强度与Cu2+浓度的线性关系如公式（）所示：I2=4.63-1.5×108C（）其中，I2表示浸入Cu2+污染的湖水6min后CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜在紫外波长为470nm下测得的荧光强度。检测溶液中Cr3+浓度的方法，包括以下步骤：将用于Cu2+荧光检测后的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜浸入含Cr3+的水溶液中，待6min后，测量CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜的荧光强度，根据荧光强度与Cr3+浓度的线性关系得到Cr3+的含量；当检测含Cr3+的水溶液中Cr3+浓度时，荧光强度与Cr3+浓度的线性关系如公式（）所示：I3=1.84+1.725×108C1（）其中，I3表示浸入含Cr3+水溶液6min后Cu2+荧光检测后的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜在紫外波长为470nm下测得的荧光强度，C1表示Cr3+浓度（mol/L）；当检测受Cr3+污染的湖水中Cr3+浓度时，荧光强度与Cr3+浓度的线性关系如公式（）所示：I4=2.50+2.098×108C1（）其中，I4表示浸入Cr3+污染的湖水6min后Cu2+荧光检测后的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜在紫外波长为470nm下测得的荧光强度。本专利技术的目的还在于提供以上所述的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜在检测溶液中Cr3+浓度方面的应用，更优选的是，以上所述CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜的制备方法制得的多孔膜在检测溶液中Cr3+浓度方面的应用。所述的CNTs，是碳纳米管，为典型的一维纳米结构，其具有超强的力学性能、超大的长径比、极好的化学和热稳定性、良好的光电性能，还具有大量的微孔，因此有比活性炭更大的比表面积，是优良的吸附材料。本专利技术具有以下优点：（1）本专利技术的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜，由静电纺丝纳米纤维多孔膜与CNTs结合而成，CNTs修饰于多孔膜表面并向外延伸，使得该目标产物的比表面积增大，将其作为荧光传染材料使用，能更有效的与金属离子接触，从而提高了其对Cu2+和Cr3+痕量检测的灵敏度和选择性。（2）本专利技术的制备方法设计新颖、简单，利用1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜，加入壳聚糖水溶液增加上述多孔膜的粘性，再在经壳聚糖处理的多孔膜表面修饰CNTs，制得目标产物CNNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CNTs修饰的1,4‑二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜，其特征在于：所述多孔膜为纳米纤维组成的多孔网状结构；所述纳米纤维表面布满微孔，并均匀修饰了一层CNTs；所述多孔膜由纤维素、1,4‑二羟基蒽醌和CNTs构成，其中，所述纤维素和1,4‑二羟基蒽醌之间的质量比为75~85 :1。

【技术特征摘要】
1.一种CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜，其特征在于：所述多孔膜为纳米纤维组成的多孔网状结构；所述纳米纤维表面布满微孔，并均匀修饰了一层CNTs；所述多孔膜由纤维素、1,4-二羟基蒽醌和CNTs构成，其中，所述纤维素和1,4-二羟基蒽醌之间的质量比为75~85:1。2.如权利要求1所述的CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.将醋酸纤维素、1,4-二羟基蒽醌和溶剂按照重量百分比为7.5~8.5wt％:0.1wt％:91.4~92.4wt％的比例相混合，其中，溶剂为丙酮去离子水混合溶液，得到静电纺丝溶液，再将静电纺丝溶液置于静电纺丝机上进行至少3min的静电纺丝，得到掺杂有1,4-二羟基蒽醌的醋酸纤维素纳米纤维组成的多孔膜；S2.将掺杂有1,4-二羟基蒽醌的醋酸纤维素纳米纤维组成的多孔膜置于氢氧化钠溶液中浸泡至少24h，制得1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜；S3.将1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜置于8~12wt％的壳聚糖水溶液，浸泡20~60min，得到壳聚糖预处理的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜；S4.将CNTs超声分散溶于去离子水中，均匀分散得到CNTs水溶液，将壳聚糖预处理的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜浸入CNTs水溶液，浸泡0.8~10min，得到CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，壳聚糖水溶液的浓度为10wt％。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，CNTs的长度为0.5~2μm,直径为30~50nm。5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，CNTs与水的质量比0.5~15:2000。6.如权利要求1所述的多孔膜在检测溶液中Cu2+浓度方面的应用和在检测溶液中Cr3+浓度方面的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：将CNTs修饰的1,4-二羟基蒽醌掺杂纤维素组成的多孔膜浸入含Cu2+的水溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷瑶，王美玲，李桂珍，周丽珠，
申请(专利权)人：广西壮族自治区林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西;45