一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法，包括：将再生人发角蛋白与聚己内酯PCL溶解于溶剂中制得纺丝液，静电纺丝得到角蛋白/PCL纳米纤维膜；采用溶胶‑凝胶法制得ZnO量子点溶液；通过浸渍‑超声将ZnO量子点处理到纤维膜上制得荧光纳米纤维膜。本发明专利技术以再生人发角蛋白为原料，成本低廉，操作简易，该方法获得的重金属锑可视化检测器对重金属锑的灵敏度高，可应用于环境监测等领域。

Preparation method of fluorescent nanofiber membrane used as visual detector for heavy metal antimony

The invention relates to a preparation method of a fluorescent nanofiber film used as a visual detector for heavy metal antimony, including the preparation of a spinning solution by dissolving the regenerated human hair keratin and polyhexyl ester PCL in a solvent, producing a keratin /PCL nanofiber film by electrostatic spinning, and using the sol-gel method to obtain a ZnO quantum dot solution; by impregnating. Ultrasonic ZnO quantum dots were processed on the fiber membrane to prepare the fluorescent nanofiber membrane. The invention uses the regenerated human hair keratin as the raw material, the cost is low and the operation is simple. The heavy metal antimony detector obtained by this method has high sensitivity to heavy metal antimony, and can be applied to the field of environmental monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法
本专利技术属于重金属检测器与荧光纳米纤维材料
，特别涉及一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法。
技术介绍
人发资源丰富，且人发生长于人体，蛋白质含量丰富，但每年皆有大量长短不均的人发被当作垃圾处理，因此废弃人发的再利用已引起关注。人发角蛋白，蕴含于人发中的结构蛋白，具有良好的生物活性和力学性能，因此从废弃人发中提取角蛋白并拓展其应用领域，可有效减少废物处理的压力，降低成本，保护环境。随着纺织业的发展，因锑等重金属造成的水污染也越来越严重。在纺织印染行业中，重金属锑的引入主要来源于涤纶合成过程中含锑催化剂的使用，且用量高达190-300ppm。故而在涤纶织物的碱减量处理及高温高压染色过程中会有大量重金属锑的析出，造成印染废水中锑含量超标。当前，国家对于纺织印染行业废水中锑排放限值的要求愈见严格，GB4287-2012《纺织染整工业水污染物排放标准》修改单中明确规定纺织染整工业废水中总锑直接与间接排放限值皆为0.10mg/L。因此，有效、快速地测定水体中的重金属锑，制备出对重金属锑具有高灵敏度的检测器，对印染厂尤为重要。荧光材料因其简便性和灵敏性，在重金属离子检测方面的应用前景广泛。在荧光材料的研究方面，ZnO量子点一直备受关注。ZnO量子点为纳米级的颗粒，具有明显的尺寸优势，且其荧光性能稳定，为材料的应用提供很大的灵活性。同样具有尺寸效应的纳米纤维，亦是当前研究的热门课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法，将ZnO量子点与再生人发角蛋白的纳米纤维结合制得用于可视化检测重金属锑的材料，具有广阔的应用潜力。该方法以再生人发角蛋白为原料，成本低廉，原料丰富，易于实现工业化生产；制得的重金属锑可视化检测器对重金属锑的灵敏度高，检测方法简单直观，应用优势明显。本专利技术的一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法，包括：(1)将再生人发角蛋白溶解于溶剂中，加入聚己内酯PCL，搅拌混合均匀，得到纺丝液，然后静电纺丝得到角蛋白/PCL纳米纤维膜；其中角蛋白与PCL质量比为10：90～40：60，纺丝液中PCL的浓度为10～20％；(2)将锌源加入溶剂中，加热回流溶解，然后冷却至室温；将碱剂加入溶剂中，超声溶解，然后逐滴加入到剧烈搅拌的锌源溶液中，室温反应，得到氧化锌量子点溶液；其中锌源、碱剂的摩尔比为0.5～8mmol：0.5～8mmol；(3)将步骤(1)得到的角蛋白/PCL纳米纤维膜浸入步骤(2)得到的氧化锌量子点溶液中，超声处理，然后取出，清洗，干燥，得到荧光纳米纤维膜；其中氧化锌量子点溶液的浓度为0.05～1M。所述步骤(1)中的溶剂为甲酸溶液。所述步骤(1)中的搅拌为磁力搅拌。所述步骤(1)中静电纺丝的工艺参数为：正压为15～25kV，负压为-2kV，针头到滚筒的接收距离为17～25cm，流速为0.1～0.4mL/h，温度为(25±5)℃，湿度为(60±5)％。所述步骤(2)中的锌源为二水乙酸锌。所述步骤(2)中的碱剂为一水氢氧化锂。所述步骤(2)中的溶剂为无水乙醇。所述步骤(2)中加热回流溶解的工艺参数为：加热温度为70～90℃，加热回流时间为20～40min。所述步骤(2)中超声溶解的时间为10～30min。所述步骤(2)中室温反应的时间为1～5h。所述步骤(3)中超声处理的时间为2～15min。所述步骤(3)中清洗的工艺条件为：用无水乙醇清洗2～3次。所述步骤(3)中干燥为自然干燥。所述步骤(3)得到的荧光纳米纤维膜可用作重金属锑可视化检测器。将所述荧光纳米纤维膜浸渍于不同浓度的重金属锑标准水溶液中，取出荧光纳米纤维膜，室温干燥，置于紫外灯箱中通过荧光强度的变化测定重金属锑溶液的浓度。所述重金属锑标准溶液的浓度为1ppb～1ppm。所述浸渍时间为5～30min。本专利技术以废弃人发提取的角蛋白为原料，通过静电纺丝制备角蛋白纳米纤维膜，随后通过溶胶-凝胶法制备荧光性能稳定的氧化锌量子点，并通过浸渍-超声将其处理到薄膜上，从而制备出荧光纳米纤维膜。利用不同浓度的重金属锑对薄膜荧光猝灭效果的差异，从而确定重金属锑的浓度。本专利技术制备的重金属锑可视化检测器对锑的灵敏度高，使用方法简单，实用性强。有益效果(1)本专利技术的制备方法成本低廉，操作简单，易于实现工业化生产。(2)本专利技术以废弃人发提取的角蛋白为原料，既降低成本，节约资源，又保护环境。(3)本专利技术制得的荧光纳米纤维膜，可用作重金属锑可视化检测器，对重金属锑的灵敏度高，在紫外灯箱下通过人眼即可辨别，检测方法简单直观，应用优势明显。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(1)将再生人发角蛋白溶解于甲酸溶液中，加入聚己内酯PCL，磁力搅拌，混合均匀，得到纺丝液，然后在正压为25kV，负压为-2kV，针头到滚筒的接收距离为25cm，流速为0.4mL/h，环境温度为(25±5)℃，湿度为(60±5)％的条件下进行静电纺丝得到角蛋白/PCL纳米纤维膜；其中角蛋白与PCL质量比为30：70，纺丝液中PCL的浓度为14％。(2)将5mmol二水乙酸锌加入无水乙醇溶液中，加热80℃回流溶解30min，然后冷却至室温；将7mmol一水氢氧化锂加入无水乙醇溶液中，超声溶解20min，然后逐滴加入到剧烈搅拌的乙酸锌无水乙醇溶液中，室温反应2h，得到氧化锌量子点无水乙醇溶液。(3)将步骤(1)得到的角蛋白/PCL纳米纤维膜浸入步骤(2)得到的浓度为0.5M的氧化锌量子点无水乙醇溶液中，超声处理5min，然后取出，用无水乙醇清洗2次，自然干燥，得到荧光纳米纤维膜。本实施例得到的荧光纳米纤维膜可用作重金属锑可视化检测器，配制浓度分别为1ppb，10ppb，50ppb，100ppb的重金属锑标准水溶液，将本实施例得到的荧光纳米膜浸渍于上述含不同浓度的重金属锑标准溶液中，20min后取出，室温干燥，置于紫外灯箱中观察可知，荧光纳米膜的荧光强度随重金属锑浓度的增大而减弱，在50ppb时基本猝灭。实施例2(1)将再生人发角蛋白溶解于甲酸溶液中，加入聚己内酯PCL，磁力搅拌，混合均匀，得到纺丝液，然后在正压为20kV，负压为-2kV，针头到滚筒的接收距离为20cm，流速为0.4mL/h，环境温度为(25±5)℃，湿度为(60±5)％的条件下进行静电纺丝得到角蛋白/PCL纳米纤维膜；其中角蛋白与PCL质量比为40：60，纺丝液中PCL的浓度为14％。(2)将5mmol二水乙酸锌加入无水乙醇溶液中，加热80℃回流溶解30min，然后冷却至室温；将7mmol一水氢氧化锂加入无水乙醇溶液中，超声溶解20min，然后逐滴加入到剧烈搅拌的乙酸锌无水乙醇溶液中，室温反应2h，得到氧化锌量子点无水乙醇溶液。(3)将步骤(1)得到的角蛋白/PCL纳米纤维膜浸入步骤(2)得到的浓度为0.5M的氧化锌量子点无水乙醇溶液中，超声处理5min，然后取出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法，包括：(1)将再生人发角蛋白溶解于溶剂中，加入聚己内酯PCL，搅拌混合均匀，得到纺丝液，然后静电纺丝得到角蛋白/PCL纳米纤维膜；其中角蛋白与PCL质量比为10：90～40：60，纺丝液中PCL的浓度为10～20％；(2)将锌源加入溶剂中，加热回流溶解，然后冷却至室温；将碱剂加入溶剂中，超声溶解，然后逐滴加入到剧烈搅拌的锌源溶液中，室温反应，得到氧化锌量子点溶液；其中锌源、碱剂的摩尔比为0.5～8mmol：0.5～8mmol；(3)将步骤(1)得到的角蛋白/PCL纳米纤维膜浸入步骤(2)得到的氧化锌量子点溶液中，超声处理，然后取出，清洗，干燥，得到荧光纳米纤维膜；其中氧化锌量子点溶液的浓度为0.05～1M。

【技术特征摘要】
1.一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法，包括：(1)将再生人发角蛋白溶解于溶剂中，加入聚己内酯PCL，搅拌混合均匀，得到纺丝液，然后静电纺丝得到角蛋白/PCL纳米纤维膜；其中角蛋白与PCL质量比为10：90～40：60，纺丝液中PCL的浓度为10～20％；(2)将锌源加入溶剂中，加热回流溶解，然后冷却至室温；将碱剂加入溶剂中，超声溶解，然后逐滴加入到剧烈搅拌的锌源溶液中，室温反应，得到氧化锌量子点溶液；其中锌源、碱剂的摩尔比为0.5～8mmol：0.5～8mmol；(3)将步骤(1)得到的角蛋白/PCL纳米纤维膜浸入步骤(2)得到的氧化锌量子点溶液中，超声处理，然后取出，清洗，干燥，得到荧光纳米纤维膜；其中氧化锌量子点溶液的浓度为0.05～1M。2.根据权利要求1所述的一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的溶剂为甲酸溶液；搅拌为磁力搅拌。3.根据权利要求1所述的一种用作重金属锑可视化检测器的荧光纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中静电纺丝的工艺参数为：正压为15～25kV，负压为-2kV，针头到滚筒的接收距离为17～25cm，流速为0.1～0.4mL/h，温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李戎，陈珂，朱惠惠，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31