纤维素荧光球的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维素荧光球的制备方法及其应用。其方法包括：1、将微晶纤维素粉末通过溶剂释放的方法制备得到纤维素球；2、通过2,2,6,6‑四甲基哌啶氧化物介导的氧化反应在水性介质中将纤维素球进行羧酸化得到羧酸化纤维素球；3、将湿态的羧酸化纤维素球加入聚乙烯酰亚胺、柠檬酸和去离子水混合的溶液中，其中质量比为湿态的羧酸化纤维素球1‑2：聚乙烯酰亚胺0.01‑0.3：柠檬酸0.01‑0.3：去离子水10‑25，然后置于微波反应器中搅拌，微波反应20‑50分钟，结束后用去离子水洗涤获得纤维素荧光球。本发明专利技术制备纤维素荧光球的方法简单方便，纤维素荧光球能对Hg

【技术实现步骤摘要】
纤维素荧光球的制备方法及其应用
本专利技术属于荧光碳纳米材料的制备
，具体涉及一种纤维素荧光球的制备方法及对Hg2+的痕量检测和对Cu2+的可视化检测。
技术介绍
随着工农业的快速发展，重金属离子的污染也日益严重，在重金属离子中，汞具有剧毒却又普遍存在于自然界中。Hg2+是汞的主要存在形态之一，由于不可生物降解，当通过食物链而在人体富集，会引起各种疾病和紊乱，如脑损伤，肾脏问题，肌肉无力等疾病。此外，铜离子在许多基本生物过程中起着至关重要的作用，如代谢，生长和免疫系统发育。然而，在过载条件下，它会对中枢神经系统和与神经退行性疾病相关的疾病造成损害，如阿尔茨海默病，帕金森病，威尔森氏病和神经运动困难。因此开发一种能对Hg2+和Cu2+离子进行灵敏检测的传感器显得尤为重要。近年来，荧光分子探针技术，如量子点、半导体聚合物点、有机荧光染料、聚合物颗粒、纳米团簇等由于具有灵敏度高，操作简单、成本低等特点，已经成为检测金属离子污染的重要手段。然而，这些荧光材料存在诸如水溶性差、稳定性差以及潜在的毒性等不足，碳点(CDs)由于具有低成本、低毒和理想的光致发光而备受关注。但碳点作为荧光探针大部分只能对单一金属进行检测，而且是一次性应用。此外碳点因粒径较小而且较好的亲水性不利于过滤分离，在很大程度上限制了它们在样品预处理方面的应用。虽然近年来将碳点与高分子材料复合制备成CDs复合传感材料解决了上述问题，但复合传感材料存在制备复杂，而且大部分是一次性使用，不能回收再利用，也没有清除离子的功能，同时可能存在二次污染的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的就是提供一种纤维素荧光球的制备方法，纤维素荧光球通过荧光光谱测试可以对Hg2+的超敏感检测，还能通过可视化测试对Cu2+的传感作用，并且本专利技术制备纤维素荧光球的方法简单方便。本专利技术的纤维素荧光球的制备方法，其包括以下步骤：步骤一：将微晶纤维素粉末通过溶剂释放的方法制备得到纤维素球；步骤二：通过2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物介导的氧化反应在水性介质中将纤维素球进行羧酸化得到羧酸化纤维素球；步骤三：将湿态的所述羧酸化纤维素球加入聚乙烯酰亚胺、柠檬酸和去离子水混合的溶液中，其中所述湿态的羧酸化纤维素球：聚乙烯酰亚胺：柠檬酸：去离子水的质量比为1-2:0.01-0.3:0.01-0.3:10-25，然后置于微波反应器中，功率300-500W，磁力搅拌，微波反应20-50分钟，结束后用去离子水洗涤获得纤维素荧光球，其中，聚乙烯酰亚胺的分子量为60000-80000。优选的是，所述步骤一中通过溶剂释放的方法制备纤维素球的具体操作为：将微晶纤维素粉末溶解在1-丁基-3-甲基咪唑氯化物溶液中，加热至100-120℃，搅拌7-10小时，然后加入N，N-二甲基甲酰胺溶液作为共溶剂，搅拌使混合液成为均相溶液，然后将所述均相溶液逐滴地滴入1-丁醇中形成圆形纤维素球，同时通过搅拌使1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和N，N-二甲基甲酰胺从纤维素球中除去，然后依次用丙酮和去离子水洗涤，其中，微晶纤维素粉末的质量：1-丁基-3-甲基咪唑氯化物溶液的质量：N，N-二甲基甲酰胺的质量：1-丁醇的体积＝0.7-10:4.3-50:5.0-60：30-150。优选的是，所述步骤二中通过2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物介导的氧化反应在水性介质中将纤维素球进行羧酸化的具体操作为：将2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、NaClO2、NaClO溶解在pH为6.5-7.0的缓冲溶液中，然后加入湿态的纤维素球，并在50-60℃下反应1-2小时，最后，用去离子水洗涤得到的羧酸化纤维素球；其中，2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的质量：NaClO2的质量：NaClO的质量：缓冲溶液的体积：湿态的纤维素球的质量＝20-30:20-25:100-200:1000-30000:50-100。优选的是，包括以下步骤：步骤一：将微晶纤维素粉末0.7-10g溶解在1-丁基-3-甲基咪唑氯化物溶液4.3-50g中，加热至100-120℃，搅拌7-10小时，然后加入N，N-二甲基甲酰胺溶液5.0-60g作为共溶剂，搅拌使混合液成为均相溶液，然后用注射器将所述均相溶液逐滴的滴入1-丁醇30-150mL中形成圆形纤维素球，同时通过搅拌使1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和N，N-二甲基甲酰胺从纤维素球中除去，然后依次用丙酮和去离子水洗涤得到纤维素球；步骤二：将20-30mg的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、20-25mg的NaClO2和100-200mg的NaClO溶解在1-20mL的缓冲溶液中，缓冲溶液的pH为6.5-7.0，然后加入湿态的纤维素球50-100mg，并在50-60℃下反应1-2小时，最后，用去离子水洗涤得到的羧酸化纤维素球；步骤三：将湿态的所述羧酸化纤维素球1-2g加入聚乙烯酰亚胺0.01-0.3g、柠檬酸0.01-0.3g和去离子水10-25mL混合的溶液中，然后置于微波反应器中，功率300-500W，磁力搅拌，微波反应20-50分钟，结束后用去离子水洗涤获得纤维素荧光球，其中，聚乙烯酰亚胺的分子量为60000-80000。优选的是，所述缓冲溶液由质量比为Na2HPO4:NaH2PO4：去离子水＝3.4:3:500的成分混合得到。优选的是，制备得到的纤维素球、羧酸化纤维素球和纤维素荧光球都分别储存于去离子水中备用，或将纤维素荧光球冷冻干燥后保存备用。优选的是，所述纤维素球所用原料微晶纤维素的分子量为20000-36000。本专利技术还提供了纤维素荧光球的用途，其用于对Hg2+的痕量检测和对Cu2+的可视化检测。本专利技术还提供了纤维素荧光球的用途，其用于对水体中Hg2+或Cu2+离子的浓度检测。本专利技术还提供了用纤维素荧光球检测水体中Hg2+浓度的方法，其特征在于，将纤维素荧光球投入到待测溶液中反应5-15分钟，通过荧光光谱测试纤维素荧光球在300-500nm激发波长下的荧光强度或计算I0/I值，再将测试到的荧光强度与纤维素荧光球在相同激发波长下对Hg2+离子不同浓度响应的荧光光谱图比对获得待测溶液中Hg2+的浓度，或者将I0/I值与纤维素荧光球在相同激发波长下的荧光猝灭与Hg2+离子浓度的线性关系曲线比对获得待测溶液中Hg2+的浓度，其中，I0是空白纤维素荧光球的荧光强度，I是纤维素荧光球在离子溶液中的荧光强度。本专利技术还提供了用纤维素荧光球可视化检测水体中Cu2+浓度的方法，其特征在于，将纤维素荧光球投入到待测溶液中反应5-15分钟，在365nm紫外光或自然光下观察纤维素荧光球显示的颜色，再将显示的颜色与纤维素荧光球在相同的光照下的不同浓度Cu2+离子溶液中颜色比色卡对应获得待测溶液中Cu2+的浓度。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术的纤维素荧光球可用于待测物中Hg2+的痕量检测和Cu2+的可视化检测，具有如下优点：1.选择性好，本专利技术纤维素荧光球在水溶液体系中对Hg2+离子有很好地识别，常见金属离子(Na+,K+,Li+,Ag+,Ca2+,Ba2+,Mg2+,Ni2+,Al3+,Zn2+,Pb2+,Cu2+,Fe2+,Fe3+)对其几乎无干扰；对Cu2+可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纤维素荧光球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过溶剂释放的方法制备得到纤维素球：将微晶纤维素粉末溶解在1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯化物溶液中，加热至100‑120℃，搅拌7‑10小时，然后加入N，N‑二甲基甲酰胺溶液作为共溶剂，搅拌使混合液成为均相溶液，然后将所述均相溶液逐滴地滴入1‑丁醇中形成圆形纤维素球，同时通过搅拌使1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯化物和N，N‑二甲基甲酰胺从纤维素球中除去，然后依次用丙酮和去离子水洗涤，其中，微晶纤维素粉末的质量：1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯化物溶液的质量：N，N‑二甲基甲酰胺的质量：1‑丁醇的体积＝0.7‑10:4.3‑50:5.0‑60：30‑150；步骤二：通过2,2,6,6‑四甲基哌啶氧化物介导的氧化反应在水性介质中将纤维素球进行羧酸化得到羧酸化纤维素球；步骤三：将湿态羧酸化纤维素球加入聚乙烯酰亚胺、柠檬酸和去离子水混合的溶液中，其中所述湿态的羧酸化纤维素球：聚乙烯酰亚胺：柠檬酸：去离子水的质量比为1‑2:0.01‑0.3:0.01‑0.3:10‑25，然后置于微波反应器中，功率300‑500W，磁力搅拌，微波反应20‑50分钟，结束后用去离子水洗涤获得纤维素荧光球，其中，聚乙烯酰亚胺的分子量为60000‑80000。...

【技术特征摘要】
1.纤维素荧光球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过溶剂释放的方法制备得到纤维素球：将微晶纤维素粉末溶解在1-丁基-3-甲基咪唑氯化物溶液中，加热至100-120℃，搅拌7-10小时，然后加入N，N-二甲基甲酰胺溶液作为共溶剂，搅拌使混合液成为均相溶液，然后将所述均相溶液逐滴地滴入1-丁醇中形成圆形纤维素球，同时通过搅拌使1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和N，N-二甲基甲酰胺从纤维素球中除去，然后依次用丙酮和去离子水洗涤，其中，微晶纤维素粉末的质量：1-丁基-3-甲基咪唑氯化物溶液的质量：N，N-二甲基甲酰胺的质量：1-丁醇的体积＝0.7-10:4.3-50:5.0-60：30-150；步骤二：通过2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物介导的氧化反应在水性介质中将纤维素球进行羧酸化得到羧酸化纤维素球；步骤三：将湿态羧酸化纤维素球加入聚乙烯酰亚胺、柠檬酸和去离子水混合的溶液中，其中所述湿态的羧酸化纤维素球：聚乙烯酰亚胺：柠檬酸：去离子水的质量比为1-2:0.01-0.3:0.01-0.3:10-25，然后置于微波反应器中，功率300-500W，磁力搅拌，微波反应20-50分钟，结束后用去离子水洗涤获得纤维素荧光球，其中，聚乙烯酰亚胺的分子量为60000-80000。2.如权利要求1所述的纤维素荧光球的制备方法，其特征在于，所述步骤二中通过2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物介导的氧化反应在水性介质中将纤维素球进行羧酸化的具体操作为：将2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、NaClO2、NaClO溶解在pH为6.5-7.0的缓冲溶液中，然后加入湿态的纤维素球，并在50-60℃下反应1-2小时，最后，用去离子水洗涤得到的羧酸化纤维素球；其中，2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的质量：NaClO2的质量：NaClO的质量：缓冲溶液的体积：湿态的纤维素球的质量＝20-30:20-25:100-200:1000-30000:50-100。3.如权利要求2所述的纤维素荧光球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将微晶纤维素粉末0.7-10g溶解在1-丁基-3-甲基咪唑氯化物溶液4.3-50g中，加热至100-120℃，搅拌7-10小时，然后加入N，N-二甲基甲酰胺溶液5-60g作为共溶剂，搅拌使混合液成为均相溶液，然后用注射器将所述均相溶液逐滴的滴入1-丁醇30-150mL中形成圆形纤维素球，同时通过搅拌使1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和N，N-二甲基甲酰胺从纤维素球中除去，然后依次用丙酮和去离子水洗涤得到纤维素球；...

【专利技术属性】
技术研发人员：于淑娟，
申请(专利权)人：广西师范学院，
类型：发明
国别省市：广西,45