利用天然染料制备的铜离子比色传感膜及其方法和应用技术

本发明专利技术涉及功能性纺织品技术领域，具体涉及一种利用天然染料制备的铜离子比色传感膜及其方法和应用，该比色传感膜按照如下步骤制备：以聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮作为载体材料溶于有机溶剂中得到纺丝液；向纺丝液中加入天然染料紫胶红，搅拌均匀后，通过静电纺丝法制得铜离子比色传感膜。本发明专利技术以天然染料为探针制备的比色传感膜能够通过颜色变化选择性识别铜离子，且随铜离子浓度的变化而产生不同程度的颜色响应，可对复杂水体环境中的铜离子进行可视化检测。行可视化检测。行可视化检测。

【技术实现步骤摘要】
利用天然染料制备的铜离子比色传感膜及其方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能性纺织品
，具体涉及利用天然染料制备的铜离子比色传感膜及其方法和应用。

技术介绍

[0002]铜是人体中的微量元素之一，铜含量超标可能会造成胃肠紊乱及肝肾损伤，严重时会导致死亡，因此，研究Cu
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检测的便捷方法对维持人体健康具有重要意义。目前国内外已有大量关于Cu
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检测方法的研究，如分光光度法、原子吸收光谱法、电化学法等，虽然一些新型的Cu
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检测方法具有较高的灵敏度，但这些方法都需借助相关仪器才能获得检测结果，测试费用高且无法现场检测，对于日常Cu
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检测的普适性较低。为了实现Cu
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的便捷检测，许多研究者开发了用于Cu
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检测的比色材料，如荧光探针与可视探针，荧光探针与可视探针能够与Cu
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发生特异性的变色反应，使Cu
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检测结果可视化。但这些探针存在无法便携与性质不稳定的问题，需要进一步改进。
[0003]近年来，静电纺丝法制备的纤维膜因其高比表面积、柔韧性、结构可调控及功能多样性的特点，被广泛用于环境治理、生物医疗、智能穿戴等领域。静电纺纤维膜的高比表面积能为Cu
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检测探针提供大量负载位点，提高Cu
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检测灵敏度，所以以探针为Cu
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识别单元、静电纺纤维膜为载体，可制备灵敏度高且便携的Cu
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检测材料。目前已有静电纺纤维膜用于Cu
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检测的研究，如负载罗丹明基荧光探针的改性壳聚糖/聚丙烯腈纳米膜、负载银包金纳米颗粒的聚丙烯腈/聚乙烯吡咯烷酮纤维膜、氟离子荧光探针基聚甲基丙烯酸甲酯/乙基纤维素膜等。其中部分探针为纳米级贵金属，而多数探针为香豆素、罗丹明等化学试剂通过合成反应制得，存在探针制作成本高，合成反应污染大的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种利用天然染料制备的铜离子比色传感膜及其方法和应用，本专利技术的目的是以天然染料紫胶红为Cu
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识别单元，通过共混纺丝制备紫胶红/聚丙烯腈/聚乙烯吡咯烷酮纤维膜，利用天然染料紫胶红在Cu
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溶液中产生变色反应，实现Cu
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的裸眼检测，以提高Cu
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检测的便捷性及避免合成探针的污染问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种利用天然染料制备比色传感膜的方法，按照如下步骤制备：
[0007](1)以聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮作为载体材料溶于有机溶剂中得到纺丝液；
[0008](2)向纺丝液中加入天然染料紫胶红，搅拌均匀后，通过静电纺丝法制得比色传感膜。
[0009]优选的，步骤(1)中，所述有机溶剂为N，N
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二甲基甲酰胺。
[0010]优选的，步骤(1)中，所述纺丝液的质量百分比为8
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12％，聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1
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9:1。
[0011]优选的，步骤(1)中，所述纺丝液的质量百分比为10％，所述聚丙烯腈与所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为3:2。
[0012]优选的，步骤(1)中，所述天然染料紫胶红的添加量为纺丝液质量的0.5％
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1.5％。
[0013]优选的，步骤(2)中，所述静电纺丝的纺丝电压为8kV
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16kV、推进速度为0.05mL/h
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0.3mL/h、接收距离为10cm
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20cm；
[0014]静电纺丝环境：纺丝温度20
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30℃，湿度30～40％；
[0015]优选的，步骤(2)中，在静电纺丝完成后，将接收好的纤维膜在65
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80℃下干燥去除残留溶剂。
[0016]本专利技术的第二个目的是提供一种上述方法制备的铜离子比色传感膜。
[0017]本专利技术的第三个目的是提供上述铜离子比色传感膜在铜离子检测方面的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
[0019](1)本专利技术根据天然染料探针与高聚物载体能够同时溶于有机溶剂，并经过电场力拉伸形成纤维的原理，利用静电纺丝技术制备比色传感膜，为铜离子检测领域提供一种环保的新型检测材料。
[0020](2)本专利技术利用静电纺丝法制备的比色传感膜具有高比表面积、柔韧性、结构可调控等特点，是铜离子检测探针的优良载体，能够使探针的存储、携带及测试过程更加便捷，天然染料紫胶红具有特异性识别铜离子的能力，可以对水体环境中的铜离子进行检测，且可将水体环境中铜离子浓度变化转化为颜色响应，实现铜离子的裸眼检测。
[0021](3)本专利技术以天染染料紫胶红为探针不仅可以实现铜离子的裸眼检测，而且避免了复杂的合成反应，降低了探针开发成本，在一定程度上减少了有机试剂的使用量，符合环保和可持续发展的要求，以天然染料为探针制备的静电纺纤维基铜离子检测材料具有便捷、灵敏、环保等优势。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备的比色传感膜的形貌图；
[0023]图2为实施例1制备的比色传感膜的纤维直径分布图；
[0024]图3为实施例1制备的比色传感膜在不同浓度铜离子溶液中的变色情况；
[0025]图4为实施例1制备的比色传感膜在不同pH溶液中的变色情况；
[0026]图5为实施例1制备的比色传感膜在不同金属离子溶液中的变色情况。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供了利用天然染料制备铜离子比色传感膜的方法，具体按照如下方法
制备：
[0031](1)将聚丙烯腈(PAN)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以质量比为7:3加入N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，配制得到质量浓度为10％的纺丝液，再加入相对纺丝液质量为1.25％的、用于铜离子识别探针的紫胶红，磁力搅拌12h使其充分溶解并混合均匀；
[0032](2)利用静电纺丝法将步骤(1)得到的共混纺丝液制备出比色传感膜，纺丝电压为16kV，推进速度为0.20mL/h，接收距离为19cm，滚筒转速为120rpm，静电纺丝环境：纺丝温度29℃，湿度30～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用天然染料制备铜离子比色传感膜的方法，其特征在于，按照如下步骤制备：(1)以聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮作为载体材料溶于有机溶剂中得到纺丝液；(2)向纺丝液中加入天然染料紫胶红，搅拌均匀后，通过静电纺丝法制得铜离子比色传感膜。2.根据权利要求1所述的利用天然染料制备铜离子比色传感膜的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为N，N
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二甲基甲酰胺。3.根据权利要求1所述的利用天然染料制备比色传感膜的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纺丝液的质量百分比为8
‑
12％，其中，聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1
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9:1。4.根据权利要求3所述的利用天然染料制备铜离子比色传感膜的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纺丝液的质量百分比为10％，所述聚丙烯腈与所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为3:2。5.根据权利要求1所述的利用天然染料制备铜离子比色传感膜的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈莉，钱现，赵美奇，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：