一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料及其制备方法和应用，属于功能高分子材料技术领域，该蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料以微晶纤维素为原料，通过高碘酸钠氧化法制备成二醛纤维素，由于二醛纤维素具有醛基，可与蒽酮乙二胺荧光功能基团反应进行功能化改性得到荧光功能纤维素，制备纤维素基蒽酮荧光材料。所制备的蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料具备吸附水体中Cr(VI)的良好条件。本发明专利技术蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料对水体中Cr(VI)具有检测限低、灵敏度高、可回收、可降解和成本低等性能。等性能。等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能高分子材料
，具体涉及一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]面对不可再生化石资源的短缺及非降解塑料引起的环境污染日益严重，可再生生物质资源展现出巨大的应用前景，尤其是基于天然高分子的研究与开发日益引起关注。天然聚合物资源丰富，并且具有独特的物理化学特性和功能。纤维素等生物质属于天然可再生高分子材料，含有大量游离的氨基和羟基，易于功能化修饰，具有生物可降解性、生物相容性、易与金属离子络合等优良性能，在生物医药、环境检测等领域具有广泛应用前景。
[0003]有机光致发光材料由于其高灵敏度和无创性，在许多领域都发挥着重要的作用，特别是在诊断和检测方面，合适的成像探针对于提供高质量的成像以获取清晰的信息非常重要。目前大多使用的光致发光探针，通常都有着一定的缺陷或不足，如有机小分子探针和半导体量子点具有一定毒性和化学稳定性差等缺点。此外，有机小分子和半导体量子点的发射波长是固定的，因此不可能调整激发波长或发射波长。Xue F等人，通过环氧氯丙烷交联法，用四乙烯五胺(TEPAA)改性微晶纤维素(MCC)，制得荧光探针TEPAA/MCC。在20min内，TEPAA/MCC实现对Cr(VI)的比色检测，该纤维素基水凝胶在0～100μmol范围内对Cr(VI)的检测，检测限为9.6μmol/L。(Xue F,He H,Zhu H,et al.Structural design of a cellulose
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based solid amine adsorbent for the complete removal and colorimetric detection of Cr(VI)[J].Langmuir,2019,35,12636
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12646)。因此以生物质材料制备的荧光探针材料获得了越来越多的认可，特别是以纤维素制备具有荧光特性的复合材料得到广泛研究。
[0004]但目前设计开发新型纤维素基荧光材料仍存在许多困难，设计的纤维素荧光探针种类较少，限制了其应用范围。特别是设计开发绿色的荧光功能基团，因此设计新型绿色荧光功能基团对纤维素进行改性迫在眉睫。现有的纤维素荧光探针材料存在种类稀少，合成复杂，成本高，应用范围不足的问题，因此，需要对其进行改性研究，设计开发出新型的纤维素荧光探针材料。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料及其制备方法和应用，以解决传统分子荧光探针有毒性、化学稳定性差、制备成本高及应用范围苛刻等实际应用中存在的一些不足。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料，该蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的结构式如下：
[0008][0009]本专利技术还公开了上述一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]1)蒽酮乙二胺的制备
[0011]将蒽酮加入甲苯溶剂中，再加入乙二胺溶液，在100～120℃搅拌7～9小时后，抽滤，真空干燥，得到蒽酮乙二胺；
[0012]2)二醛纤维素的制备
[0013]在高碘酸钠溶液中加入微晶纤维素，暗反应下搅拌7～9小时，加入乙二醇继续搅拌1～2小时，用水和乙醇进行抽滤，得到二醛纤维素；
[0014]3)蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的制备
[0015]将步骤1)制得的蒽酮乙二胺与步骤2)制得的二醛纤维素混合搅拌均匀，再加入甲醇，50～70℃下继续搅拌5～7小时，随后加入乙醇抽滤，得到蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料。
[0016]优化地，步骤1)中，所述蒽酮:甲苯溶剂:乙二胺溶液的质量份数比为(0.5～1.5):(40～60):(0.3～0.7)。
[0017]优化地，步骤1)中，所述蒽酮乙二胺为浅黄色粉末；其分子量为230～240。
[0018]优化地，步骤1)中，所述甲苯溶剂中，甲苯的质量分数为99.5％；所述乙二胺溶液中，乙二胺的质量分数为99.5％。
[0019]优化地，步骤3)中，二醛纤维素与蒽酮乙二胺的质量份数比为3:4～1:12。
[0020]优化地，步骤3)中，所述蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的分子量为40230～100240。
[0021]优化地，步骤2)中，所述二醛纤维素二醛纤维素为白色固体；其分子量为40000～100000。
[0022]优化地，步骤2)中，所述高碘酸钠溶液是由3～5份高碘酸钠加入75～85份水中，搅拌溶解所得。
[0023]本专利技术还公开了上述蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料在检测重金属离子中的应用，该蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料对水体中的Cr(VI)在0～100μmol/L浓度范围线性淬灭，能够在1～2分钟完成检测，检测限为0.18～0.25μmol/L。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术公开了一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料，由于二醛纤维素具有醛基，可与荧光功能基团蒽酮乙二胺反应，对二醛纤维素进行功能化改性，且二醛纤维素本身含有大量羟基，在引入荧光功能基团蒽酮乙二胺的同时，引入了氨基，结合自身存在的羟基，可与金属离子形成特殊的络合作用，使其对重金属具有了选择性识别作用，能选择性检测
水体中的Cr(VI)，并具有检测限低、灵敏度高、可回收、可降解及成本低等优点。该蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料是通过新型荧光功能基团对二醛纤维素进行改性，使其具有了更优秀的化学稳定性，能够在水或醇体系中长期稳定保存，整个制备过程科学合理，制备工艺简单且具有突出的新颖性和创造性。此外，本专利技术中使用的纤维素为天然生物质材料，本身具有优秀的生物相容性，且纤维结构中含有大量的羟基等含氧基团具有良好的亲水性，应用范围广泛，解决了传统有机分子荧光探针化学稳定性差和应用范围苛刻的问题。本专利技术使用的纤维素及蒽酮具有廉价易得的优点，在实际应用中可以代替数十万的昂贵金属离子检测仪器，每次检测总费用约为2元，因此具有极大的经济效益和实用性。
[0026]本专利技术还公开了上述蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的制备方法，利用蒽酮中的羰基与乙二胺中的氨基进行缩合反应，制备出全新的荧光功能基团蒽酮乙二胺；以微晶纤维素为原料，通过简单的高碘酸钠氧化法制备出具有醛基的二醛纤维素，使进一步改性更加容易；通过新型荧光功能基团对二醛纤维素进行改性，制得纤维素基蒽酮荧光功能材料，即蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料，对水体中重金属离子具有了很好的选择性识别性，能选择性检测水体中的Cr(VI)离子，并具有检测限低、灵敏度高、可回收及可降解等优点。
[0027]本专利技术还公开了蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料在制备重金属离子吸附剂中的应用，蒽酮乙二胺纤维素荧光材料对水体中Cr(VI)离子具有选择性识别作用，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料，其特征在于，该蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的结构式如下：2.权利要求1所述的一种蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)蒽酮乙二胺的制备将蒽酮加入甲苯溶剂中，再加入乙二胺溶液，在100～120℃搅拌7～9小时后，抽滤，真空干燥，得到蒽酮乙二胺；2)二醛纤维素的制备在高碘酸钠溶液中加入微晶纤维素，暗反应下搅拌7～9小时，加入乙二醇继续搅拌1～2小时，用水和乙醇进行抽滤，得到二醛纤维素；3)蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的制备将步骤1)制得的蒽酮乙二胺与步骤2)制得的二醛纤维素混合搅拌均匀，再加入甲醇，50～70℃下继续搅拌5～7小时，随后加入乙醇抽滤，得到蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料。3.根据权利要求2所述的蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述蒽酮:甲苯溶剂:乙二胺溶液的质量份数比为(0.5～1.5):(40～60):(0.3～0.7)。4.根据权利要求2所述的蒽酮乙二胺纤维素荧光探针材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述蒽酮乙二胺为浅黄色粉末；其分子量为230～240。5.根据权利要求2所述的蒽酮乙二胺纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕生华，危得全，左晶晶，梁珊，何婷香，杨居辉，王佳麟，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：