一种基于亚铁离子修饰的Ti2CT制造技术

本发明专利技术涉及一种基于亚铁离子修饰的Ti2CT

【技术实现步骤摘要】
一种基于亚铁离子修饰的Ti2CT
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/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶的柔性传感器的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种基于亚铁离子修饰的Ti2CT
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/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶的柔性传感器的制备方法及其应用，属于功能二维/三维杂化材料制备


技术介绍

[0002]人体的体温变化动态实时地反馈了人的生理状况，如发烧，感冒，血流量低等异常的生理情况均可通过体温的变化显示出来。因此，准确实时的检测人的体温对于监测人体健康状况和维持热稳态至关重要。现如今许多温度传感器已经被开发出来，利用检测物理参数的变化来检测体温。其中，水银温度计和红外温度计已经广泛的应用在生活中，虽然水银温度计可以灵敏的检测人的体温，但是需要较长的检测时间，并极易损坏。红外温度计虽然精度高，响应快，但造价昂贵。为了满足造价低，响应快，测温准确，可实时监测人体体温的温度的需求，柔性可穿戴温度传感器被开发出来。在柔性可穿戴温度传感器的制造中，水凝胶由于具有良好的生物相容性和优异的力学性能被广泛的应用为传感器的基底材料，但目前的水凝胶基柔性温度传感器仍存在重复性差，线性关系差等问题。
[0003]为了解决水凝胶传感器的上述问题，首先要提高水凝胶材料的稳定性。由于水凝胶中含有大量的水，这使得水凝胶材料在零度以下的环境中由于水的凝固而导致传感器失活；在干燥环境中由于快速失水引起三维结构崩塌而导致传感器失效。因此，提高水凝胶材料的抗干抗冻性能是保证水凝胶基传感器可以长期稳定工作的重要条件。目前，溶剂置换法和盐渗法是制备抗干抗冻水凝胶的常用方法。盐渗法由于操作简单，生物相容性好而被广泛的应用。此外，盐渗法还可以在水凝胶中引入额外的离子，以提高材料的电导率。其次，由于声子在水凝胶内部的高分子链中散射损失较多，导致水凝胶材料的热导率较低，水凝胶材料对温度的响应较低。为了提高水凝胶基传感器的温敏响应，将具有高热导率的碳材料如石墨烯，碳纳米管，MXene等材料作为填料与水凝胶复合，不仅可以提高水凝胶的热导率，而且还可以弥补水凝胶材料导电性差的不足。其中，MXene由于其具有较大的比表面积，丰富的表面官能团和良好的机械性能被广泛的用作提高水凝胶材料的热导性和导电性的填料。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于亚铁离子修饰的Ti2CT
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/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶的柔性传感器的制备方法及其应用。将Ti2CT
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与卡拉胶
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聚丙烯酰胺水凝凝胶进行复合，随后利用亚铁离子对复合水凝胶进行修饰，提高材料的抗干、抗冻性能以及对温度的响应能力。利用该复合材料与柔性金叉指电极相结合制备柔性温度传感器。本专利技术制备的基于亚铁离子修饰的Ti2CT
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/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶的柔性传感器对温度的传感响应快，灵敏度高，重复性好。
[0005]为了解决上述技术问题，提出的技术方案为：一种亚铁离子修饰Ti2CT
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/卡拉胶
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聚
丙烯酰胺复合水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)将卡拉胶，丙烯酰胺，N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺和2
‑
羟基
‑4’‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮分散溶于去离子水中，加热搅拌至固体全部溶解，获得卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺(CA
‑
PAM)水凝胶预聚液；
[0007](2)将碳化钛Ti2CT
x
纳米片水溶液加入步骤(1)中制备好的卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺水凝胶预聚液中，搅拌至Ti2CT
x
水溶液与卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺水凝胶预聚液混合均匀，获得Ti2CT
x
/卡拉胶
[0008]‑
聚丙烯酰胺(Ti2CT
x
/CA
‑
PAM)复合水凝胶预聚液；
[0009](3)将步骤(2)获得的复合水凝胶预聚液转移至表面皿中，并将其置于4℃环境下冷藏至凝固；
[0010](4)利用紫外灯光照步骤(3)获得的固体，制备出Ti2CT
x
/卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺复合水凝胶；
[0011](5)将步骤(4)获得的Ti2CT
x
/卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺复合水凝胶浸泡于4mol/L氯化亚铁溶液中，制备出亚铁离子修饰的Ti2CT
x
/卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺Fe
2+
/Ti2CT
x
/CA
‑
PAM复合水凝胶材料。
[0012]优选的，所述步骤(1)中卡拉胶，丙烯酰胺，N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺和2
‑
羟基
‑4’‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮的质量比为80.2:16.05:3.6:0.15，搅拌速率为1000rpm，加热温度为95℃，加热时长为2h；
[0013]所述步骤(2)中Ti2CT
x
水溶液浓度为15mg/mL，与水凝胶预聚液的体积比为9:1，搅拌速率为1000rpm，搅拌时长为10min；
[0014]所述步骤(4)中紫外灯波长为365nm，光照时间为1h；
[0015]所述步骤(5)中氯化亚铁浓度为4mol/L，浸泡时间为2h。
[0016]优选的，(1)将0.6g LiF与6mL盐酸混合均匀后加入0.2g商用Ti2AlC(过渡金属碳氮化物)，混合液在40℃下搅拌24h；将产物离心后获得沉淀；将沉淀物分散于除去O2的去离子水中反复震荡洗涤至分散液pH在6
‑
7之间；可获得具有较薄片层结构的Ti2CT
x
纳米片；
[0017](2)将1.12g的卡拉胶，0.224g的丙烯酰胺，0.002g的N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺和0.05g的2
‑
羟基
‑4’‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮加入到45mL的去离子水中，在1000rpm，95℃下搅拌2小时，随后将5mL，浓度为15mg/mL的步骤(1)中Ti2CT
x
纳米片水溶液加入到上述混合溶液中，并在1000rpm搅拌速率下继续搅拌10分钟，得到Ti2CT
x
/卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺复合水凝胶的预聚液；将装有预聚液的表面皿置于4℃环境下保存一小时后，对样品进行一小时紫外光照，得到Ti2CT
x
/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚铁离子修饰Ti2CT
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/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤：(1)将卡拉胶，丙烯酰胺，N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺和2
‑
羟基
‑4’‑
(2
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羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮分散溶于去离子水中，加热搅拌至固体全部溶解，获得卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺(CA
‑
PAM)水凝胶预聚液；(2)将碳化钛Ti2CT
x
纳米片水溶液加入步骤(1)中制备好的卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺水凝胶预聚液中，搅拌至Ti2CT
x
水溶液与卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺水凝胶预聚液混合均匀，获得Ti2CT
x
/卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺(Ti2CT
x
/CA
‑
PAM)复合水凝胶预聚液；(3)将步骤(2)获得的复合水凝胶预聚液转移至表面皿中，并将其置于4℃环境下冷藏至凝固；(4)利用紫外灯光照步骤(3)获得的固体，制备出Ti2CT
x
/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶；(5)将步骤(4)获得的Ti2CT
x
/卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺复合水凝胶浸泡于4mol/L氯化亚铁溶液中，制备出亚铁离子修饰的Ti2CT
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/卡拉胶
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聚丙烯酰胺Fe
2+
/Ti2CT
x
/CA
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PAM复合水凝胶材料。2.根据权利要求1所述的亚铁离子修饰Ti2CT
x
/卡拉胶
‑
聚丙烯酰胺复合水凝胶材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中卡拉胶，丙烯酰胺，N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺和2
‑
羟基
‑4’‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮的质量比为80.2:16.05:3.6:0.15，搅拌速率为1000rpm，加热温度为95℃，加热时长为2h；所述步骤(2)中Ti2CT
x
水溶液浓度为15mg/mL，与水凝胶预聚液的体积比为9:1，搅拌速率为1000rpm，搅拌时长为10min；所述步骤(4)中紫外灯波长为365nm，光照时间为1h；所述步骤(5)中氯化亚铁浓度为4mol/L，浸泡时间为2h。3.根据权利要求1所述的亚铁离子修饰Ti2CT
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/卡拉胶
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聚丙烯酰胺复合水凝胶材料的制备方法，其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓，王泽宜，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：