一种多纳米孔PI膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种多纳米孔PI膜及其制备方法和应用，该多纳米孔PI膜包括PI膜，其特征是：PI膜蚀刻有多个哑铃形纳米孔道，Azo

【技术实现步骤摘要】
一种多纳米孔PI膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于重金属处理
，尤其涉及一种多纳米孔PI膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铊作为一种高度分散的稀有金属，在医药、化工、光电、航天和超导材料等领域有重要应用，但铊常呈分散状态，与铁、铅、铜等金属一起存在于硫矿中，没有直接商用价值，铊在自然界中丰度很低，难以富集，常见含铊废水处理技术有吸附法、氧化还原沉淀法和离子交换等，但这些技术都很难实现对微量铊的富集，因此，开发一种技术实现铊富集至关重要。
[0003]经带电重离子辐照过的聚合物薄膜，如聚酰亚胺(PI)膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜等，通过化学蚀刻可以得到多种形状、尺寸可控的纳米孔道，在离子、分子泵传输分离、能量转换和生物传感器方面具有广泛应用，但在实现高水平智能离子传输特性仍然具有巨大的挑战性，多数阳离子泵研究仅限于锂、钠、钾等碱金属相关的研究，对于铊离子的研究尚属于空白。
[0004]中国专利文献CN 116139713A提出一种用于离子分离的PI膜的制备方法，用于制备得到具有多个直通孔的亚纳米多孔PI膜，制作方法简单实用，在一价离子(Li
+
、Na
+
、K
+
)和二价离子(Mg
2+
、Ca
2+
)之间具有较高的离子分离比，分离效果好。但该专利的PI膜不具有Tl
+
的分离特性，不能提取金属铊。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种多纳米孔PI膜，它能对铊离子的逆浓度运输，收集提取铊物质。本专利技术还提供一种该PI膜的制备方法和应用。
[0006]为了解决上述技术问题，采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种多纳米孔PI膜，包括PI膜，PI膜蚀刻有多个哑铃形纳米孔道，Azo
‑
G4
‑
DNA和G4
‑
DNA分别修饰PI膜哑铃形纳米孔道的两段内表面。
[0008]本专利技术还提供一种多纳米孔PI膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、蚀刻PI膜多个哑铃形纳米孔道
[0010]经过重离子辐照的PI膜正、反两面用紫外光照射，然后将PI膜夹持在H型电解池中间，在恒温水浴条件下，在H型电解池两个腔室内均加入蚀刻液，左、右两边均插入铂片电极，施加1.0V的恒定电压，观察输出电流大小，电流突然变大后再保持一段时间后，停止加压，倾倒处蚀刻液；向左右两边加入停止液，继续施加1.0V的恒定电压，保持适当时间停止，倾倒出停止液，取出H型电解池中间的PI膜，用蒸馏水冲洗，得到多个哑铃形纳米孔道PI膜；
[0011]步骤2、对PI膜的哑铃形纳米孔道进行羧基活化
[0012]将具有多个哑铃形纳米孔道的PI膜置于EDC和NHSS的混合溶液中浸泡，活化羧基；
[0013]步骤3、用Azo
‑
G4
‑
DNA和G4
‑
DNA分别修饰步骤2的PI膜哑铃形纳米孔道两段内表面
[0014]将活化后的PI膜固定于H型电解池中间，左、右两腔室分别与Azo
‑
G4
‑
DNA、G4
‑
DNA溶液在无光照情况下接触至少12小时，然后将PI膜取出洗净，得到由Azo
‑
G4
‑
DNA和G4
‑
DNA两种生物分子对应修饰哑铃形纳米孔道两侧的多纳米孔PI膜。
[0015]本专利技术还提供一种多纳米孔PI膜应用于60倍浓度差条件下逆浓度运输铊离子。
[0016]本专利技术的技术效果是：
[0017]本专利技术的多纳米孔道PI膜对铊离子具有选择性，在电压或紫外光刺激下实现铊离子逆浓度梯度运输，实现了收集提取铊物质。
附图说明
[0018]本专利技术的附图说明如下：
[0019]图1为H型电解池的原理结构图；
[0020]图2为蚀刻后PI膜表面扫描电镜图；
[0021]图3为修饰后PI膜表面扫描电镜图；
[0022]图4为两种生物分子修饰的哑铃形纳米孔道的结构示意图；
[0023]图5为三种浓度差在不同光照情况下产生的电流；
[0024]图6为10倍浓度差在波动电压作用下产生的电流波形图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0026]实施例：制备逆浓度运输铊离子的多纳米孔PI膜
[0027]步骤1、蚀刻PI膜多个哑铃形纳米孔道
[0028]经过重离子辐照密度为107个/cm2辐照的PI膜正、反两面用紫外光(365nm，2500mW/cm2)照射60min；然后将PI膜夹持在聚四氟乙烯H型电解池中间，如图1所示，H型电解池包括左腔室、右腔室、中间连通口处夹持的PI膜。在50℃的恒温水浴条件下，在H型电解池两个腔室内均加入蚀刻液(质量分数为13％ NaClO)，左、右两边均插入铂片电极，通过电化学工作站CHI 660施加1.0V的恒定电压，观察输出电流大小，电流突然变大，继续保持蚀刻总时间60min后，停止加压，倾倒处蚀刻液；向左右两边加入停止液(1.0mol/L KI)，继续施加1.0V的恒定电压，30min后停止，倾倒出停止液，取出H型电解池中间的PI膜，用蒸馏水冲洗3
‑
5次后浸泡在蒸馏水中备用，得到多个哑铃形纳米孔PI膜，如图2所示，PI膜表面分布有多个纳米孔道。
[0029]步骤2、对PI膜的哑铃形纳米孔道进行羧基活化
[0030]将具有多个哑铃形纳米孔道的PI膜置于碳酰二亚胺(EDC，15g/L)和N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHSS，3g/L)的混合溶液中浸泡60min，活化羧基。
[0031]步骤3、用Azo
‑
G4
‑
DNA和G4
‑
DNA分别修饰步骤2的PI膜哑铃形纳米孔道两段内表面
[0032]G
‑
四聚体是富含G碱基的DNA链(简写G4
‑
DNA)，具有结构和功能多样化的特点，G
‑
四聚体结构中心包含一个中空的腔室，对Tl
+
有特异识别力和较强亲和力。本专利所用的G4序列为5
′‑
G TGG GTA GGG CGG GTT GG
‑3′
[参见文献“Functional Nucleic Acid Probe for Parallel Monitoring K
+
and Protoporphyrin IX in Living Organism”，Cheng等，
Analytical Chemistry,2016,88(5)(“用于平行监测生物体内K+和原卟啉IX的功能性核酸探针”，Cheng等，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多纳米孔PI膜，包括PI膜，其特征是：PI膜蚀刻有多个哑铃形纳米孔道，Azo
‑
G4
‑
DNA和G4
‑
DNA分别修饰PI膜哑铃形纳米孔道的两段内表面。2.一种多纳米孔PI膜的制备方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、蚀刻PI膜多个哑铃形纳米孔道经过重离子辐照的PI膜正、反两面用紫外光照射，然后将PI膜夹持在H型电解池中间，在恒温水浴条件下，在H型电解池两个腔室内均加入蚀刻液，左、右两边均插入铂片电极，施加1.0V的恒定电压，观察输出电流大小，电流突然变大后再保持一段时间后，停止加压，倾倒处蚀刻液；向左右两边加入停止液，继续施加1.0V的恒定电压，保持适当时间停止，倾倒出停止液，取出H型电解池中间的PI膜，用蒸馏水冲洗，得到多个哑铃形纳米孔道PI膜；步骤2、对PI膜的哑铃形纳米孔道进行羧基活化将具有多个哑铃形纳米孔道的PI膜置于EDC和NHSS的混合溶液中浸泡，活化羧基；步骤3、用Azo
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G4
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DNA和G4
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DNA分别修饰步骤2的PI膜哑铃形纳米孔道两段内表面将活化后的PI膜固定于H型电解池中间，左、右两腔室分别与Azo
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G4
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DNA、G4
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DNA溶液在无光照情况下接触至少12小时，然后将PI膜取出洗净，得到由Azo
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【专利技术属性】
技术研发人员：张晓玲，皇甫小留，刘俊杰，吴思思，黄宇恒，马铖雪，黄瑞星，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：