一种聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法技术

本发明专利技术公开一种聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法，以生物质为原料提取纤维素，通过溶解再生的方法将具有光催化能力的聚集诱导发光分子原位负载在透明纤维素凝胶中，纤维素分子与聚集诱导发光分子形成强相互作用，协同限制聚集诱导发光分子的机械振动以及增强纤维素分子间相互作用，进而增加ROS的产生量并减少光的反射，从而同步提高其光催化能力和透明度，所制备聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜可用于光催化降解环境污染物、抗菌以及光动力学治疗等领域；本发明专利技术制备方法简单、易规模化，解决了聚集诱导发光分子加工性差、透明度与光催化能力难以兼顾等问题，同时提供了生物质高值化利用的新途径。生物质高值化利用的新途径。

【技术实现步骤摘要】
一种聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法


[0001]本专利技术属于生物质高值化利用领域，具体涉及一种聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法。

技术介绍

[0002]在人类生活和生产过程中，大量污染物的排放造成了严重的环境污染，这些环境污染物在自然环境中大都难以自降解，对生态环境和人类健康造成了极大的威胁，据世界卫生组织统计，每年至少有500万人和330万人分别因为饮用水污染和大气污染而死亡，环境污染已经成为人类社会亟待解决的重大难题。
[0003]聚集诱导发光分子因其聚集状态下经光照产生大量活性氧(ROS)的特性而备受关注，在光动力治疗、抗菌、污染物降解等领域具有巨大应用潜力，有望成为解决环境及健康问题的有效工具。然而，聚集诱导发光分子宏观上呈粉末态，可加工性差，限制了其实际使用。此外，尽管大多聚集诱导发光分子聚集后光催化能力显著提高，但其遮光性也同步增强。因此，高透明度、高催化活性聚集诱导发光材料的开发仍是一项挑战。
[0004]纤维素是自然界中最为丰富的天然高分子，来源广泛且可生物降解，其分子结构为由大量D
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吡喃葡萄糖酐1
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5彼此以β
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1,4苷键连接而成的线性大分子，富含羟基官能团。基于纤维素易与聚集诱导发光分子产生氢键相互作用，聚集诱导发光分子与纤维素有机复合发挥协同作用，有望克服聚集诱导发光分子加工性差以及透明度和光催化能力难以兼顾的问题。然而，未见通过将纤维素与聚集诱导发光分子复合协同提高透明度和光催化能力的报道。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术通过一步法制备得到高透明度、高催化活性的聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜，聚集诱导发光分子原位负载于纤维凝胶膜，聚集诱导发光分子与纤维素分子间形成强相互作用，限制了聚集诱导发光分子的机械振动，进而提高ROS的产生量，从而提升光催化能力；另一方面，原位负载的聚集诱导发光分子均匀分布在纤维素凝胶膜中形成互穿网络，减弱了聚集诱导发光分子的遮光性，同时聚集诱导发光分子的引入增加了纤维素分子链间相互作用，减弱了光的反射，从而达到高透明度。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法，以生物质中提取的纤维素为原料，将聚集诱导发光分子均匀分散在纤维素溶液中，通过溶解再生过程将聚集诱导发光分子原位负载在透明的纤维素凝胶中，克服聚集诱导发光分子成型性差的问题；同时，利用聚集诱导发光分子与纤维素分子间强相互作用，协同抑制聚集诱导发光分子的机械振动以及增强纤维素分子链间相互作用以同步提高光催化能力和透明度，方法具体包括以下步骤：
[0008](1)纤维素的提取及活化：将生物质粉碎，水洗干燥后过100～200目的筛子，将低
共熔溶剂与生物质混合后于60～100℃搅拌反应2～12h，反应结束后水洗至中性，接着进行漂白，漂白后水洗到中性，之后将纤维素进行活化，即得活化纤维素；
[0009](2)聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的一步制备：将聚集诱导发光分子加入氯化锂/N,N
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二甲基乙酰胺溶液中并超声分散2～30min，将步骤(1)所得活化纤维素加入其中，室温搅拌至活化纤维素完全溶解，之后将含有聚集诱导发光分子的纤维素溶液倒入培养皿中，敞口静置1～3天使纤维素凝胶化，接着将凝胶膜洗涤后自然风干，即得聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜。
[0010]步骤(1)中，所述生物质为甘蔗渣、竹粉、棉花、木屑、花卉秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆等生物质中的一种。
[0011]步骤(1)中，所述低共熔溶剂由丙酸、尿素、水、对甲苯磺酸配成，其中丙酸和尿素的质量比为1～5:1，水与丙酸+尿素质量比为1:1～5，对甲苯磺酸质量占丙酸+尿素+水的质量的20％～80％；低共熔溶剂与生物质质量比为30～1:1。
[0012]步骤(1)所述漂白是用质量分数6～10％的亚氯酸钠进行漂白，其中亚氯酸钠与生物质质量比为10～1:1，并使用冰乙酸调节pH＝3.6～3.8，80℃搅拌2～12h。
[0013]步骤(1)中，所述活化过程是将纤维素依次在水、甲醇、二甲基乙酰胺中浸泡2h。
[0014]步骤(2)中，所述聚集诱导发光分子为能溶于二甲基乙酰胺的分子，包括黄连素、四苯基乙烯、三苯胺、黄藤素、芒果苷、核黄素中的一种或多种；聚集诱导发光分子与氯化锂/二甲基乙酰胺溶剂的质量比为10～1000mg/g。
[0015]步骤(2)所述氯化锂/N,N
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二甲基乙酰胺溶液中的氯化锂与N,N
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二甲基乙酰胺的质量比为(2～10):(90～98)，即氯化锂/N,N
‑
二甲基乙酰胺溶液中的氯化锂的质量分数为2～10％。
[0016]步骤(2)中，所述混合物中活化纤维素的质量浓度为0.01～0.5wt％。
[0017]步骤(2)中，洗涤溶液为水、甲醇、丙酮、乙醇中的至少一种。
[0018]本专利技术所述聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜光催化能力提高后，能够更好的应用于光催化降解污染物、抗菌及光动力学治疗。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020]1、本专利技术使用的原材料为环境友好、可再生的天然高分子材料，有利于减轻环境污染，缓解不可再生能源危机。
[0021]2、本专利技术在制备过程中，实现聚集诱导发光分子的有效负载，聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜可一步制备，无需昂贵的仪器，操作简单、能耗低、易规模化制备。
[0022]3、本专利技术制备的聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜，由于聚集诱导发光分子被多羟基纤维素包裹，使得他们被紧密固定在纤维素凝胶膜中，有利于减少其泄露。
[0023]4、本专利技术聚集诱导发光分子的引入增强了纤维素分子间的相互作用，进而减少光的反射，从而提高了纤维素凝胶的透明度。
[0024]5、本专利技术通过将聚集诱导发光分子原位负载在纤维膜凝胶中，使得纤维素分子与聚集诱导发光分子之间形成强相互作用，限制了聚集诱导发光分子的机械振动，进而增加ROS的产生量，从而提高了聚集诱导发光分子的光催化能力。
[0025]6、本专利技术的聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜兼具高透明度和高光催化能力，提供了生物质在光催化降解污染物、抗菌及光动力学治疗等领域的高值化利用的新途径。
附图说明
[0026]图1为纤维素凝胶膜和不同负载量的聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的紫外
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可见光谱图，其中嵌入图为对应的实物图；
[0027]图2为纤维素凝胶膜和不同负载量的聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜在300W汞灯照射下催化降解刚果红2天前后的紫外
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可见光谱图；
[0028]图3为纯黄连素和5％的黄连素/纤维素凝胶膜在300W汞灯照射下催化降解刚果红2天前后的紫外
‑
可见光谱图。
具体实施方式
[0029]以下实施例用于说明本专利技术，但不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将生物质粉碎，水洗干燥后过100～200目筛，将低共熔溶剂与生物质混合后于60～100℃搅拌反应2～12h，反应结束后水洗至中性，接着进行漂白，漂白后水洗至中性，再进行活化，得到活化纤维素；(2)将聚集诱导发光分子加入氯化锂/N,N
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二甲基乙酰胺溶液中超声分散2～30min，再加入步骤(1)所得活化纤维素，室温搅拌至纤维素完全溶解，之后将混合物敞口静置1～3天使纤维素凝胶化，接着将凝胶膜洗涤后自然风干，即得聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜。2.根据权利要求1所述聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述生物质为甘蔗渣、竹粉、棉花、木屑、花卉秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆中的一种。3.根据权利要求1所述聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述低共熔溶剂由丙酸、尿素、水、对甲苯磺酸配成，其中丙酸和尿素的质量比为1～5:1，水与丙酸和尿素两者质量之和的比为1:1～5，对甲苯磺酸质量占丙酸、尿素和水的三者质量和的20％～80％。4.根据权利要求1所述聚集诱导发光分子/纤维素凝胶膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述低共熔溶剂与生物质质量比为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖成鸿，钟首仙，潘波，袁龙洁，张志伟，郑煜，毛瑞鑫，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：