本發明專利技術涉及一種熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法及用途，該方法以聚丙烯腈和熒光碳量子點為原料，使用靜電紡絲技術制備熒光碳量子點/聚丙烯腈復合納米纖維膜，從而獲得負載熒光碳量子點的納米纖維膜材料。該材料可應用于水中Fe3+的選擇性熒光快速檢測，且熱穩定性好、抗光漂白能力強，是一種理想的可應用于制備高靈敏度薄膜型傳感器件的敏感材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種負載熒光碳量子點(CNPs)的聚丙烯腈(PAN)納米纖維膜的制備方法及其用于水中的Fe3+的選擇性熒光檢測的應用。
技術介紹
熒光材料由于在許多重要領域的運用已成為研究的熱點，如生物方面細胞成像，生物傳感，藥物控釋。目前熒光生物材料主要包括有機熒光染料，熒光蛋白和量子點。半導體量子點有較強的突光，高耐光性，寬的激發光譜，突光壽命長，發射光譜窄且可調。然而，半導體量子點涉及有毒重金屬的使用，如CdSe，從而可能產生細胞毒性和對環境的影響。因此，人們想發展安全和環保的熒光納米材料。熒光碳量子點CNPs主要成分為碳，表面富含羧基羥基，能發出明亮的熒光，具有高耐光性，激發和發射波長可調，環境友好和生物相容性而備受關注。然而CNPs材料在許·多實際應用中分離和回收困難。同時一維的熒光納米粒子/聚合物納米纖維，具有獨特的功能，如大的長徑比，獨特的光學特性，在制作器件時易于應用，而且制備一維納米纖維的靜電紡絲技術是一個非常簡單和通用的技術，已被廣泛應用于加工功能納米纖維膜材料。鐵作為身體重要組成元素，攝入足夠量的鐵和預防某些疾病之間具有重要關系。鐵的超量攝取，也是有害的，因為Fe3+能夠促進脂質，蛋白質和其他細胞成分的氧化。體內高含量的Fe3+與某些癌癥發病和器官功能障礙有關。因此，生理環境和動物細胞中Fe3+的檢測對生物和環境作用很大。在這個背景下，用于Fe3+檢測的熒光傳感器因為它的高靈敏度和操作容易和易于進行薄膜傳感更具吸引力。結合熒光性能和易于分離的特點，納米纖維膜負載CNPs將是很好的檢測Fe3+離子的材料。但是，在這方面CNPs/納米纖維膜材料未見報道。
技術實現思路
本專利技術目的在于，提供一種熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法及用途，該方法以聚丙烯腈和熒光碳量子點為原料，采用靜電紡絲技術制備熒光碳量子點CNPs/聚丙烯腈納米PAN納米纖維膜，從而獲得負載CNPs的納米纖維膜材料。通過該方法獲得的熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜可應用于水中的Fe3+的選擇性檢測。解決現有的熒光碳量子點材料在許多實際應用中分離和回收困難問題。本專利技術所述的一種熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，按下列步驟進行a、將聚丙烯腈粉末和熒光碳量子點在攪拌下溶于二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈粘性溶液，其中聚丙烯腈粉末熒光碳量子點的質量比為I : O. 2-5. 1，聚丙烯腈粉末二甲基甲酰胺的質量比為I : 5-38;b、將步驟a得到的聚丙烯腈粘性溶液裝進帶毛細管的注射器中，將連接高壓發生器的銅絲插入溶液中，鋁箔作為接收電極，調節好注射器毛細管與鋁箔接收裝置的角度及距離后，在溶液上加上5-30kV的電壓進行紡絲，獲得粗產品熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜；C、將步驟b得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜用水洗滌3次，除去殘留的溶劑二甲基甲酰胺，即可得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜。步驟a所述的聚丙烯腈為分子量為5萬-15萬聚丙烯腈聞分子。步驟c所述的水洗滌為去離子水、蒸餾水或超純水洗滌。所述的方法獲得的熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜在制備Fe3+選擇性熒光傳感檢測中的用途。本專利技術所述方法中的超純水為既將水中的導電介質幾乎完全去除，又將水中不離解的膠體物質、氣體及有機物均去除至很低程度的水。電阻率大于18MQ*cm，或接近 18. 3ΜΩ*αιι 極限值。本專利技術所述的熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法及用途，采用靜電紡絲技術制備熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜，該纖維膜對水中的Fe3+具有選擇性熒光傳感性質。熒光碳量子點(CNPs)負載在聚丙烯腈(PAN)納米纖維上導致激發光譜的藍移以及發射峰變尖銳，且能提高熒光碳量子點(CNPs)抗光漂白性能。在溫度110°C以下熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維具有良好的熱穩定性。可實現對水溶液中微摩爾濃度級Fe3+的檢測，鑒于該納米纖維膜良好的光學特性，選擇性，制備簡單，該熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜對水中Fe3+離子的熒光傳感具有很大應用潛力。附圖說明圖I為本專利技術實物和掃描電鏡照片，其中I為實物照片，2為掃描電鏡照片，其中插圖為納米纖維膜接觸角。圖2為本專利技術熒光性質圖，其中I為熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜和熒光碳量子點激發譜和發光譜，2為熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜的波長依賴性發光，3為熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜和熒光碳量子點抗光漂白性質，4為熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維熱穩定性。圖3為本專利技術熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維對Fe3+離子選擇性熒光傳感圖，其中I為在不同Fe3+離子濃度下熒光響應，2為對相同濃度不同金屬離子的選擇性熒光響應，3為對Fe3+離子選擇性熒光響應關系圖，4為的線性關系圖。具體實施例方式實施例Ia、稱取Ig分子量為5萬聚丙烯腈粉末和O. 2g熒光碳量子點在攪拌下溶于IOg 二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈粘性溶液；b、將粘性溶液裝進帶毛細管的注射器中，將連接高壓發生器的銅絲插入溶液中，鋁箔作為接收電極，調節好注射器毛細管與鋁箔接收裝置的角度及距離后，在溶液上加上IOkV的電壓進行紡絲，獲得粗產品熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜；C、將步驟b得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜用蒸餾水洗滌3次，除去殘留的溶劑二甲基甲酰胺，即可得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜。實施例2a、稱取Ig分子量為8萬聚丙烯腈粉末和5. Ig熒光碳量子點在攪拌下溶于38g 二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈粘性溶液；b、將此粘性溶液裝進帶毛細管的注射器中，將連接高壓發生器的銅絲插入溶液中，鋁箔作為接收電極，調節好注射器毛細管與鋁箔接收裝置的角度及距離后，在溶液上加上30kV的電壓進行紡絲，獲得粗產品熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜；C、將步驟b得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜用去離子水洗滌3次，除去殘留的溶劑二甲基甲酰胺，即可得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜。實施例3 a、稱取Ig分子量為15萬聚丙烯腈粉末和I. Og熒光碳量子點在攪拌下溶于5g 二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈粘性溶液；b、將粘性溶液裝進帶毛細管的注射器中，將連接高壓發生器的銅絲插入溶液中，鋁箔作為接收電極，調節好注射器毛細管與鋁箔接收裝置的角度及距離后，在溶液上加上5kV的電壓進行紡絲，獲得粗產品熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜；C、將步驟b得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜用超純水洗滌3次，除去殘留的溶劑二甲基甲酰胺，即可得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜。通過該方法獲得的CNPs/PAN納米纖維膜在Fe3+離子熒光傳感檢測中的用途。實施例4a、稱取Ig分子量為12萬聚丙烯腈粉末和2g熒光碳量子點在攪拌下溶于20g 二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈粘性溶液；b、將粘性溶液裝進帶毛細管的注射器中，將連接高壓發生器的銅絲插入溶液中，鋁箔作為接收電極，調節好注射器毛細管與鋁箔接收裝置的角度及距離后，在溶液上加上20kV的電壓進行紡絲，獲得粗產品熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜；C、將步驟b得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜用超純水洗滌3次，除去殘留的溶劑二甲基甲酰胺，即可得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜。實施例5通過本專利技術所述方法實施例1-4獲得的熒光碳量子點/聚丙本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，其特征在于按下列步驟進行：a、將聚丙烯腈粉末和熒光碳量子點在攪拌下溶于二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈粘性溶液，其中聚丙烯腈粉末∶熒光碳量子點的質量比為1∶0.2?5.1，聚丙烯腈粉末∶二甲基甲酰胺的質量比為1∶5?38；b、將步驟a得到的聚丙烯腈粘性溶液裝進帶毛細管的注射器中，將連接高壓發生器的銅絲插入溶液中，鋁箔作為接收電極，調節好注射器毛細管與鋁箔接收裝置的角度及距離后，在溶液上加上5?30kV的電壓進行紡絲，獲得粗產品熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜；c、將步驟b得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜用水洗滌3次，除去殘留的溶劑二甲基甲酰胺，即可得到熒光碳量子點/聚丙烯腈納米纖維膜。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李守柱，袁群惠，王傳義，
申請(專利權)人：中國科學院新疆理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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