[發明專利]一種基于響應性薄膜材料的pH值檢測方法

有效

• 申請號: 201910601342.1
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110346330B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 項青;羅英武;高翔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;C08F293/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種基于響應性薄膜材料的pH值檢測方法，首先調整緩沖溶液的pH值，以響應性薄膜材料作為響應元件，用不同pH值溶液將響應性薄膜材料浸濕；然后采集浸濕區域的反射光譜，得到反射特征峰波長；最后應用origin軟件擬合曲線，得到pH值計算公式，用于計算待測溶液的pH值。本發明的材料制備過程采用乳液聚合，制備工藝簡單，節能環保；同時該檢測方法敏感度高、速度快、精度高、響應材料可重復使用，檢測結果不受環境影響具有巨大的應用前景。

技術領域

本發明屬于高分子材料應用領域，尤其涉及一種基于響應性薄膜材料的pH值檢測方法。

背景技術

光子晶體是一類由不同折射率的介質在空間中周期性排列而形成的微納結構。根據布拉格公式，光子晶體反射特征峰波長與平均折光指數以及晶格常數成正比。只需通過改變光子晶體材料的折光指數或者晶格常數即可達到調控光子晶體結構色的目的。近年來光子晶體材料受到了廣泛研究，目前已發表相關論文數萬篇。有研究將光子晶體材料與響應性官能團相結合，實現了光子晶體傳感器材料的制備，以光子晶體材料的顏色為檢測變量，可用于化學物質檢測領域。考慮到羧基能在不同pH值環境下呈現不同程度的電離，將其與光子晶體材料相結合，可能為光子晶體材料在響應性檢測領域帶來新的應用空間。

目前常用的pH值檢測方法為pH試紙或pH計。然而pH試紙均為一次性，無法重復使用。pH試紙檢測方式通過裸眼對顏色進行比對判定pH值，判定結果受檢測人員主觀因素干擾，且并不適用于色弱、色盲等人員。此外，pH試紙蘸取液體后呈現的顏色并不均勻，通常呈現邊緣區域較淺中間區域較深的現象，區域的選擇將會對判定結果造成影響。同時，pH試紙呈現的顏色還會受到溫度影響。因此，pH試紙的檢測結果易受干擾，誤差較大。pH計測定結果較為精確，但是其相較于pH試紙體積與重量較大，且使用前需經過去離子水清洗、多種標準pH值緩沖溶液校正等多步操作，數據不易穩定，使用步驟繁瑣，且pH計的電極通常需要進行長期養護，進行少量樣品的快速檢測時具有一定局限性。因此如何通過日常使用方便快捷、可重復的方式實現pH值的檢測非常重要。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于響應性薄膜材料的pH值檢測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于響應性薄膜材料的pH值檢測方法，包括以下步驟：

(1)調整緩沖溶液的pH值，得到多個不同pH值溶液。

(2)以響應性薄膜材料作為響應元件，用步驟(1)得到的不同pH值溶液將響應性薄膜材料浸濕，得到對應不同pH值的浸濕薄膜；

(3)采集步驟(2)得到的對應不同pH值的浸濕薄膜的浸濕區域在300～1000nm波段范圍內的反射光譜，得到對應不同pH值的反射特征峰波長，擬合反射特征峰波長和pH值之間的關系曲線，得到pH值計算公式。

(4)用待測溶液將響應性薄膜材料浸濕，采集待測溶液的浸濕薄膜的浸濕區域在300～1000nm波段范圍內的反射光譜，獲取待測溶液對應的反射特征峰波長，通過步驟(3)中的pH值計算公式，計算得到待測溶液的pH值。

所述步驟(2)中的響應性薄膜材料由含有羧基的聚合物納米粒子膠乳與炭黑粒子以及二氧化硅粒子混合后除水干燥得到；

所述聚合物納米核殼粒子膠乳為三層結構，具體為一層兩親性大分子可逆加成斷裂鏈轉移試劑包裹兩層嵌段共聚物膠乳的結構；所述聚合物納米核殼粒子膠乳含有羧基，通過嵌段共聚物膠乳后補加兩親性大分子可逆加成斷裂鏈轉移試劑技術制備得到；其中聚合物納米核殼粒子的體均直徑為100～350nm；