[發明專利]一種基于含硫納米凝膠的光子晶體汞離子檢測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010048518.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111157519A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 馬威;寇東輝;張淑芬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78;C08F220/56;C08F226/02;C09D133/26;C09D1/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李娜;李馨

本發明屬于新材料制備領域，具體涉及一種基于含硫納米凝膠的光子晶體汞離子檢測器及其制備方法。一種基于含硫納米凝膠的光子晶體汞離子檢測器，所述檢測器由基質和固化在所述基質上的一維光子晶體膜組成，所述一維光子晶體膜是由親水性含硫納米凝膠和與此凝膠具有折射率差的物質在基質上交替組裝而成，所述親水性含硫納米凝膠是由含硫聚合物單體與親水性聚合物單體聚合而成。本發明所述的基于親水性含硫納米凝膠的光子晶體汞離子檢測器具有對汞離子響應靈敏度高，可視化程度高，可逆性和循環穩定性高，檢測濃度范圍廣的優點，且用于制備光子晶體汞離子檢測器的材料廉價易得，制備過程簡單、快速。

技術領域

本發明屬于新材料制備領域，具體屬于傳感與檢測新材料制備領域，具體涉及一種基于含硫納米凝膠的光子晶體汞離子檢測器及其制備方法。

背景技術

汞離子是一種重金屬離子，對環境和人體有著極大的危害作用，其污染來源廣泛，進入水環境中的汞離子經過細菌的作用可以轉化為甲基汞，甲基汞是一種神經毒素，可以經過食物鏈最終富集于人體之中，導致多種嚴重疾病，因此對汞離子的檢測具有重要的意義。近年來，汞離子的比色檢測研究受到廣泛的關注，比色檢測是通過顏色變化來反應環境參數的變化，具有操作簡便、可視化檢測等優點，在傳感檢測領域具有較高的應用價值。一維光子晶體是由兩種材料在一個方向上交替堆疊組成的具有光子帶隙的周期性電介質結構，當光子帶隙落于可見光范圍內，會展現出肉眼可見的顏色。將光子晶體結構與汞離子敏感的凝膠材料相結合制備汞離子響應性光子晶體材料是理想的汞離子檢測器設計。現有的光子晶體汞離子比色檢測器采用適配子功能化凝膠作為響應材料，當適配子與汞離子相結合，適配子構型發生變化，引導凝膠收縮，導致光子晶體納米結構發生變化，產生顏色變化，達到汞離子比色檢測的目的。但適配子的設計、合成成本較高，且需要化學合成的方法將其修飾到凝膠材料上，過程繁瑣，并且所制備的光子晶體檢測器循環使用5次后由于組裝材料的溶解無法繼續使用，實際應用受限。

發明內容

為解決上述問題，本發明采用低成本的含硫聚合物單體與親水性聚合物單體制備親水性含硫納米凝膠，將此納米凝膠組裝為一維光子晶體材料，基于Hg-S強的配位相互作用，含硫的納米凝膠與汞離子相互作用，引起親水性含硫納米凝膠體積收縮，光子晶體傳感器微觀結構改變，傳感器顏色發生變化，進而實現汞離子的可視化檢測。

一種基于含硫納米凝膠的光子晶體汞離子檢測器，所述檢測器由基質和固化在所述基質上的一維光子晶體膜組成，

所述一維光子晶體膜是由親水性含硫納米凝膠和與此凝膠具有折射率差的物質在基質上交替組裝而成，

所述親水性含硫納米凝膠是由含硫聚合物單體與親水性聚合物單體聚合而成，所述含硫聚合物單體為烯丙基硫脲、烯丙基硫醇、乙烯基硫脲或異戊烯基硫醇，所述親水性聚合物單體為丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、N-異丙基丙烯酰胺或N-乙烯基甲酰胺；

所述與親水性含硫納米凝膠具有折射率差的物質為氧化鈦、氧化鋅、氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。

本發明所述一維光子晶體膜是由親水性含硫納米凝膠和與此凝膠具有折射率差的物質在基質上交替組裝而成的。

上述技術方案中，優選所述一維光子晶體膜是由一層親水性含硫納米凝膠和一層與此凝膠具有折射率差的物質在基質上組裝而成。

上述技術方案中，優選與基質接觸的為所述親水性含硫納米凝膠。

本發明所述親水性含硫納米凝膠是由含硫聚合物單體與親水性聚合物單體聚合而成，所述含硫聚合物單體為烯丙基硫脲、烯丙基硫醇、乙烯基硫脲或異戊烯基硫醇，所述親水性聚合物單體為丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、N-異丙基丙烯酰胺或N-乙烯基甲酰胺，操作步驟如下：

①將含硫聚合物單體和親水性聚合物單體溶解于去離子水中，得單體混合溶液；