[發(fā)明專利]一種用于水體中金屬離子實(shí)時檢測的熒光薄膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113185969B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔元靖;盧文宇;錢國棟;楊雨
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/02;C08J5/18;C08L33/12;C08L87/00;C08L27/16;C08L29/04;G01N21/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種用于水體中金屬離子實(shí)時檢測的熒光薄膜及其制備方法。所述金屬離子為銅或鎘離子，所述薄膜采用高分子聚合物和金屬有機(jī)框架材料混合制備得到，將高分子聚合物用有機(jī)溶劑溶解后，向其中加入特定金屬有機(jī)框架材料，攪拌均勻后涂覆在玻璃或硅片等襯底上，揭下后即得到熒光薄膜。本發(fā)明制得的薄膜裝載能力大，檢出限低，線性檢測范圍廣，對一系列干擾離子具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠靈敏地分析檢測出水中的銅、鎘離子。響應(yīng)時間為5～15秒，成本低廉，制備簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于離子檢測材料領(lǐng)域，涉及一種用于水體中金屬離子實(shí)時檢測的熒光薄膜及其制備方法，尤其是針對水體中銅、鎘離子實(shí)時檢測的熒光薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來隨著工業(yè)與農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對經(jīng)濟(jì)帶來了快速增長的同時，也讓環(huán)境污染尤其是水污染的情況愈演愈烈，這是需要人類關(guān)心和解決的重大問題。重金屬污水的肆意排放，垃圾的隨意丟棄，甚至是簡簡單單的食物鏈傳播都會對環(huán)境以及人類自身造成不可逆的危害。重金屬污染主要來源于工業(yè)與生活污染，如銅、鎘元素等。銅是一種重要的微量營養(yǎng)元素，對一些酶及其它細(xì)胞活動也起很重要的作用，但作為重金屬離子，攝入過量的銅可能引起嚴(yán)重的健康問題，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病，如帕金森氏癥和威爾森氏病等。鎘是人體非必需元素，當(dāng)體內(nèi)鎘元素過量積累，損傷腎小管，病者出現(xiàn)糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。使骨骼的代謝受阻，造成骨質(zhì)疏松、萎縮、變形等一系列癥狀。因此，通過制定合理的方法來測定各種公共資源和公用事業(yè)中這些金屬離子的污染狀況非常重要。

在過去的幾十年中，已經(jīng)建立了許多檢測重金屬離子的方法，包括原子吸收光譜法(AAS)，表面等離子體共振光譜法(SPR)，紫外-可見分光光度法，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)，液相色譜法，伏安法等。這些測試方法可以靈敏地檢測出金屬離子，但是具有所需設(shè)備十分昂貴、運(yùn)營成本高昂、所需分析時間較長等缺點(diǎn)。因此，有必要開發(fā)一種可靠、方便的方法來進(jìn)行檢測。與上述傳統(tǒng)分析方法不同，熒光傳感器由于價格低廉、靈敏度高、選擇性良好以及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)而吸引了許多研究者的關(guān)注。

作為一類新興的多孔材料，金屬有機(jī)框架材料具有易調(diào)控的結(jié)構(gòu)、規(guī)則的晶型、尺寸可調(diào)的孔道等特點(diǎn)，近年來在發(fā)光、氣體存儲、磁學(xué)、非線性光學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。而熒光金屬有機(jī)框架材料由于對于金屬離子檢測靈敏度高、選擇性好，在各種離子的檢測與去除方面應(yīng)用廣泛。然而，金屬有機(jī)框架粉末的可塑性較差，原位合成的金屬有機(jī)框架膜力學(xué)性能不高，極易破碎，使用過程中膜易產(chǎn)生缺陷。為解決上述問題，金屬有機(jī)骨架材料因其具有與聚合物之間良好的相容性、高孔隙率和比表面積等優(yōu)勢，作為混合基質(zhì)膜中的優(yōu)良填充材料得到了廣泛關(guān)注，即柔性的聚合物材料中與剛性的金屬有機(jī)框架材料進(jìn)行簡單混合。柔性的高分子聚合物具有良好的可加工性，將其引入金屬有機(jī)框架材料中可以在一定程度上結(jié)合二者的優(yōu)勢，改善金屬有機(jī)框架材料的力學(xué)性能，提高金屬有機(jī)框架材料的穩(wěn)定性與可加工性。

基于以上內(nèi)容，開發(fā)一種可實(shí)時實(shí)地、簡單快捷且成本低廉的水體銅、鎘離子熒光檢測薄膜是非常有意義的。通過將薄膜與手持式熒光光譜儀結(jié)合使用，可通過檢測薄膜光譜變化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)銅、鎘離子濃度的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供多種負(fù)載金屬有機(jī)框架的薄膜及其制備方法，從而開發(fā)多種可以快速方便成本低的銅、鎘離子檢測薄膜。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于水體中金屬離子實(shí)時檢測的熒光薄膜，所述的金屬離子為銅、鎘離子，所述薄膜采用70～80重量份的高分子聚合物和20～30重量份的金屬有機(jī)框架材料混合制備得到。