[发明专利]基于双螺旋二十四面体结构的pH敏感元件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及pH传感技术领域，特别涉及到一种基于双螺旋二十四面体结构的pH敏感元件的制备方法。

背景技术

pH传感技术在环境保护、工业检测、生物医用等领域得到可广泛的应用。其中，pH响应型功能聚合物因其出色的灵敏性和稳定性引起了越来越多科学工作者的关注。刺激响应型聚合物可以通过自组装的方式得到形态各异的聚集体，它们在受到外界刺激，如电磁场、光照、温度或pH值变化时，会迅速产生特异性响应，从而引起整个聚合物结构相转变和体积相转变。

目前，在pH传感技术领域，对pH响应型功能聚合物传感的研究主要集中在对其结构、体积相转变的量化输出和对其三维结构的精细化、复杂化上。出于直观性的考虑，具有光学特性的聚合物结构成为了pH传感的一个热门选择，如已经被广泛研究的猫眼石、蝴蝶翅膀结构等。

但是这些传统的光学结构都缺乏高度对称性，即显示出很强的角度依赖性，这不利于实际应用中pH测量结果稳定性的需求。例如申请号为CN201210239890.2的中国发明专利，其公开了一种pH响应的复合智能高分子光子晶体，利用morpho(大闪蝶)蝶翅中树枝状结构来构建聚合物框架，展现出灵敏的U形响应曲线。但是缺乏对称性的结构和非单值对应的输出结果使得该pH传感元件的应用前景堪忧。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种具有三维对称性的双螺旋二十四面体结构的pH敏感元件的制备方法，以得到一种对角度依赖性弱，测量结果稳定且可靠的pH敏感元件。

为解决上述问题，本发明提供一种基于双螺旋二十四面体结构的pH敏感元件的制备方法，包括：

S1、提供双螺旋二十四面体结构的模板；

S2、以所述模板为载体，在所述模板上形成聚甲基丙烯酸。

进一步，步骤S2包括：

S21、配置甲基丙烯酸单体前驱液；

S22、将所述模板浸渍于所述甲基丙烯酸单体前驱液内；

S23、取出所述模板，并使附着于所述模板上的甲基丙烯酸单体前驱液发生自组装反应，在所述模板上形成聚甲基丙烯酸。

进一步，步骤S21的方法为：

将10ml甲基丙烯酸单体、5ml交联剂EGDMA和25mg引发剂AIBN共同溶于10ml乙醇中，形成甲基丙烯酸单体前驱液。

进一步，步骤S22中，所述模板浸渍于所述甲基丙烯酸单体前驱液内的温度为室温，时间为24h。

进一步，步骤S23中，自组装反应的条件为在65℃下放置24h。

进一步，其特征在于，步骤S1中所述的模板为黄星绿小灰蝶蝶翅。

进一步，步骤S1和步骤S2之间还包括：

将所述蝶翅在30℃条件下浸渍在6wt.％的氯化氢溶液中4小时；

接着再在60℃的10wt.％的氢氧化钠溶液中浸渍20min；

取出蝶翅，用清水清洗蝶翅，并平铺在玻璃纤维布上；

最后将置于玻璃纤维布上的蝶翅在60℃下干燥20分钟，随后在室温下干燥24h。

进一步，将蝶翅平铺于玻璃纤维布上之前，还包括对所述玻璃纤维布进行以下处理：

在120℃下烧结2小时；

在15％的乙酸溶液中80℃浸渍45分钟；

在乙醇中超声20分钟；

在10％的硅烷偶联剂溶液中恒压煮沸30-60分钟。

进一步，步骤S1中所述的模板为聚苯乙烯。

进一步，所述聚苯乙烯的制备方法包括：

合成聚苯乙烯-聚乳酸嵌段聚合物；

将嵌段聚合物作为溶质，配置成10wt.％的二氯甲烷溶液；

将所述溶液倒入模具中；

室温干燥两周使所述溶液成形，形成块体样品；

在65℃下干燥3天，然后加热到175℃保持3分钟；

将块体样品置于0.5mol/L的碱液中三天，除去聚乳酸。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

1、本发明制得的pH敏感元件能根据环境pH值的变化单调改变其反射光波峰，即每一pH值都对应着不同的反射光颜色，实现pH比色传感的真实性和稳定性。

2、本发明制得的pH敏感元件由于其高度球对称的内部三维结构，测得的反射光波峰不依赖于测量角度，从而达到在任何角度探测都有稳定结果输出。

3、本发明的制备方法具有方便、安全、简单、稳定和耗时短的优点。

附图说明