[发明专利]一种生物质基纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种离子快速检测的生物质基纳米粒子及其制备方法，所述生物质基纳米粒子由羧基纤维素纳米晶接枝荧光分子得到。本发明可直接用于铜离子浓度检测分析，不必调节测试液pH和温度，可在现场快速检测，检测下限0.1ppm，可直接检测人体饮用水和工厂排放污水是否符合国家标准，与传统方法比具有灵敏、无毒、环境友好、相容性好、成本低、工艺简单等优点。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种生物质基纳米粒子及其制备方法和应用。

背景技术

铜是人体必需的微量元素之一，其在中枢神经系统中具有重要作用，但是过量的铜离子浓度的摄入会导致氧化应激和很多严重的神经退行性疾病，如缅克斯综合症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症等。作为一种不可生物降解的重金属，Cu²⁺易积聚在人类和动物的重要器官，对生物和环境产生严重影响。我国对人类饮用水和工业废水中铜离子浓度(Ⅰ级标准)都有严格的标准，不得超过0.5μg/mL，所以铜离子的检测特别重要。常用的铜检测方法有原子吸收光谱仪、离子色谱法、电感藕合等离子体质谱等，尽管这些方法准确、灵敏，但存在仪器价格昂贵、处理过程繁琐、分析时间长、药品成本高等不足。因此，发展灵敏、高效、低廉、方便、快捷的铜离子检测技术非常有必要。

本发明将羧基纤维素纳米晶接枝荧光分子，优化荧光强度，使其在铜离子检测传感中更灵敏，可直接用于铜离子检测分析，不必调节检测液pH值和温度，并且可检测铜离子浓度范围广，具有方便快捷灵敏的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种生物质基纳米粒子及其制备方法和应用，采用该物质基纳米粒子检测水体中铜离子浓度灵敏度高、方便快捷。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种生物质基纳米粒子，所述生物质基纳米粒子由羧基纤维素纳米晶接枝荧光分子得到。

按上述方案，所述羧基纤维素纳米晶的羧基含量为0.1-3mmol/g。

按上述方案，所述荧光分子为5-氨基荧光素、7-氨基-4-甲基香豆素、7-羟基-4-甲基香豆素中的一种或几种；所述生物质基纳米粒子的荧光分子接枝量为0.01-0.6mmol/g。

本发明还提供上述生物质基纳米粒子的制备方法，其步骤如下：

1)将羧基纤维素纳米晶与溶剂混合，经超声分散得到羧基纤维素纳米晶混合液；

2)将催化剂预先溶解于溶剂中得到催化剂溶液，然后将催化剂溶液逐滴加入到步骤1)所得羧基纤维素纳米晶混合液中，经预反应得到反应液；

3)将荧光分子加入到步骤2)所得反应液中进行接枝反应，随后经离心分离、洗涤、干燥得到淡黄色粉末状的生物质基纳米粒子。

按上述方案，步骤1)和步骤2)所述溶剂相同，为水、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种；步骤1)所述羧基纤维素纳米晶混合液的质量浓度为0.1-10％。

按上述方案，步骤2)所述催化剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺混合物(EDC/NHS)、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐/4-二甲氨基吡啶混合物(EDC/DMAP)、4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)中的一种；所述催化剂与羧基纤维素纳米晶的质量比为0.2-10：1。

按上述方案，步骤2)所述预反应条件为：18-50℃下反应10-60min。

按上述方案，步骤3)所述荧光分子用量为羧基纤维素纳米晶质量的0.5-20倍。

按上述方案，步骤3)所述接枝反应条件为：避光条件下，于18-50℃反应1-48h。