[发明专利]基于蛋壳膜平台红色荧光铜纳米团簇原位合成方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于蛋壳膜反应平台红色荧光铜纳米团簇原位合成的方法及应用，该方法以蛋壳膜为反应平台，铜盐为金属前驱物，二硫苏糖醇为还原剂，原位合成了包埋在蛋壳膜内的荧光铜纳米团簇复合材料，结构记为Cu NCs/ESM，所制备的复合膜材料在紫外灯下整体发出很强的红色荧光。该合成方法简单、经济、易行，并成功应用于表面荧光图案化。此外，Cu NCs/ESM复合膜材料可作为银离子检测试纸，实现溶液中银离子的可视化检测。本方法所制备的荧光复合膜材料方便回收和循环利用，在传感、催化、光电器件、防伪、表面增强拉曼等领域有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光金属纳米团簇的制备与应用领域，具体涉及一种基于蛋壳膜平台红色荧光铜纳米团簇原位合成方法及应用。

背景技术

金属纳米团簇(NCs)一般由几个至几十个金属原子组成，具有类似分子的性质，如不连续的能级状态、与尺寸相关的荧光性等。作为一种新兴的荧光纳米材料，金属纳米团簇因其超小的尺寸、良好的生物相容性、独特的光学电学性质等，在传感、催化、生物成像、光电器件等领域有广泛的应用。然目前研究主要集中在荧光金、银两种贵金属纳米团簇，对其他种类的金属纳米团簇研究较少。由于贵金属的自然资源有限，近年来，关于减少贵金属的使用引起了越来越多的关注，科学家们正致力于用Cu、Ni、Fe等第一行过渡金属来取代Au、Ag、Pt、Pd等贵金属在各领域的应用。其中，铜纳米材料具有较高的导电、催化性能，性质类似于Au、Ag等贵金属，且廉价经济，应用广泛，但是采用传统方法制备的铜纳米材料尺寸较大，粒径不均，容易氧化，不稳定。目前，基于蛋白质、DNA等大分子的模板法已证明是合成荧光铜纳米团簇的有效方法，但是关于荧光铜纳米团簇的合成与性能研究仍具有很大的挑战与机遇。另一方面，已报道的金属纳米团簇的合成方法大多比较复杂、耗时，合成条件也较苛刻，而且几乎全是在均相溶液体系中合成，原始产物多具有尺寸异质性，进一步研究时，还需要纯化处理，这在很大程度上限制了荧光金属纳米团簇应用范围的拓展。因此，鉴于目前制备的铜纳米团簇多为液相，且发出的荧光多为短波长的蓝光，为拓展荧光铜纳米团簇的形态与应用，制备能够发出红色荧光的固相铜纳米团簇是很有意义的。但是，目前仅有的少许固态铜纳米团簇的报道其制备方法均较繁琐且不是采用的原位合成方法。蛋壳膜(ESM)作为禽蛋产品的副产物，资源丰富，是一种不溶于水的固态生物材料，具有微观的纤维网状结构，主要成分为蛋白质，占膜重90％左右，以ESM为反应平台，铜盐为金属前驱物，二硫苏糖醇为还原剂，原位合成包埋在蛋壳膜内的红色荧光铜纳米团簇复合材料(Cu NCs/ESM)，尚未见报道。同时，对所制备的Cu NCs/ESM复合膜材料在表面荧光图案化和离子检测试纸方面的应用进行研究也具有很大的创新性。

发明内容

本发明是针对现有技术的不足，提供一种简单易行、廉价经济、通用的固态整体荧光铜纳米团簇复合膜材料的原位合成方法，并研究其在表面荧光图案化和离子检测试纸方面的应用。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于蛋壳膜平台红色荧光铜纳米团簇原位合成方法，所述的合成方法包括以下步骤：

(1)从新鲜的鸡蛋壳内揭下蛋壳膜，用去离子水将蛋壳膜冲洗干净，裁剪，浸泡在去离子水中，待用；

(2)取浸泡后的蛋壳膜置于可溶性铜盐水溶液中，室温下孵化作用一段时间；

(3)取出吸附了铜离子的蛋壳膜并将表面游离的铜离子冲洗干净后，置于二硫苏糖醇水溶液中，室温下静置反应3小时，即得到包埋在蛋壳膜内的荧光铜纳米团簇复合材料。

进一步，步骤(1)蛋壳膜裁剪的尺寸为：宽为0.9-1.1cm，长为1.9-2.1cm。

进一步，步骤(2)中蛋壳膜与可溶性铜盐水溶液的比例为1:0.9-1.2片/mL。

进一步，步骤(2)所述的可溶性铜盐的浓度为50mmol·L^-1。

进一步，步骤(2)所述的可溶性铜盐包括硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜和氯化铜。