[发明专利]一种碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜的制备方法及应用，其可以灵敏精确检测溶剂，合成方法包括以下步骤：(1)室温混合质量比1∶2木质素磺酸钠和对苯二胺于10毫升乙醇中，200℃水热反应9h后，改性处理后离心获得改性碳点原液；(2)垂直沉积制备二氧化硅(蛋白石结构)胶体晶体模板，将含有甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，丙烯酸(AA)，N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)，改性碳点和2‑羟基‑2‑甲基苯丙酮(1173)混合液注入胶体模板光聚合后，经氢氟酸刻蚀获得碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜。

技术领域

本发明涉及一种碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜的制备技术领域以及溶剂检测应用领域。

背景技术

光子晶体凝胶薄膜是一种具备光子带隙的柔性材料，其可对外界刺激如pH，压力和重金属离子等产生响应，通过溶胀收缩行为改变光子带隙的位置改变，从而实现对外界刺激比色检测。传统的光子晶体凝胶薄膜是使用模板法共聚含有特异性识别基团的聚合物制备的，通过特异性识别基团与识别物质之间的作用，如金属螯合作用和离子与离子作用力实现专一性灵敏响应外界刺激。但是对于溶剂检测，由于其聚合物基质的溶胀收缩型性质，光子晶体凝胶薄膜无法定量准确地进行检测。与此同时，仪器分析测试技术由于需要复杂的程序，财力人力耗费以及特定的测试条件大大限制了其应用。因此一种先进便捷灵敏的测试技术是迫切需要的。

环境和健康问题一直是社会和公民关心的热点话题，工业污染等问题一直尚未解决，特别是工业生产中产生的有机溶剂对环境健康构成很大的威胁。有机溶剂种类繁多，使用范围广泛且使用量大，因此有机试剂对环境和健康的危害问题日益突出，很多有机试剂会刺激皮肤，引起中枢系统等不适。故解决有机溶剂污染问题迫在眉睫。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的第一目的提供一种碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜的制备方法及应用于对乙醇溶液精确灵敏便捷的检测。

本发明的第二目的在于提供一种以碳量子点基为识别基团，通过碳量子点对乙醇溶液的特异性响应，专一精确检测不同浓度的乙醇溶液，改善了传统响应型光子晶体凝胶对于溶剂检测的专一性及准确性。

本发明的第三目的是提供一种利用反蛋白石结构的结构色，通过不同浓度乙醇溶液作用，改变光子晶体光子带隙的位置，进而引起结构色的改变，实现对乙醇溶液的比色检测，简化了传统分析技术的检测程序以及降低检测成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)室温混合质量比1∶2木质素磺酸钠和对苯二胺于10mL乙醇中，200℃水热反应9h冷却，将获得碳量子点原液与碳亚二胺(EDC)，丙烯酸(AA)以一定比例混合，并在60℃下反应5h，改性处理后离心获得改性碳点原液；

(2)垂直沉积制备二氧化硅(蛋白石结构)胶体晶体模板，将含有甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，丙烯酸(AA)，N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)，改性碳点和2-羟基-2-甲基苯丙酮(1173)混合液注入胶体模板光聚合后，经5％氢氟酸溶液刻蚀获得碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜。

本发明提供的一种碳量子点基反蛋白石结构凝胶薄膜是由上述合成方法制得。

本发明提供一种荧光精确检测乙醇溶液的方法，其特征在于，荧光碳量子点的引入增加了检测的准确性，利用乙醇溶液对碳量子点荧光强度的影响，实现对乙醇的特异性精确识别及乙醇溶液水含量的检测。

本发明提供一种比色检测乙醇溶液的方法，其特征在于，模板法制备反蛋白石结构的凝胶薄膜与不同体积分数乙醇水溶液作用引起凝胶薄膜的体积变化，改变了反蛋白石结构凝胶薄膜光子带隙的位置进而改变了凝胶薄膜的结构色。因此根据结构色的改变实现肉眼实时检测乙醇溶液。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：