[发明专利]玻璃微米孔道的制备方法及利用其对碱金属离子分离

说明书

本发明公开了复合物修饰的玻璃微米孔道的制备方法及利用其对碱金属离子分离的方法，步骤一：制备玻璃微米孔道；步骤二：配制好能够反应生成复合物的A，B溶液，步骤三：制备复合物修饰的玻璃微米孔道；在步骤一中制备的玻璃微米管的尾部利用注射针头注入一定体积的A溶液，然后将注射好A溶液的玻璃微米管插入B溶液中，吸取一定量的B溶液，让A和B溶液在玻璃微米管的针尖产生反应形成复合物，得到纳米器件。可以通过纳米器件的冠醚盐特异性孔道对钾离子具有特异性识别的功能，用于钾离子在混合碱金属离子溶液中的分离，具有普适性，更利于推广使用。

技术领域

本发明涉及微米孔道检测领域，具体涉及复合物修饰的玻璃微米孔道的制备方法及利用其对碱金属离子分离的方法。

背景技术

天然蛋白通道/孔具有独特的选择性和高效的离子转运，促使研究者对通道/孔的高度特异性调控进行研究，通过研究生物离子通道的机理，科学家们制备了各种人工固体通道/孔，用于离子的输运和分离。例如，石墨烯纳米孔、碳纳米管、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、阳极氧化铝(AAO)膜等。

其中，玻璃微米管由于制备方法简单易操作，价格便宜，被广泛应用。然而，这些人工固体通道/孔隙存在的主要问题是：第一，孔隙尺寸大，表现出较差的离子选择性；第二，使用时不方便，实操性差，需要在人工固体纳米孔上利用功能材料进行改性，使孔径减小到合适的尺寸，或者修饰上特定的功能材料用于特异性检测；第三，推广价值低。

冠醚是典型的化合物，在水溶液中以相当特定的方式将碱和碱土阳离子结合在它们的腔内。这是因为阳离子大小与冠醚空腔的关系，它们选择性地与阳离子结合，正是因为这种性质许多研究学者将孔洞与冠醚结合形成具有离子响应的复合纳米孔。

目前，冠醚材料应用于微米孔道较多，但是将冠醚和硝酸锌反应形成冠醚盐后与支撑成分碱式硝酸锌共同作用修饰在玻璃微米孔道的研究很少。

发明内容

本发明的目的是提供基于复合物修饰的玻璃微米孔道的制备方法及其在分离混合碱金属离子方面的应用，要解决现阶段玻璃微米孔道能耗高、使用不方便、灵敏度差、尺寸大、推广价值低等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供复合物修饰的玻璃微米孔道的制备方法及利用其对碱金属离子分离的方法，其中，基于Z₅HN@DAC₁₂N₄O₁₀复合物修饰的玻璃微米孔道的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备玻璃微米孔道；

步骤二：配制好能够反应生成Z₅HN@DAC₁₂N₄O₁₀复合物的A，B溶液，其中，A溶液为4，13-二氮杂-18-冠醚-6的溶液，B溶液为六水硝酸锌的溶液，

步骤三：制备Z₅HN@DAC₁₂N₄O₁₀复合物修饰的玻璃微米孔道；

在步骤一中制备的玻璃微米管的尾部利用注射针头注入一定体积的A溶液，然后将注射好A溶液的玻璃微米管插入B溶液中，吸取一定量的B溶液，让A和B溶液在玻璃微米管的针尖产生反应形成Z₅HN@DAC₁₂N₄O₁₀复合物，得到具有功能性纳米孔道的纳米器件；

步骤四：通过皮安计，电化学工作站，电感耦合等离子体发射光谱仪等仪器检测不同的碱金属离子溶液的电流变化以及离子浓度。

进一步，步骤一包括如下步骤：

s1，将玻璃材料管置于体积比为1:1的浓硫酸、过氧化氢混合溶液中，超声处理，然后用高纯水、乙醇冲洗，后将其置于高纯水中备用；