一种纸基荧光试纸及其制备方法及应用

本发明属于分析化学领域。具体涉及一种纸基荧光试纸及其制备方法及应用，通过该方法可在简单、温和的反应条件下制备金属有机凝胶@聚丙烯腈纳米纤维(zr-mog@6-aca-pan nfm)荧光试纸，该试纸可具有优异的荧光响应性能，可用于环境中强力霉素污染物的可视化检测。

背景技术：

1、高达92％的患者曾使用过抗生素-抗病毒药物联合疗法，其中强力霉素(dox)、阿奇霉素、阿莫西林等抗生素可有效阻断炎症性风暴而被广泛使用来改善肺部感染和降低死亡率。然而，dox等抗生素的滥用给环境带来额外负担，而抗生素耐药性更是一个可能在未来几十年影响数百万人生命的问题。因此，如何低成本快速定量可视化检测抗生素对于人类健康有着非凡的意义和广阔的商业前景。所以我们寻找既简单的检测方法又廉价的设备去满足大量的分析检测需求，而低成本的纸基试纸测试是一种理想的解决方案，其优点是便携、成本低、特异性好，可实现对目标污染物的检测。

2、同时近年来，在将金属有机凝胶(mog)可作为发光传感材料方面已经取得了巨大进展，由于其独特的响应时间短和显著的发光性能，但目前行业中使用金属有机材料的一个突出障碍是它们的低加工性，因为材料通常以不溶性、脆性、结晶粉末形式存在，为了解决mof、mog等这类材料的不足，可通过与静电纺丝制备的有机聚合物的杂交这一策略，得到既具有金属有机材料-聚合物的复合材料的优异化学特性又可兼得有机聚合物的高加工性的特长，所得到的材料可作为荧光试纸来便捷的使用。

技术实现思路

1、针对现有技术问题存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种金属有机凝胶纳米纤维薄膜(zr-mog@6-aca-pan nfm)的制备方法及其应用，通过静电纺丝制备的pan nfm的修饰改性，帮助zr-mog均匀原位生长的制备方法，制得有着蓝色荧光性能的试纸，可快速定量可视化检测并特异性的检测环境中强力霉素污染物。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种纸基荧光试纸的制备方法，通过利用碳二亚胺edc和琥珀酰亚胺nhs激活pannfm，然后由6-氨基己酸6-aca与电纺的pan nfm在室温温和的条件下完成化学接枝改性，进一步在温和的反应条件下将zr-mog原位生长在改性的6-aca-pan nfm表面，得到具有蓝色荧光性能的试纸。

4、所述的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)：制备聚丙烯腈纳米纤维薄膜，将1.3g～2.6g聚丙烯腈(pan)粉末溶于10ml～20ml n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，室温下剧烈搅拌3小时使之充分溶解，得到澄清透明的即用型静电纺丝溶液，静电纺丝完成聚丙烯腈纳米纤维薄膜的制备；

6、(2)：薄膜的修饰改性，将0.3-0.6g长方形片状pan纳米纤维膜在naoh碱性溶液中浸泡2h；将纳米纤维膜取出，用去离子水冲洗至中性，然后转移到edc水溶液中继续改性，放在摇床上摇晃20-30分钟，再加入nhs粉末；三种物质的质量比为pan:edc:nhs＝1:3:4；将反应液在室温下振荡12-24小时，完成活化过程；接着取出活化膜用去离子水冲洗5-20分钟，然后将改性活化edc/nhs-pan nfm置于200-400ml浓度为0.22m的6-aca改性水溶液中24小时继续接枝，反应温度控制在35℃；完成以上步骤后，再用去离子水清洗两遍后，干燥得到修饰改性后的6-aca-pan nfm；

7、(3)：zr-mog的原位生长，0.58g～0.116g zrcl4、1.02g～2.10g 5-aia和1.05g～2.04g 1,3,5-苯三甲酸(btc)在80ml dmf和20ml h2o的混合溶液中超声处理0.5-1h，得到淡黄色澄清溶液；然后将10-20片长方形的改性的6-aca-pan nfm薄膜浸入上述澄清溶液中，继续超声处理15-30分钟，使待反应的原液充分扩散分布在纳米纤维之间；然后将膜和溶液的混合体系转移到鼓风干燥箱中，在90℃下加热10-24h；反应结束后，取出制备好的zr-mog@6-aca-pan nfm，用去离子水洗涤，在室温真空干燥得到zr-mog@6-aca-pan nfm薄膜荧光试纸。

8、所述的制备方法，步骤(1)中，静电纺丝为：在工作环境温度和相对湿度分别为20±2℃和40±10℃的条件下，以5ml/h的固定速度和40～50kv的工作电压电纺出pan溶液；此外，从电纺丝喷嘴头处到无纺布接收器的收集距离保持在150～200mm。

9、所述的制备方法，步骤(2)中，naoh碱性溶液为：将6.0～8.0g naoh溶于100ml去离子水中，在55℃下剧烈搅拌至完全溶解得到碱性溶液。

10、所述的制备方法，步骤(2)中，然后转移到200ml edc水溶液中继续改性。

11、根据任一所述制备方法获得的纸基荧光试纸。

12、所述纸基荧光试纸在环境中强力霉素污染物的可视化检测中的应用。

13、本发明具有以下优点：

14、(1)通过利用碳二亚胺和琥珀酰亚胺激活pan nfm，然后由6-氨基己酸与电纺的pan nfm在室温温和的条件下完成化学接枝改性，随后进一步可在温和的反应条件下将zr-mog原位生长上在改性后的6-aca-pan nfm表面，得到具有优异蓝色荧光性能的试纸。实际检测时，荧光试纸zr-mog@6-aca-pan nfm对dox的荧光响应在10s内快速完成，可视化检测限低至787.5ppb

15、(2)本发明所提供的方法和思路，利用静电纺丝法、修饰改性、水热-溶剂热生长相结合的策略，制备了zr-mog@6-aca-pan nfm薄膜荧光试纸，对比目前大多数mog荧光检测的研究还集中在粉末晶体和溶液状态下进行，薄膜纸基传感器可作为便携式荧光试纸，便于日常可视化检测，比粉末、溶液中进行荧光传感具有更加便捷、高效的优势；

16、(3)本发明所提供的修饰改性方法，克服了mog与聚合物之间较弱的相互作用，解决了zr-mog难于在聚合物纳米纤维原位生长的缺点，修饰改性工艺为mog生长提供了丰富的活性位点,纳米纤维膜具有亲水性好、荧光稳定性高等优点；

技术特征：

1.一种纸基荧光试纸的制备方法，其特征在于，利用碳二亚胺edc和琥珀酰亚胺nhs激活pan nfm，然后由6-氨基己酸6-aca与电纺的pan nfm在室温温和的条件下完成化学接枝改性，进一步在温和的反应条件下将zr-mog原位生长在改性的6-aca-pan nfm表面，得到具有蓝色荧光性能的试纸。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，静电纺丝为：在工作环境温度和相对湿度分别为20±2℃和40±10℃的条件下，以5ml/h的固定速度和40～50kv的工作电压电纺出pan溶液；此外，从电纺丝喷嘴头处到无纺布接收器的收集距离保持在150～200mm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，naoh碱性溶液为：将6.0～8.0g naoh溶于100ml去离子水中，在55℃下剧烈搅拌至完全溶解得到碱性溶液。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，然后转移到200ml edc水溶液中继续改性。

6.根据权利要求1-5任一所述制备方法获得的纸基荧光试纸。

7.根据权利要求6所述纸基荧光试纸在环境中强力霉素污染物的可视化检测中的应用。

技术总结
本发明公开了一种纸基荧光试纸及其制备方法及应用，通过利用碳二亚胺和琥珀酰亚胺激活PAN NFM，然后由6‑氨基己酸与电纺的PAN NFM在室温温和的条件下完成化学接枝改性，进一步在温和的反应条件下将Zr‑MOG原位生长上在改性后的6‑ACA‑PAN NFM表面，得到具有优异蓝色荧光性能的试纸。实际检测时，荧光试纸Zr‑MOG@6‑ACA‑PAN NFM对DOX的荧光响应在10s内快速完成，可视化检测限低至787.5ppb。

技术研发人员：牛和林,许志鹏,廉笑,陆洋
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13