基于天然纖維素物質(zhì)的金屬離子比色傳感器和硅材料的制備及性能研究.pdf

1、光化學(xué)傳感器由于具有實(shí)時(shí)監(jiān)測而不需要復(fù)雜昂貴的儀器而備受人們的關(guān)注。其中，比色傳感可以通過肉眼觀察實(shí)現(xiàn)重金屬離子的檢測而更加受到人們的極大的興趣，具有非常廣闊的發(fā)展的空間。眾所周知，諸如濾紙、棉花、布的纖維素材料是世界上最廉價(jià)和最易獲取的有機(jī)原材料。纖維素是一種復(fù)雜的多糖，由大量的葡萄糖殘基通過β-1，4-糖苷鍵連接而成，聚合物鏈通過大量的氫鍵作用自組裝成無規(guī)復(fù)雜，具有三維網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，其表面和內(nèi)部富含大量的羥基。因此，用天然纖維素物

2、質(zhì)作為載體和模版來制備金屬離子傳感器是一個(gè)非常好的選擇。
　　 本論文以天然纖維素為基底或模板，通過表面溶膠-凝膠法在其表面修飾上二氧化硅超薄膜以活化纖維素為進(jìn)一步功能化修飾提供便利，然后通過自組裝的方法組裝上染料分子制備出了重金屬離子(Cd2+，Cu2+)比色傳感器;或通過煅燒的方法把濾紙模板除去，然后通過低溫鎂熱還原的方法制備出具有濾紙的層次結(jié)構(gòu)的硅材料，并進(jìn)行了電化學(xué)表征，為了改善其電化學(xué)性質(zhì)，把銀納米顆粒引入到硅材料上，

3、制備出了具有更好的電化學(xué)性質(zhì)的銀修飾的硅材料。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1.基于天然纖維素物質(zhì)的重金屬Cd2+比色傳感器的制備及性能研究。我們以天然纖維素物質(zhì)（普通的商業(yè)定量濾紙）為基底，設(shè)計(jì)并制備出了一種可以循環(huán)使用的用于檢測水溶液中金屬Cd2+的比色傳感器。首先，通過表面溶膠-凝膠法在濾紙納米纖維表面沉積二氧化硅超薄膜，然后，通過自組裝的方法把TMAC（三甲氧基硅基丙基-N,N,N-三甲基氯化銨）組裝到二氧化硅超薄膜

4、表面，最后，把PAR（4-吡啶偶氮間二苯酚）染料通過氫鍵作用固定到TMAC的表面從而制備出傳感器材料。這種金屬鎘離子Cd2+比色傳感器具有很好的靈敏性和選擇性，一旦接觸濃度較高的Cd2+溶液，傳感器的顏色會立刻由黃色變?yōu)樽仙?，肉眼檢測限為5μM。對該傳感器的重復(fù)利用性也進(jìn)行了研究，通過用EDTA溶液處理已經(jīng)浸入金屬Cd+溶液的傳感器材料可以實(shí)現(xiàn)對傳感器材料的反復(fù)使用。
　　 2.基于天然纖維素物質(zhì)的重金屬Cu2+比色傳感器的制備

5、及性能研究。首先以羅丹明B，三（氨乙基）胺為原料合成了RHB-tren，接著以RHB-tren和三乙氧基硅丙基異氰酸酯為原料合成了羅丹明類衍生物RHB-tren-NCO，研究了該化合物在乙腈溶液中對金屬銅離子的檢測，羅丹明類化合物RHB-tren-NCO的乙腈溶液的顏色為無色，加入較高濃度的銅離子后，溶液的顏色會由無色變?yōu)榉奂t色。其他金屬離子并沒有引起明顯的顏色變化。說明該化合物的對銅離子有很好的選擇性。通過自組裝的方法將其組裝到二氧化

6、硅修飾的濾紙上并進(jìn)行了初步性能研究。
　　 3.鎂熱還原二氧化硅及電化學(xué)性能研究。以濾紙纖維素為模板，通過表面溶膠-凝膠法在濾紙表面修飾上超薄二氧化硅膜，然后通過煅燒除去濾紙模板得到了具有濾紙層次結(jié)構(gòu)的二氧化硅材料，接著再經(jīng)過低溫鎂熱還原制備出了具有濾紙層次結(jié)構(gòu)的硅材料，隨后為了改善硅材料的性能，把Ag納米顆粒引入其內(nèi)，制備出了銀納米顆粒修飾的硅材料，并對硅及銀修飾的硅材料進(jìn)行了電化學(xué)性能測試。引入Ag納米顆粒后的硅材料的電容比