[发明专利]一种聚苯胺纳米纤维膜维生素C颜色传感器及其检测方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种聚苯胺纳米纤维膜维生素C颜色传感器，属于纳米功能材料的技术领域。

背景技术

    维生素C，又名L-抗坏血酸，是一种水溶性化合物，不仅广泛参与机体氧化、还原等复杂的代谢过程，还能促进体内胶原蛋白和粘多糖的合成，增强机体抵抗力。缺乏时可引起造血机制障碍、贫血、微血管壁通透性增加，脆性增强，容易出血等坏血病症状。由此可知维生素C与人类的关系是十分密切的，但人体自身不能合成维生素C，必须从食物中摄取。每个成年人每日的最低摄入量为30mg，但维生素C的摄入也并非越多越好，人体若一次摄入2500-5000mg以上时，就可能会导致红细胞大量破裂出现溶血等危重现象。除此之外维生素C还会给人类日常的化验检查带来一定的麻烦，只要其中有“氧化―还原反应”过程的，维生素C都有可能参与其中，进而对检查结果造成影响。其中最常见的是对尿液分析的影响。大量摄入维生素C，可使尿隐血、尿糖以及亚硝酸盐等化验项目出现假阴性的结果，故必须对维生素C的含量进行检测。现有的维生素C检测方法主要有滴定法（如2，6-二氯靛酚滴定法和碘滴定法）、分光光度法、荧光分析法及色谱法等。这些方法或多或少都存在着缺陷。例如在2，6-二氯靛酚滴定法中往往存在有除维生素C外的杂质可将2，6-二氯靛酚还原，使得该滴定法的特异性差；而专利CN200810219725.4中所采用的碘量法测试，其中所用的标定物三氧化二砷则是一种剧毒物质；采用2，4-二硝基苯肼比色法的实验显色时间较长，实验干扰较多，待测液本身的颜色会影响吸光度，2，4-二硝基苯肼同时还可以与五碳糖，六碳糖等碳水化合物反应，从而影响测定；高效液相色谱法操作复杂，仪器设备昂贵，色谱柱极易污染从而影响测试结果。因而急需一种操作简便，价格低廉并且能够保证测试效果的测试器件。

与其他导电高分子材料相比，聚苯胺具有电导率高、掺杂态和未掺杂的环境稳定性好、易于合成、单体成本低等优点，被认为是最有实际应用前景的导电聚合物之一，受到了国内外研究人员的广泛关注和研究。尤其是在不同的氧化电势场及PH环境下，可发生一系列可逆的颜色变化，使得聚苯胺在颜色传感器研究领域也正逐渐受到重视，有望用于制备高性能维生素C颜色传感器。另外，纳米结构的聚苯胺材料由于其特殊的纳米尺度效应，以及可控的电化学、光学性质，在新型纳米功能材料领域引起了人们的极大关注，逐渐成为纳米技术和材料科学研究的热点领域。但是由于聚苯胺分子主链上苯环结构的存在，分子链具有较强的刚性和链间相互作用，使得其溶解性和成膜性差，相应的加工性能也受到影响，现有的聚苯胺纳米膜材料力学强度低，难以形成均相体系，使用成本高，限制了其在技术上的广泛应用。

发明内容

    本发明目的是提供一种聚苯胺纳米纤维膜维生素C颜色传感器及其检测方法，从而解决上述维生素Ｃ检测中工艺复杂、仪器昂贵、测量时容易出现误差；聚苯胺纳米膜材料加工中性能差、力学强度低、分散性不好等问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种聚苯胺纤维膜维生素Ｃ颜色传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在室温条件下，在搅拌釜中将本征态聚苯胺原料溶解在溶剂中，搅拌转速为50-200rpm，得到质量分数为0.2%-15%的聚苯胺溶液；

第二步：将混纺聚合物加入到第一步得到的聚苯胺溶液中，搅拌转速为200-1000rpm，混合均匀，得到混纺聚合物质量分数为0.5%-30%的溶液；

第三步：相对湿度20%-60%的条件下，将第二步得到的溶液以0.1-4mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接10-40kV电源进行静电纺丝制备纳米复合纤维；

第四步：将第三步制得的纳米复合纤维沉积到ITO导电玻璃、铝箔或卡纸上得到沉积在ITO导电玻璃、铝箔或卡纸上的纳米复合纤维膜，真空干燥1-4h后，浸入0.001mol/L-0.01mol/L的KMnO₄处理溶液中，反应1-5min；

第五步：取出第四步得到的沉积在ITO导电玻璃、铝箔或卡纸上的纳米复合纤维膜，用蒸馏水淋洗后，浸入蒸馏水中浸泡3-15min，搅拌转速为50-200rpm；

第六步：将第五步得到的沉积在ITO导电玻璃、铝箔或卡纸上的纳米复合纤维膜在40-90℃条件下真空干燥2-4h，聚苯胺复合纳米纤维膜颜色由绿色变为深褐色后，制得聚苯胺纳米纤维膜维生素C颜色传感器。